摩擦力演示仪的制作方法

本实用新型涉及一种教学演示仪器，尤其是一种摩擦力演示仪。

背景技术：

摩擦力是物理学上的一个常见概念，在我们的日常生活中也有广泛的应用。阻碍物体相对运动(或相对运动趋势)的力叫做摩擦力。摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向相反。摩擦力分为静摩擦力、滚动摩擦、滑动摩擦三种。虽然大多数人都知道这些概念，但对于具体这些摩擦力的产生条件、影响因素等并没有直观的认知。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种摩擦力演示仪。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：摩擦力演示仪，包括低速电机，滑块，传送带，磁性板，弹簧，小磁针，第一定滑轮，第二定滑轮，第三定滑轮，第一刻度尺，第二刻度尺和轨道。磁性板和传送带均由低速电机带动，两者速度相同。滑块放置在传送带上，其尾部通过第一定滑轮、第二定滑轮与小磁针连接。小磁针另一端通过第三定滑轮与弹簧连接。小磁针垂直磁性板设置，其针尖与磁性板表面接触。第一刻度尺和第二刻度尺设置在磁性板的两侧。

优选的，所述的弹簧的下端设有小指针。

本实用新型的特点如下：

(1)以图像的方式全景展示物体由相对静止到匀速直线运动过程中摩擦力的变化情况

本实用新型将各类摩擦力的影响因素、产生条件的定性、定量探究合为一体，并全景式的展示出物体由相对静止到匀速直线运动过程中摩擦力的变化过程及各类摩擦力的大小。

(2)性能可靠、针对性与适用性皆强

尽量减少了影响实验的无关因素，降低了定量测量误差，使实验结果更加准确；符合课程标准要求，既可用于演示，也可用于分组实验。

(3)定性和定量相结合

将定性演示和定量测量将结合，更便于课堂的探究式教学，有利于学生思维能力、实验能力的培养。

(4)仪器构造简单，操作方便，效果明显

仪器结构简单，直观展示物体的运动情况。实现了操作与讲授很好地融合，对物体由相对静止到匀速直线运动的状态变化过程中，摩擦力变化情况的展示，只需一个开关控制完成。整个实验过程直接面对学生，现象明显，效果很好。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的俯视图。

图中，1.低速电机，3.滑块，4.传送带，5.磁性板，7.弹簧，8.小磁针，9.第三定滑轮，10.第二定滑轮，11.第一定滑轮，12.小指针，13.第一刻度尺，14.第二刻度尺，15.轨道。

具体实施方式

如图1-图3所示：摩擦力演示仪，包括低速电机1，滑块3，传送带4，磁性板5，弹簧7，小磁针8，第一定滑轮11，第二定滑轮10，第三定滑轮9，第一刻度尺13，第二刻度尺14和轨道15。磁性板5和传送带4连接共同在轨道15上滑动。滑块3放置在传送带4上，其尾部通过第一定滑轮11、第二定滑轮10与小磁针8连接。小磁针8另一端通过第三定滑轮9与弹簧7连接。小磁针8垂直磁性板5设置，其针尖与磁性板5表面接触。第一刻度尺13和第二刻度尺14设置在磁性板5的两侧。所述的弹簧7的下端设有小指针12。

本仪器是根据二力平衡原理设计的，即物体在处于相对静止或者匀速直线运动状态时，仪器以弹簧测力计测量拉力的大小，反映拉力的变化，同时也表示摩擦力的变化。

仪器中，以电动机带动传送带做匀速直线运动，置于传送带之上的滑块(不同侧面有不同的粗糙程度)与弹簧测力计相连，弹簧测力计的示数就是滑块所受拉力的大小。根据二力平衡原理，弹簧测力计的大小也表示滑块与传送带之间的摩擦力的大小。

为了更好地展示物体从相对静止状态到匀速直线运动状态的变化过程中摩擦力的变化，也为了更好地配和课堂教学，电动机带动传送带做匀速直线运动时，背后的磁性板同步在水平方向移动，而安装在弹簧测力计上的磁性笔随弹簧测力计在竖直方向上运动，以此在磁性板上绘制出整个过程中摩擦力的变化曲线。

操作步骤与使用方法

1.演示摩擦力方向

以滑块安有毛刷的一面作为接触面，接通电源，拉动滑块，但使滑块与传送带之间没有相对运动时，毛刷毛发生弯曲(偏转)，偏转方向即为静摩擦力方向。

2.定性给出物体由相对静止到匀速直线运动过程中摩擦力变化曲线

以滑块一面作为接触面，置于传送带的左端，保证拉传送带的细绳水平，连接物体的细绳水平，接通电源，电动机转动，拉着长滑块做匀速直线运动，由弹簧测力计下端指针直观反映出整个过程中摩擦力的变化情况，并在磁性板上绘制出这个过程中摩擦力的变化曲线。

3.测量静摩擦力、最大静摩擦力、滑动摩擦力

同上操作，当滑块由相对静止变成运动状态时对应的静摩擦力就是最大静摩擦力，弹簧下端的指针对应的示数即该时刻静摩擦力的大小，在物体匀速滑动过程中，观察弹簧下端的指针对应的示数，为滑动摩擦力大小。

4.探究影响滑动摩擦力大小的因素及动摩擦因数的测量

根据控制变量法，分别改变接触面、正压力，观察滑动摩擦力的大小。

(1)正压力与滑动摩擦力的关系

用同一程度粗糙程度的接触面作为接触面，将滑块置于传送带一端，保证拉传送带的细绳水平，连接滑块的细绳水平，接通电源，使电动机转动，当滑块相对于传送带做匀速直线运动时，由弹簧测力计给出滑动摩擦力的大小。再在滑块上增加砝码，改变其重量，测量滑动摩擦力。重复上述步骤，分析实验数据，得出结论。

(2)接触面粗糙程度和滑动摩擦力的关系

用滑块的不同粗糙程度的面作为与传送带的接触面，分别测出在不同粗糙程度的情况下滑动摩擦力的大小，分析数据得出结论。

(3)动摩擦因数的测量

利用(1)的实验结果，由μ＝F/F_N计算得到动摩擦因数。

5.探究物体由相对静止状态变成匀速直线运动状态这一过程中，摩擦力的变化

用滑块其中一面作为接触面，保证拉传送带的细绳水平，连接滑块的细绳水平，接通电源，使电动机转动，观察磁性板上曲线显示的摩擦力变化情况或者观察弹簧下端指针对应示数(摩擦力)的变化。

6.探究正压力和接触面粗糙程度对最大静摩擦力是否有影响

同探究正压力与接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响一样，利用控制变量法，在滑块有相对运动趋势的情况下，观察磁性板上图像显示的摩擦力变化情况，探究对最大静摩擦力有无影响。

本仪器可配合摩擦力一节的教学内容，完成本节教学内容的探究式教学。且本装置是非常适合教师和学生动手操作的，一台仪器可以锻炼学生多方面能力。而且仪器构造简单，价格低廉，是自制仪器这一教学内容的上选。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。