专利名称：摩擦力实验仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教学仪器，特别是用于研究摩擦力大小与哪些因素有关、及有怎 样关系的摩擦力实验仪。
背景技术：
摩擦力实验为初中物理的重点实验，各版本的课本实验方案大致如下1、将物块放在水平木板上，用手拿着弹簧秤通过绳线水平拉动物块作勻速直线运 动，记下弹簧秤读数，测出物块重力，并将数据填入设计好的表格中。在长方体上不断加上 重力已知的砝码，重复上面实验。可研究出在表面粗糙程度相同时，摩擦力大小与压力大小 间的关系。2、将物块放在水平木板上，用手拿着弹簧秤通过绳线水平拉动物块作勻速直线运 动，记下弹簧秤读数。更换表面粗糙程度不同的木板，或将上下表面粗糙程度不同的木板上 下反转放置，重复实验，记录弹簧称示数。可研究在压力相同时，摩擦力大小与物体表面粗 糙程度间的关系。上述实验方案原理简单，学生易于理解，但在实践操作中，要想用手拿着弹簧称 作勻速运动，那是痴心妄想，弹簧称示数在时大时小的时刻变动中，难于读数。教师在操 作前需多次尝试，反复练习，才能使弹簧称示数的变动值控制在适当范围(差值通常为 10% -30% )以内，勉强做完实验，学生操作就更是难上加难。于是激发了教师的改进，其中较成功并得到推广的实验方案为将原来“木板不 动，弹簧称拉动物块”的课本方案，改为“弹簧称不动、用手拉动底部木板作相对运动”，优点 是勻速的近似度、及操作的方便性略有提高，但带来了思维上的更大障碍，教师需设法让学 生理解运动的相对性，人为制造了教学难点，不少教师在权衡利弊后仍选用原课本方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种原理简单、学生易懂、操作方便、近似勻速的摩擦力实 验仪。本发明所采用的技术方案是一种摩擦力实验仪，包含底板、放置在底板上的物 块、以及通过绳线与该物块连接的弹簧称，所述弹簧称包含螺旋状弹簧、及中空的外壳，其 特征在于所述物块中部开有容纳水平杆穿过的直洞，该直洞大小以物块在运动过程中其 直洞内壁不接触到水平杆为宜；所述外壳径向的两侧均开有洞口，外壳及弹簧被穿过该洞 口及穿过弹簧内腔的上述水平杆悬挂起来，外壳通过绕在滑轮上的绳线与悬挂的重物桶相 连。采用上述结构后，可在重物桶内酌量添加颗粒状重物(如细沙等)，使得重物桶能 通过绳线、弹簧称拉动物块作近似的勻速直线运动，在运动中读出弹簧称示数，从而测得摩 擦力的大小值。更换物块下方的底板，改变接触面的粗糙程度；增减放置在物块上的加压 块，以改变物块对接触面的压力，多次实验，可研究出摩擦力大小与哪些因素有关、及有怎
3样关系。本发明的有益效果是实验原理与课本方案相同、原理简单、学生易懂、操作方便、 物块运动接近勻速。
图1是本发明的剖面示意图；图中1.水平杆，2.立柱，3.底座，4.物块，5.直洞，6.加压块，71.第一绳线， 72.第二绳线，81.第一挂钩，82.第二挂钩，9.洞口，10.指针，11.面板，12.面板槽，13.外 壳，14.滑轮，15.重物桶，16.颗粒重物，17.重物，18.底板(可更换，相当于本文背景技术 部分课本实验中的木板，但因不局限于木板，故更名为底板)。
具体实施例方式如图1所示，底板18上放置有物块4，物块4中部开有容纳水平杆1穿过的直洞 5，该直洞5的内径应明显大于水平杆1的外径，以使物块4在沿水平杆1的径向方向(图 中的左右方向)运动时，物块1的直洞5内壁不会与水平杆1接触，目的是排除物块4与水 平杆之间的摩擦力干扰。物块4经第一绳线71与弹簧秤相连，弹簧称包含螺旋状的弹簧、与弹簧相连的指 针、位于弹簧外部的中空外壳13、插接在外壳13外部的面板11构成。外壳13的径向两侧 开有容纳水平杆1穿过的洞口 9，外壳及弹簧被穿过该洞口 9及穿过弹簧内腔的水平杆1悬 挂起来。