本實(shí)用新型涉及物理教學(xué)演示設(shè)備，尤其涉及一種顯示摩擦力方向的教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

摩擦力是高中物理教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。其中，純滾動(dòng)摩擦是靜摩擦力，其方向的不確定性，更讓學(xué)生難以理解。要突破這一難點(diǎn)的最好方法就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法讓學(xué)生自主探究，獲得親身體驗(yàn)。目前，諸多學(xué)者也注意到這一難點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了諸多方案，但尚無(wú)法在課堂上清楚演示，讓學(xué)生有更加直觀(guān)的認(rèn)識(shí)。

輪胎的移動(dòng)過(guò)程是一種典型的純滾動(dòng)摩擦，以自行車(chē)來(lái)作為實(shí)驗(yàn)體配合其他設(shè)備來(lái)給學(xué)生做演示，將會(huì)是是一種不錯(cuò)的選擇，既能方便學(xué)生理解純滾動(dòng)摩擦，又能便于學(xué)生記憶。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)目的且效果理想的顯示摩擦力方向演示裝置。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種顯示摩擦力方向的演示裝置，包括支架、自行車(chē)和兩個(gè)分別設(shè)于自行車(chē)前輪下方和后輪下方的活動(dòng)摩擦裝置，自行車(chē)可滑動(dòng)設(shè)置在支架上；

活動(dòng)摩擦裝置包括箱體、第一激光發(fā)射裝置和兩個(gè)遮光組件，第一激光發(fā)射裝置和兩個(gè)遮光組件設(shè)于箱體內(nèi)部；遮光組件包括導(dǎo)向輪、拉繩和遮光簾，導(dǎo)向輪固定在箱體側(cè)壁上，拉繩一端與遮光簾相連，拉繩另一端經(jīng)由導(dǎo)向輪固定在自行車(chē)輪胎上；箱體與自行車(chē)行進(jìn)方向垂直的兩個(gè)側(cè)壁上分別設(shè)有第一通光孔和第二通光孔，第一激光發(fā)射裝置分別朝第一通光孔和第二通光孔發(fā)出第一激光和第二激光，兩個(gè)遮光簾分別靠近第一通光孔和第二通光孔并分別遮蔽第一激光和第二激光。

進(jìn)一步的，靠近第一通光孔的遮光簾為第一遮光簾，靠近第二通光孔的遮光簾為第二遮光簾，與第一遮光簾相連的拉繩為第一拉繩，與第二遮光簾相連的拉繩為第二拉繩，第一拉繩的第一端頭與第一遮光簾相連，第一拉繩的第二端頭固定在自行車(chē)輪胎上，第二拉繩的第一端頭與第二遮光簾相連，第二拉繩的第二端頭固定在自行車(chē)輪胎上；

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔遠(yuǎn)離第一拉繩，第二通光孔遠(yuǎn)離第二拉繩，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩的第二端頭和第二拉繩的第二端頭分別位于第一拉繩的第一端頭和第二拉繩的第一端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔遠(yuǎn)離第一拉繩，第二通光孔靠近第二拉繩，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩的第二端頭和第二拉繩的第一端頭分別位于第一拉繩的第一端頭和第二拉繩的第二端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔靠近第一拉繩，第二通光孔遠(yuǎn)離第二拉繩，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩的第一端頭和第二拉繩的第二端頭分別位于第一拉繩的第二端頭和第二拉繩的第一端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔靠近第一拉繩，第二通光孔靠近第二拉繩，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩的第一端頭和第二拉繩的第一端頭分別位于第一拉繩的第二端頭和第二拉繩的第二端頭之間。

進(jìn)一步的，遮光組件還包括支撐架，支撐架固定在箱體的內(nèi)壁上，遮光簾在所述支撐架上可升降設(shè)置。

進(jìn)一步的，第一激光發(fā)射裝置包括第一激光發(fā)射器、第一光纖和第二光纖，第一光纖和第二光纖分別與第一激光發(fā)射器相連，第一光纖傳導(dǎo)第一激光且其出光口與第一通光孔對(duì)齊，第二光纖傳導(dǎo)第二激光且其出光口與第二通光孔對(duì)齊，靠近第一通光孔的遮光簾在第一光纖的出光口和第一通光孔之間的區(qū)域可升降設(shè)置，靠近第二通光孔的遮光簾在第二光纖的出光口和第二通光孔之間的區(qū)域可升降設(shè)置。

