專利名稱：摩擦力實驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)儀器，特別是用于研究摩擦力大小與哪些因素有關(guān)、及有怎 樣關(guān)系的摩擦力實驗儀。
背景技術(shù)：
摩擦力實驗為初中物理的重點實驗，各版本的課本實驗方案大致如下1、將物塊放在水平木板上，用手拿著彈簧秤通過繩線水平拉動物塊作勻速直線運 動，記下彈簧秤讀數(shù)，測出物塊重力，并將數(shù)據(jù)填入設(shè)計好的表格中。在長方體上不斷加上 重力已知的砝碼，重復(fù)上面實驗?？裳芯砍鲈诒砻娲植诔潭认嗤瑫r，摩擦力大小與壓力大小 間的關(guān)系。2、將物塊放在水平木板上，用手拿著彈簧秤通過繩線水平拉動物塊作勻速直線運 動，記下彈簧秤讀數(shù)。更換表面粗糙程度不同的木板，或?qū)⑸舷卤砻娲植诔潭炔煌哪景迳?下反轉(zhuǎn)放置，重復(fù)實驗，記錄彈簧稱示數(shù)?？裳芯吭趬毫ο嗤瑫r，摩擦力大小與物體表面粗 糙程度間的關(guān)系。上述實驗方案原理簡單，學(xué)生易于理解，但在實踐操作中，要想用手拿著彈簧稱 作勻速運動，那是癡心妄想，彈簧稱示數(shù)在時大時小的時刻變動中，難于讀數(shù)。教師在操 作前需多次嘗試，反復(fù)練習(xí)，才能使彈簧稱示數(shù)的變動值控制在適當(dāng)范圍(差值通常為 10% -30% )以內(nèi)，勉強做完實驗，學(xué)生操作就更是難上加難。于是激發(fā)了教師的改進，其中較成功并得到推廣的實驗方案為將原來“木板不 動，彈簧稱拉動物塊”的課本方案，改為“彈簧稱不動、用手拉動底部木板作相對運動”，優(yōu)點 是勻速的近似度、及操作的方便性略有提高，但帶來了思維上的更大障礙，教師需設(shè)法讓學(xué) 生理解運動的相對性，人為制造了教學(xué)難點，不少教師在權(quán)衡利弊后仍選用原課本方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種原理簡單、學(xué)生易懂、操作方便、近似勻速的摩擦力實 驗儀。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種摩擦力實驗儀，包含底板、放置在底板上的物 塊、以及通過繩線與該物塊連接的彈簧稱，所述彈簧稱包含螺旋狀彈簧、及中空的外殼，其 特征在于所述物塊中部開有容納水平桿穿過的直洞，該直洞大小以物塊在運動過程中其 直洞內(nèi)壁不接觸到水平桿為宜；所述外殼徑向的兩側(cè)均開有洞口，外殼及彈簧被穿過該洞 口及穿過彈簧內(nèi)腔的上述水平桿懸掛起來，外殼通過繞在滑輪上的繩線與懸掛的重物桶相 連。采用上述結(jié)構(gòu)后，可在重物桶內(nèi)酌量添加顆粒狀重物(如細(xì)沙等)，使得重物桶能 通過繩線、彈簧稱拉動物塊作近似的勻速直線運動，在運動中讀出彈簧稱示數(shù)，從而測得摩 擦力的大小值。更換物塊下方的底板，改變接觸面的粗糙程度；增減放置在物塊上的加壓 塊，以改變物塊對接觸面的壓力，多次實驗，可研究出摩擦力大小與哪些因素有關(guān)、及有怎
3樣關(guān)系。本發(fā)明的有益效果是實驗原理與課本方案相同、原理簡單、學(xué)生易懂、操作方便、 物塊運動接近勻速。


圖1是本發(fā)明的剖面示意圖；圖中1.水平桿，2.立柱，3.底座，4.物塊，5.直洞，6.加壓塊，71.第一繩線， 72.第二繩線，81.第一掛鉤，82.第二掛鉤，9.洞口，10.指針，11.面板，12.面板槽，13.外 殼，14.滑輪，15.重物桶，16.顆粒重物，17.重物，18.底板(可更換，相當(dāng)于本文背景技術(shù) 部分課本實驗中的木板，但因不局限于木板，故更名為底板)。
具體實施例方式如圖1所示，底板18上放置有物塊4，物塊4中部開有容納水平桿1穿過的直洞 5，該直洞5的內(nèi)徑應(yīng)明顯大于水平桿1的外徑，以使物塊4在沿水平桿1的徑向方向(圖 中的左右方向)運動時，物塊1的直洞5內(nèi)壁不會與水平桿1接觸，目的是排除物塊4與水 平桿之間的摩擦力干擾。物塊4經(jīng)第一繩線71與彈簧秤相連，彈簧稱包含螺旋狀的彈簧、與彈簧相連的指 針、位于彈簧外部的中空外殼13、插接在外殼13外部的面板11構(gòu)成。外殼13的徑向兩側(cè) 開有容納水平桿1穿過的洞口 9，外殼及彈簧被穿過該洞口 9及穿過彈簧內(nèi)腔的水平桿1懸 掛起來。