水平杆的表面应当光滑，洞口 9的内径、以及弹簧内腔的内径均应大于水平杆1的 外径，以使外壳13及其内的弹簧能沿水平杆自由滑动。外壳13上设有面板槽12，面板槽 12用于插接指示力的大小值的面板11，面板槽12的长度大于面板11的宽度，以左右调节 面板11在面板槽12中的位置，使弹簧称指针在实验前指零。水平杆1的两端分别通过立柱2固定在底座3上，两立柱2内侧的底座3上表面 放置有可更换的底板18 ；底板可以只有一个，该底板上下表面的粗糙程度应当不同，以在 实验中反转底板的上下表面，改变与物块接触面的粗糙程度。或者所述的底板有数个，各底 板的表面粗糙程度各不相同，但各底板的厚度应当相同，以使得当物块4放置在各个底板8 上时，物块4直洞5的内壁也不会与水平杆接触，目的仍然是排除物块4与水平杆1之间的 摩擦力干扰。底座的一端固定有滑轮14，弹簧称外壳13上系有第二绳线72，第二绳线72绕过 滑轮14后悬挂有重物桶15，重物桶内可装稍重的重物17及较轻的颗粒状重物16，以放置 于重物桶内，方便调节重物桶及其内重物的总重力，使得重物桶能通过绳线拉动弹簧称及 物块作近似的勻速直线运动。为保证实验效果，滑轮14凹槽的上边缘、外壳13上两个洞口 9内壁的上边缘、弹 簧内腔壁的上边缘、水平杆1外壁的上边缘应处于同一水平直线上。该实验仪应配备有数个加压块6，以放置在物块4的顶部用于改变物块4对底板 18的压力大小。
权利要求
一种摩擦力实验仪，包含底板、放置在底板上的物块、以及通过绳线与该物块连接的弹簧称，所述弹簧称包含螺旋状弹簧、及中空的外壳，其特征在于所述物块中部开有容纳水平杆穿过的直洞，该直洞大小以物块在运动过程中其直洞内壁不接触到水平杆为宜；所述外壳径向的两侧均开有洞口，外壳及弹簧被穿过该洞口及穿过弹簧内腔的上述水平杆悬挂起来，外壳通过绕在滑轮上的绳线与悬挂的重物桶相连。
2.如权利要求1所述的摩擦力实验仪，其特征在于所述水平杆的两端分别通过立柱 固定在底座上，所述两立柱内侧的底座上表面放置有可更换的底板；所述的底板为一个，该 底板上下表面的粗糙程度不同，或者所述的底板有数个，各底板的表面粗糙程度不同但厚 度相同，以使得当物块放置在底板上及在底板上沿水平杆的径向方向运动时，物块的直洞 内壁不会与水平杆接触；所述外壳上洞口的内径、以及弹簧的内腔内径均大于水平杆外径， 以使该外壳及其内弹簧能沿水平杆移动。
3.如权利要求2所述的摩擦力实验仪，其特征在于所述滑轮固定在底座的一端，所述 滑轮凹槽的上边缘、外壳上两个洞口内壁的上边缘、弹簧内腔壁的上边缘、水平杆的外壁的 上边缘处于同一水平直线上。
4.如权利要求3所述的摩擦力实验仪，其特征在于所述外壳上设有面板槽，所述面板 槽中插接有指示力的大小值的面板。
5.如权利要求4所述的摩擦力实验仪，其特征在于该实验仪配备有加压块数个，放 置在物块顶部以改变物块对底板压力的大小，该实验仪配备有重力不等的重物及颗粒状重 物，以方便调节重物桶对物块的索引力。
全文摘要
一种摩擦力实验仪，包含底板、放置在底板上的物块、以及通过绳线与该物块连接的弹簧称，所述弹簧称包含螺旋状弹簧、及中空的外壳，其特征在于所述物块中部开有容纳水平杆穿过的直洞，该直洞大小以物块在运动过程中其直洞内壁不接触到水平杆为宜；所述外壳径向的两侧均开有洞口，外壳及弹簧被穿过该洞口及穿过弹簧内腔的上述水平杆悬挂起来，外壳通过绕在滑轮上的绳线与悬挂的重物桶相连。采用上述结构后，在重物桶内酌量添加细沙等细小的重物，以拉动物块匀速运动，更换物块下方粗糙程度的底板，及增减放置在物块上的加压块，即可进行实验。实验原理与课本方案相同、原理简单、学生易懂、操作方便、物块运动逼近匀速，效果极好。
文档编号G09B23/10GK101958070SQ200910060029
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者林义艳 申请人:林义艳