進(jìn)一步的，沿自行車(chē)長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔與第二通光孔重合。

進(jìn)一步的，第一激光與第二激光具有不同顏色。

進(jìn)一步的，還包括兩個(gè)底盤(pán)摩擦裝置，兩個(gè)活動(dòng)摩擦裝置分別設(shè)置在兩個(gè)底盤(pán)摩擦裝置上并沿自行車(chē)行進(jìn)方向可滑動(dòng)設(shè)置，所述底盤(pán)摩擦裝置包括柜體、第二激光發(fā)射裝置和兩個(gè)遮擋組件，第二激光發(fā)射裝置和兩個(gè)遮擋組件設(shè)于柜體內(nèi)部；遮擋組件包括滑輪、拉索和遮光板，滑輪固定在柜體側(cè)壁上，拉索一端與遮光板相連，拉索另一端經(jīng)由滑輪固定在活動(dòng)摩擦裝置上；柜體與自行車(chē)行進(jìn)方向垂直的兩個(gè)側(cè)壁上分別設(shè)有第三通光孔和第四通光孔，第二激光發(fā)射裝置分別朝第三通光孔和第四通光孔發(fā)出第三激光和第四激光，兩個(gè)遮光板分別靠近第三通光孔和第四通光孔并分別遮蔽第三激光和第四激光。

進(jìn)一步的，靠近第三通光孔的遮光板為第一遮光板，靠近第四通光孔的遮光板為第二遮光板，與第一遮光板相連的拉索為第一拉索，與第二遮光板相連的拉索為第二拉索，第一拉索的第一端頭與第一遮光板相連，第一拉索的第二端頭固定在活動(dòng)摩擦裝置上，第二拉索的第一端頭與第二遮光板相連，第二拉索的第二端頭固定在活動(dòng)摩擦裝置上；

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔遠(yuǎn)離第一拉索，第四通光孔遠(yuǎn)離第二拉索，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索的第一端頭和第二拉索的第一端頭分別位于第一拉索的第二端頭和第二拉索的第二端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔遠(yuǎn)離第一拉索，第四通光孔靠近第二拉索，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索的第一端頭和第二拉索的第二端頭分別位于第一拉索的第二端頭和第二拉索的第一端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔靠近第一拉索，第四通光孔遠(yuǎn)離第二拉索，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索的第二端頭和第二拉索的第一端頭分別位于第一拉索的第一端頭和第二拉索的第二端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔靠近第一拉索，第四通光孔靠近第二拉索，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索的第二端頭和第二拉索的第二端頭分別位于第一拉索的第一端頭和第二拉索的第一端頭之間。

進(jìn)一步的，遮擋組件還包括支撐座，支撐座固定在柜體的內(nèi)壁上，遮光板在所述支撐座上可升降設(shè)置。

進(jìn)一步的，第二激光發(fā)射裝置包括第二激光發(fā)射器、第三光纖和第四光纖，第三光纖和第四光纖分別與第二激光發(fā)射器相連，第三光纖傳導(dǎo)第三激光且其出光口與第三通光孔對(duì)齊，第四光纖傳導(dǎo)第四激光且其出光口與第四通光孔對(duì)齊，靠近第三通光孔的遮光板在第三光纖的出光口和第三通光孔之間的區(qū)域可升降設(shè)置，靠近第四通光孔的遮光板在第四光纖的出光口和第四通光孔之間的區(qū)域可升降設(shè)置。

本實(shí)用新型的有益效果在于：以自行車(chē)為實(shí)驗(yàn)體，根據(jù)前后輪在騎車(chē)和推車(chē)時(shí)摩擦力方向不同的特點(diǎn)，利用遮光組件控制激光的出射清楚顯示滾動(dòng)摩擦方向，給學(xué)生以直觀(guān)的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生更好的理解摩擦力的方向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，現(xiàn)象直觀(guān)、明顯，穩(wěn)定性好，可重復(fù)性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的演示裝置的整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖2為圖1中細(xì)節(jié)A的放大圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一的演示裝置中的活動(dòng)摩擦裝置的第一種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一的演示裝置中的活動(dòng)摩擦裝置的第二種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一的演示裝置中的活動(dòng)摩擦裝置的第三種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例一的演示裝置中的活動(dòng)摩擦裝置的第四種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例二的演示裝置的整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖8為圖7中細(xì)節(jié)A的放大圖；

圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例一的演示裝置中的底盤(pán)摩擦裝置的第一種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例一的演示裝置中的底盤(pán)摩擦裝置的第二種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例一的演示裝置中的底盤(pán)摩擦裝置的第三種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例一的演示裝置中的底盤(pán)摩擦裝置的第四種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1、支架；2、活動(dòng)摩擦裝置；21、箱體；22、第一激光發(fā)射裝置；23、遮光組件；231、導(dǎo)向輪；232、拉繩；233、遮光簾；234、支撐架；31、第一通光孔；32、第二通光孔；33、第一遮光簾；34、第二遮光簾；35、第一拉繩；36、第二拉繩；37、第一激光發(fā)射器；38、第一光纖；39、第二光纖；4、底盤(pán)摩擦裝置；41、柜體；42、第二激光發(fā)射裝置；43、遮擋組件；431、滑輪；

432、拉索；433、遮光板；434、支撐座；51、第三通光孔；52、第四通光孔；53、第一遮光板；54、第二遮光板；55、第一拉索；56、第二拉索；

57、第二激光發(fā)射器；58、第三光纖；59、第四光纖；6、尼龍板。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說(shuō)明。

本實(shí)用新型最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：以自行車(chē)為實(shí)驗(yàn)體，根據(jù)前后輪在騎車(chē)和推車(chē)時(shí)摩擦力方向不同的特點(diǎn)，利用遮光組件控制激光的出射清楚顯示滾動(dòng)摩擦方向。

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖12，一種顯示摩擦力方向的演示裝置，包括支架1、自行車(chē)和兩個(gè)分別設(shè)于自行車(chē)前輪下方和后輪下方的活動(dòng)摩擦裝置2，自行車(chē)可滑動(dòng)設(shè)置在支架1上；

活動(dòng)摩擦裝置2包括箱體21、第一激光發(fā)射裝置22和兩個(gè)遮光組件23，第一激光發(fā)射裝置22和兩個(gè)遮光組件23設(shè)于箱體21內(nèi)部；遮光組件23包括導(dǎo)向輪231、拉繩232和遮光簾233，導(dǎo)向輪231固定在箱體21側(cè)壁上，拉繩232一端與遮光簾233相連，拉繩232另一端經(jīng)由導(dǎo)向輪231固定在自行車(chē)輪胎上；箱體21與自行車(chē)行進(jìn)方向垂直的兩個(gè)側(cè)壁上分別設(shè)有第一通光孔31和第二通光孔32，第一激光發(fā)射裝置22分別朝第一通光孔31和第二通光孔32發(fā)出第一激光和第二激光，兩個(gè)遮光簾233分別靠近第一通光孔31和第二通光孔32并分別遮蔽第一激光和第二激光。

從上述描述可知，本實(shí)用新型的有益效果在于：以自行車(chē)為實(shí)驗(yàn)體，根據(jù)前后輪在騎車(chē)和推車(chē)時(shí)摩擦力方向不同的特點(diǎn)，利用遮光組件控制激光的出射清楚顯示滾動(dòng)摩擦方向，給學(xué)生以直觀(guān)的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生更好的理解摩擦力的方向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，現(xiàn)象直觀(guān)、明顯，穩(wěn)定性好，可重復(fù)性強(qiáng)。

輪胎的滾動(dòng)或滑動(dòng)會(huì)帶著拉繩232，拉繩232經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪的導(dǎo)向?qū)?huì)使遮光簾233上升或下降。初始時(shí)，活動(dòng)摩擦裝置沒(méi)有激光射出，當(dāng)遮光簾233上升或下降時(shí)，遮光簾233將不會(huì)對(duì)激光進(jìn)行阻擋，從而讓激光射出活動(dòng)摩擦裝置，指示摩擦力方向。

進(jìn)一步的，靠近第一通光孔31的遮光簾為第一遮光簾33，靠近第二通光孔32的遮光簾為第二遮光簾34，與第一遮光簾33相連的拉繩為第一拉繩35，與第二遮光簾34相連的拉繩為第二拉繩36，第一拉繩35的第一端頭與第一遮光簾33相連，第一拉繩35的第二端頭固定在自行車(chē)輪胎上，第二拉繩36的第一端頭與第二遮光簾34相連，第二拉繩36的第二端頭固定在自行車(chē)輪胎上；