水平桿的表面應(yīng)當(dāng)光滑，洞口 9的內(nèi)徑、以及彈簧內(nèi)腔的內(nèi)徑均應(yīng)大于水平桿1的 外徑，以使外殼13及其內(nèi)的彈簧能沿水平桿自由滑動。外殼13上設(shè)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的長度大于面板11的寬度，以左右調(diào)節(jié) 面板11在面板槽12中的位置，使彈簧稱指針在實驗前指零。水平桿1的兩端分別通過立柱2固定在底座3上，兩立柱2內(nèi)側(cè)的底座3上表面 放置有可更換的底板18 ；底板可以只有一個，該底板上下表面的粗糙程度應(yīng)當(dāng)不同，以在 實驗中反轉(zhuǎn)底板的上下表面，改變與物塊接觸面的粗糙程度?；蛘咚龅牡装逵袛?shù)個，各底 板的表面粗糙程度各不相同，但各底板的厚度應(yīng)當(dāng)相同，以使得當(dāng)物塊4放置在各個底板8 上時，物塊4直洞5的內(nèi)壁也不會與水平桿接觸，目的仍然是排除物塊4與水平桿1之間的 摩擦力干擾。底座的一端固定有滑輪14，彈簧稱外殼13上系有第二繩線72，第二繩線72繞過 滑輪14后懸掛有重物桶15，重物桶內(nèi)可裝稍重的重物17及較輕的顆粒狀重物16，以放置 于重物桶內(nèi)，方便調(diào)節(jié)重物桶及其內(nèi)重物的總重力，使得重物桶能通過繩線拉動彈簧稱及 物塊作近似的勻速直線運動。為保證實驗效果，滑輪14凹槽的上邊緣、外殼13上兩個洞口 9內(nèi)壁的上邊緣、彈 簧內(nèi)腔壁的上邊緣、水平桿1外壁的上邊緣應(yīng)處于同一水平直線上。該實驗儀應(yīng)配備有數(shù)個加壓塊6，以放置在物塊4的頂部用于改變物塊4對底板 18的壓力大小。
權(quán)利要求
一種摩擦力實驗儀，包含底板、放置在底板上的物塊、以及通過繩線與該物塊連接的彈簧稱，所述彈簧稱包含螺旋狀彈簧、及中空的外殼，其特征在于所述物塊中部開有容納水平桿穿過的直洞，該直洞大小以物塊在運動過程中其直洞內(nèi)壁不接觸到水平桿為宜；所述外殼徑向的兩側(cè)均開有洞口，外殼及彈簧被穿過該洞口及穿過彈簧內(nèi)腔的上述水平桿懸掛起來，外殼通過繞在滑輪上的繩線與懸掛的重物桶相連。
2.如權(quán)利要求1所述的摩擦力實驗儀，其特征在于所述水平桿的兩端分別通過立柱 固定在底座上，所述兩立柱內(nèi)側(cè)的底座上表面放置有可更換的底板；所述的底板為一個，該 底板上下表面的粗糙程度不同，或者所述的底板有數(shù)個，各底板的表面粗糙程度不同但厚 度相同，以使得當(dāng)物塊放置在底板上及在底板上沿水平桿的徑向方向運動時，物塊的直洞 內(nèi)壁不會與水平桿接觸；所述外殼上洞口的內(nèi)徑、以及彈簧的內(nèi)腔內(nèi)徑均大于水平桿外徑， 以使該外殼及其內(nèi)彈簧能沿水平桿移動。
3.如權(quán)利要求2所述的摩擦力實驗儀，其特征在于所述滑輪固定在底座的一端，所述 滑輪凹槽的上邊緣、外殼上兩個洞口內(nèi)壁的上邊緣、彈簧內(nèi)腔壁的上邊緣、水平桿的外壁的 上邊緣處于同一水平直線上。
4.如權(quán)利要求3所述的摩擦力實驗儀，其特征在于所述外殼上設(shè)有面板槽，所述面板 槽中插接有指示力的大小值的面板。
5.如權(quán)利要求4所述的摩擦力實驗儀，其特征在于該實驗儀配備有加壓塊數(shù)個，放 置在物塊頂部以改變物塊對底板壓力的大小，該實驗儀配備有重力不等的重物及顆粒狀重 物，以方便調(diào)節(jié)重物桶對物塊的索引力。
全文摘要
一種摩擦力實驗儀，包含底板、放置在底板上的物塊、以及通過繩線與該物塊連接的彈簧稱，所述彈簧稱包含螺旋狀彈簧、及中空的外殼，其特征在于所述物塊中部開有容納水平桿穿過的直洞，該直洞大小以物塊在運動過程中其直洞內(nèi)壁不接觸到水平桿為宜；所述外殼徑向的兩側(cè)均開有洞口，外殼及彈簧被穿過該洞口及穿過彈簧內(nèi)腔的上述水平桿懸掛起來，外殼通過繞在滑輪上的繩線與懸掛的重物桶相連。采用上述結(jié)構(gòu)后，在重物桶內(nèi)酌量添加細(xì)沙等細(xì)小的重物，以拉動物塊勻速運動，更換物塊下方粗糙程度的底板，及增減放置在物塊上的加壓塊，即可進行實驗。實驗原理與課本方案相同、原理簡單、學(xué)生易懂、操作方便、物塊運動逼近勻速，效果極好。
文檔編號G09B23/10GK101958070SQ200910060029
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者林義艷 申請人:林義艷