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31遠(yuǎn)離第一拉繩35，第二通光孔32遠(yuǎn)離第二拉繩36，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩35的第二端頭和第二拉繩36的第二端頭分別位于第一拉繩35的第一端頭和第二拉繩36的第一端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31遠(yuǎn)離第一拉繩35，第二通光孔32靠近第二拉繩36，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩35的第二端頭和第二拉繩36的第一端頭分別位于第一拉繩35的第一端頭和第二拉繩36的第二端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31靠近第一拉繩35，第二通光孔32遠(yuǎn)離第二拉繩36，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩35的第一端頭和第二拉繩36的第二端頭分別位于第一拉繩35的第二端頭和第二拉繩36的第一端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31靠近第一拉繩35，第二通光孔32靠近第二拉繩36，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩35的第一端頭和第二拉繩36的第一端頭分別位于第一拉繩35的第二端頭和第二拉繩36的第二端頭之間。

由上述描述可知，通光孔與拉繩之間的位置關(guān)系會(huì)影響拉繩的布置，采用上述布置使自行車(chē)滑動(dòng)和滾動(dòng)時(shí)激光能從不同方向射出活動(dòng)摩擦裝置，從而顯示正確的摩擦力方向。

進(jìn)一步的，遮光組件23還包括支撐架234，支撐架234固定在箱體21的內(nèi)壁上，遮光簾在所述支撐架234上可升降設(shè)置。

由上述描述可知，導(dǎo)向輪雖然能夠?qū)K起到導(dǎo)向的作用，設(shè)置支撐架有利于進(jìn)一步確保遮光簾能夠正常的升降，例如，在支撐架上沿自行車(chē)高度方向設(shè)置的導(dǎo)向開(kāi)槽或?qū)蚩住?/p>

進(jìn)一步的，第一激光發(fā)射裝置22包括第一激光發(fā)射器37、第一光纖38和第二光纖39，第一光纖38和第二光纖39分別與第一激光發(fā)射器37相連，第一光纖38傳導(dǎo)第一激光且其出光口與第一通光孔31對(duì)齊，第二光纖39傳導(dǎo)第二激光且其出光口與第二通光孔32對(duì)齊，靠近第一通光孔31的遮光簾233在第一光纖38的出光口和第一通光孔31之間的區(qū)域可升降設(shè)置，靠近第二通光孔32的遮光簾233在第二光纖39的出光口和第二通光孔32之間的區(qū)域可升降設(shè)置。

由上述描述可知，設(shè)置光纖傳導(dǎo)激光，能夠讓激光與通光孔精確對(duì)位，方便演示裝置的組裝，另外，當(dāng)激光不能很準(zhǔn)確的從通光孔射出時(shí)，教師也可以通過(guò)調(diào)節(jié)光纖從而對(duì)激光的出射方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，沿自行車(chē)長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31與第二通光孔32重合。

由上述描述可知，第一通光孔和第二通光孔對(duì)齊作為一種優(yōu)選設(shè)置，能夠讓學(xué)生更加直觀(guān)的觀(guān)察激光的出射，明白摩擦力方向。

進(jìn)一步的，第一激光與第二激光具有不同顏色。

由上述描述可知，不同顏色的激光能夠讓第一激光和第二激光形成鮮明對(duì)比，更容易讓學(xué)生記住摩擦力方向。

進(jìn)一步的，還包括兩個(gè)底盤(pán)摩擦裝置4，兩個(gè)活動(dòng)摩擦裝置2分別設(shè)置在兩個(gè)底盤(pán)摩擦裝置4上并沿自行車(chē)行進(jìn)方向可滑動(dòng)設(shè)置，所述底盤(pán)摩擦裝置4包括柜體41、第二激光發(fā)射裝置42和兩個(gè)遮擋組件43，第二激光發(fā)射裝置42和兩個(gè)遮擋組件43設(shè)于柜體41內(nèi)部；遮擋組件43包括滑輪431、拉索432和遮光板433，滑輪431固定在柜體41側(cè)壁上，拉索432一端與遮光板433相連，拉索432另一端經(jīng)由滑輪431固定在活動(dòng)摩擦裝置2上；柜體41與自行車(chē)行進(jìn)方向垂直的兩個(gè)側(cè)壁上分別設(shè)有第三通光孔51和第四通光孔52，第二激光發(fā)射裝置42分別朝第三通光孔51和第四通光孔52發(fā)出第三激光和第四激光，兩個(gè)遮光板433分別靠近第三通光孔51和第四通光孔52并分別遮蔽第三激光和第四激光。

由上述描述可知，活動(dòng)摩擦裝置能夠顯示自行車(chē)輪胎的受到的摩擦力方向，底盤(pán)摩擦裝置能夠顯示地面受到的摩擦力方向，活動(dòng)摩擦裝置和底盤(pán)摩擦裝置相互配合，能夠完整的顯示摩擦過(guò)程中摩擦力方向時(shí)怎樣的，讓學(xué)生理解更深刻，更容易讓學(xué)生記憶。

進(jìn)一步的，靠近第三通光孔51的遮光板為第一遮光板53，靠近第四通光孔52的遮光板為第二遮光板54，與第一遮光板53相連的拉索為第一拉索55，與第二遮光板54相連的拉索為第二拉索56，第一拉索55的第一端頭與第一遮光板53相連，第一拉索55的第二端頭固定在活動(dòng)摩擦裝置2上，第二拉索56的第一端頭與第二遮光板54相連，第二拉索56的第二端頭固定在活動(dòng)摩擦裝置2上；

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔51遠(yuǎn)離第一拉索55，第四通光孔52遠(yuǎn)離第二拉索56，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索55的第一端頭和第二拉索56的第一端頭分別位于第一拉索55的第二端頭和第二拉索56的第二端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔51遠(yuǎn)離第一拉索55，第四通光孔52靠近第二拉索56，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索55的第一端頭和第二拉索56的第二端頭分別位于第一拉索55的第二端頭和第二拉索56的第一端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔51靠近第一拉索55，第四通光孔52遠(yuǎn)離第二拉索56，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索55的第二端頭和第二拉索56的第一端頭分別位于第一拉索55的第一端頭和第二拉索56的第二端頭之間；或者

沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔51靠近第一拉索55，第四通光孔52靠近第二拉索56，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索55的第二端頭和第二拉索56的第二端頭分別位于第一拉索55的第一端頭和第二拉索56的第一端頭之間。

由上述描述可知，上述四種拉索與通光孔的位置關(guān)系能夠?qū)崿F(xiàn)第一激光和第二激光各自都照射在遮光簾上，第三激光和第四激光各自也都照射在遮光板上；第一激光射出箱體，第四激光通過(guò)第四通光孔射出柜體，第三激光照射在遮光板上；第二激光射出箱體，第三激光通過(guò)第三通光孔射出柜體，第四激光照射在遮光板上。

進(jìn)一步的，遮擋組件43還包括支撐座434，支撐座434固定在柜體41的內(nèi)壁上，遮光板433在所述支撐座434上可升降設(shè)置。

進(jìn)一步的，第二激光發(fā)射裝置42包括第二激光發(fā)射器57、第三光纖58和第四光纖59，第三光纖58和第四光纖59分別與第二激光發(fā)射器57相連，第三光纖58傳導(dǎo)第三激光且其出光口與第三通光孔51對(duì)齊，第四光纖59傳導(dǎo)第四激光且其出光口與第四通光孔52對(duì)齊，靠近第三通光孔51的遮光板在第三光纖58的出光口和第三通光孔51之間的區(qū)域可升降設(shè)置，靠近第四通光孔52的遮光板在第四光纖59的出光口和第四通光孔52之間的區(qū)域可升降設(shè)置。

由上述描述可知，底盤(pán)摩擦裝置與活動(dòng)摩擦裝置的結(jié)構(gòu)的相似度很高，這兩者之間的最大區(qū)別在于，當(dāng)兩者都有激光出射時(shí)，從兩者射出的激光的方向時(shí)相反的，與現(xiàn)實(shí)的摩擦過(guò)程中摩擦力的方向相符。

實(shí)施例一

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖6，本實(shí)用新型的實(shí)施例一為：請(qǐng)結(jié)合圖1和圖2，一種顯示摩擦力方向的演示裝置，包括支架1、自行車(chē)和兩個(gè)分別設(shè)于自行車(chē)前輪下方和后輪下方的活動(dòng)摩擦裝置2(活動(dòng)摩擦裝置2套裝在自行車(chē)輪胎上)，自行車(chē)可滑動(dòng)設(shè)置在支架1上，本實(shí)施例中，在自行車(chē)把手和座位處各設(shè)置了一個(gè)吊環(huán)，利用吊環(huán)將自行車(chē)吊裝在支架1上。

請(qǐng)結(jié)合圖1和圖2，活動(dòng)摩擦裝置2包括箱體21、第一激光發(fā)射裝置22和兩個(gè)遮光組件23，第一激光發(fā)射裝置22和兩個(gè)遮光組件23設(shè)于箱體21內(nèi)部；遮光組件23包括導(dǎo)向輪231、拉繩232和遮光簾233，導(dǎo)向輪231固定在箱體21側(cè)壁上，拉繩232一端與遮光簾233相連，拉繩232另一端經(jīng)由導(dǎo)向輪231固定在自行車(chē)輪胎上，自行車(chē)輪胎狀態(tài)的改變帶動(dòng)遮光簾233進(jìn)行升降；箱體21與自行車(chē)行進(jìn)方向垂直的兩個(gè)側(cè)壁上分別設(shè)有第一通光孔31和第二通光孔32，第一激光發(fā)射裝置22分別朝第一通光孔31和第二通光孔32發(fā)出第一激光和第二激光，兩個(gè)遮光簾233分別靠近第一通光孔31和第二通光孔32，靠近第一通光孔31的遮光簾233上升或下降讓第一激光通過(guò)第一通光孔31射出，靠近第二通光孔32的遮光簾233上升或下降讓第二激光通過(guò)第二通光孔32射出；優(yōu)選的，沿自行車(chē)長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31與第二通光孔32重合。

如圖3至圖6所示，詳細(xì)的，將靠近第一通光孔31的遮光簾稱(chēng)為第一遮光簾33，將靠近第二通光孔32的遮光簾稱(chēng)為第二遮光簾34，將與第一遮光簾33相連的拉繩稱(chēng)為第一拉繩35，將與第二遮光簾34相連的拉繩稱(chēng)為第二拉繩36，第一拉繩35的第一端頭與第一遮光簾33相連，第一拉繩35的第二端頭固定在自行車(chē)輪胎上，第二拉繩36的第一端頭與第二遮光簾34相連，第二拉繩36的第二端頭固定在自行車(chē)輪胎上；

為實(shí)現(xiàn)同一時(shí)刻，第一激光和第二激光各自都照射在遮光簾233上或者第一激光和第二激光兩者有一者從箱體21內(nèi)射出這個(gè)條件。第一通光孔31、第二通光孔32、第一拉繩35和第二拉繩36共有四種布置方式：

第一種，如圖3所示，沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31遠(yuǎn)離第一拉繩35，第二通光孔32遠(yuǎn)離第二拉繩36，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩35的第二端頭和第二拉繩36的第二端頭分別位于第一拉繩35的第一端頭和第二拉繩36的第一端頭之間的區(qū)域。

第二種，如圖4所示，沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31遠(yuǎn)離第一拉繩35，第二通光孔32靠近第二拉繩36，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩35的第二端頭和第二拉繩36的第一端頭分別位于第一拉繩35的第一端頭和第二拉繩36的第二端頭之間的區(qū)域。

第三種，如圖5所示，沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31靠近第一拉繩35，第二通光孔32遠(yuǎn)離第二拉繩36，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩35的第一端頭和第二拉繩36的第二端頭分別位于第一拉繩35的第二端頭和第二拉繩36的第一端頭之間的區(qū)域。

第四種，如圖6所示，沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第一通光孔31靠近第一拉繩35，第二通光孔32靠近第二拉繩36，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉繩35的第一端頭和第二拉繩36的第一端頭分別位于第一拉繩35的第二端頭和第二拉繩36的第二端頭之間的區(qū)域。

進(jìn)一步的，如圖2所示，遮光組件23還包括支撐架234，支撐架234固定在箱體21的內(nèi)壁上，遮光簾233在所述支撐架234上可升降設(shè)置，保證遮光簾233的升降方向時(shí)豎直的，避免遮光簾233可能出現(xiàn)的傾斜的情況，確保演示結(jié)果的正確性。詳細(xì)的，支撐架234上設(shè)置有導(dǎo)向開(kāi)槽或?qū)蚩?，遮光?33在導(dǎo)向開(kāi)槽或?qū)蚩變?nèi)升降。

請(qǐng)結(jié)合圖1至圖6，為減小演示裝置的組裝精度要求以及方便第一激光和第二激光出射方向的微調(diào)，第一激光發(fā)射裝置22包括第一激光發(fā)射器37、第一光纖38和第二光纖39，第一光纖38和第二光纖39分別與第一激光發(fā)射器37相連，第一光纖38傳導(dǎo)第一激光且其出光口與第一通光孔31對(duì)齊，第二光纖39傳導(dǎo)第二激光且其出光口與第二通光孔32對(duì)齊，第一遮光簾33在第一光纖38的出光口和第一通光孔31之間的區(qū)域可升降設(shè)置，第二遮光簾34在第二光纖39的出光口和第二通光孔32之間的區(qū)域可升降設(shè)置。

作為優(yōu)選，第一激光與第二激光具有不同顏色，例如第一激光是紅色的，第二激光是綠色的。選擇不同顏色的激光，更容易讓學(xué)生記憶，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

為方便簡(jiǎn)述本演示裝置的原理，選擇第一種通光孔和拉繩的布置方式進(jìn)行說(shuō)明。

在演示推車(chē)時(shí)，前后輪相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)均向前，摩擦力方向向后(這種情況中，自行車(chē)前后輪是不轉(zhuǎn)的，僅是自行車(chē)車(chē)架的滑動(dòng)給前后輪帶來(lái)向前運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))。此時(shí)，在活動(dòng)摩擦裝置2上，車(chē)輪帶動(dòng)第一拉繩35和第二拉繩36向前，第一遮光簾33上升，第一激光就能夠通過(guò)第一通光孔31出射，而第二遮光簾34此時(shí)卻是下降的，第二遮光簾34將繼續(xù)阻止第二激光從第二通光孔32出射，即兩個(gè)活動(dòng)摩擦裝置2分別射出方向與自行車(chē)推動(dòng)方向相反的激光，也就表示前后輪受到的摩擦力方向是向后的。

在演示騎車(chē)時(shí)，前輪相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向前，摩擦力方向是向后的，與推車(chē)時(shí)一致；后輪相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向后，摩擦力方向向前(這種情況中，自行車(chē)后輪是轉(zhuǎn)動(dòng)的，前輪向前運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是由自行車(chē)車(chē)架的滑動(dòng)帶來(lái)的，此處就不再做前輪摩擦力分析，主要做后輪摩擦力分析)。此時(shí)，套在后輪上的活動(dòng)摩擦裝置2向后運(yùn)動(dòng)，后輪帶動(dòng)第一拉繩35和第二拉繩36向后，第二遮光簾34上升，第二激光就能夠通過(guò)第二通光孔32出射，而第一遮光簾33此時(shí)卻是下降的，第一遮光簾33將繼續(xù)阻止第一激光從第一通光孔31出射，即后輪下方的活動(dòng)摩擦裝置2射出朝向自行車(chē)車(chē)頭方向的激光，前輪下方的活動(dòng)摩擦裝置2射出朝向自行車(chē)車(chē)尾方向的激光，也就表示前輪受到的摩擦力方向是向后的，后輪受到的摩擦力方向是向前的。這樣，與現(xiàn)實(shí)中的摩擦過(guò)程中摩擦方向的理論就是相符的了。

應(yīng)當(dāng)理解的，本文件全篇所述的自行車(chē)不僅可以是現(xiàn)實(shí)的、能供人騎行的自行車(chē)，還可以是一種自行車(chē)模型。容易理解的，由于本實(shí)用新型提供的只是一種演示裝置，所以在轉(zhuǎn)動(dòng)自行車(chē)腳踏板或推動(dòng)自行車(chē)時(shí)，不能按照現(xiàn)實(shí)的騎行速度或推車(chē)速度來(lái)操作演示裝置中的自行車(chē)，本演示裝置的靈敏度很高，所以，只需要稍稍推動(dòng)自行車(chē)或轉(zhuǎn)動(dòng)自行車(chē)的腳踏板就能夠很清晰的顯示摩擦力方向。

實(shí)施例二

請(qǐng)參照?qǐng)D7至圖12，本實(shí)用新型的實(shí)施例二是在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)，與實(shí)施例一最大的區(qū)別在于，實(shí)施例二提供的演示裝置不僅能顯示自行車(chē)受到的摩擦力的方向，還能夠顯示在摩擦過(guò)程中地面受到的摩擦力的方向，具體為：請(qǐng)結(jié)合圖7和圖8，演示裝置還包括兩個(gè)底盤(pán)摩擦裝置4，兩個(gè)活動(dòng)摩擦裝置2分別設(shè)置在兩個(gè)底盤(pán)摩擦裝置4上并沿自行車(chē)行進(jìn)方向可滑動(dòng)設(shè)置，所述底盤(pán)摩擦裝置4包括柜體41、第二激光發(fā)射裝置42和兩個(gè)遮擋組件43，第二激光發(fā)射裝置42和兩個(gè)遮擋組件43設(shè)于柜體41內(nèi)部；

如圖8所示，遮擋組件43包括滑輪431、拉索432和遮光板433，滑輪431固定在柜體41側(cè)壁上，拉索432一端與遮光板433相連，拉索432另一端經(jīng)由滑輪431固定在活動(dòng)摩擦裝置2上，活動(dòng)摩擦裝置2滑動(dòng)將帶動(dòng)遮光板433進(jìn)行升降；

結(jié)合圖7和圖8，柜體41與自行車(chē)行進(jìn)方向垂直的兩個(gè)側(cè)壁上分別設(shè)有第三通光孔51和第四通光孔52，第二激光發(fā)射裝置42分別朝第三通光孔51和第四通光孔52發(fā)出第三激光和第四激光，兩個(gè)遮光板433分別靠近第三通光孔51和第四通光孔52，靠近第三通光孔51的遮光板433上升或下降讓第三激光通過(guò)第三通光孔51射出，靠近第四通光孔52的遮光板433上升或下降讓第四激光通過(guò)第四通光孔52射出；

如圖9至圖12所示，詳細(xì)的，靠近第三通光孔51的遮光板為第一遮光板53，靠近第四通光孔52的遮光板為第二遮光板54，與第一遮光板53相連的拉索為第一拉索55，與第二遮光板54相連的拉索為第二拉索56，第一拉索55的第一端頭與第一遮光板53相連，第一拉索55的第二端頭固定在活動(dòng)摩擦裝置2上，第二拉索56的第一端頭與第二遮光板54相連，第二拉索56的第二端頭固定在活動(dòng)摩擦裝置2上；

為實(shí)現(xiàn)底盤(pán)摩擦裝置4射出的激光與其上的活動(dòng)摩擦裝置2射出的激光的方向相反，即當(dāng)?shù)谝患す夂偷诙す飧髯远颊丈湓谡诠夂?33上時(shí)，第三激光和第四激光各自也都照射在遮光板上；當(dāng)?shù)谝患す馍涑鱿潴w21時(shí)，第四激光通過(guò)第四通光孔52射出柜體41，第三激光照射在遮光板上；當(dāng)?shù)诙す馍涑鱿潴w21時(shí)，第三激光通過(guò)第三通光孔51射出柜體41，第四激光照射在遮光板上；第三通光孔51、第四通光孔52、第一拉索55和第二拉索56共有四種布置方式：

第一種，如圖9所示，沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔51遠(yuǎn)離第一拉索55，第四通光孔52遠(yuǎn)離第二拉索56，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索55的第一端頭和第二拉索56的第一端頭分別位于第一拉索55的第二端頭和第二拉索56的第二端頭之間的區(qū)域。

第二種，如圖10所示，沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔51遠(yuǎn)離第一拉索55，第四通光孔52靠近第二拉索56，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索55的第一端頭和第二拉索56的第二端頭分別位于第一拉索55的第二端頭和第二拉索56的第一端頭之間的區(qū)域。

第三種，如圖11所示，沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔51靠近第一拉索55，第四通光孔52遠(yuǎn)離第二拉索56，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索55的第二端頭和第二拉索56的第一端頭分別位于第一拉索55的第一端頭和第二拉索56的第二端頭之間的區(qū)域。

第四種，如圖12所示，沿自行車(chē)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的長(zhǎng)度方向進(jìn)行投影，第三通光孔51靠近第一拉索55，第四通光孔52靠近第二拉索56，沿自行車(chē)高度方向進(jìn)行二次投影，第一拉索55的第二端頭和第二拉索56的第二端頭分別位于第一拉索55的第一端頭和第二拉索56的第一端頭之間的區(qū)域。

進(jìn)一步的，如圖8所示，遮擋組件43還包括支撐座434，支撐座434固定在柜體41的內(nèi)壁上，遮光板在所述支撐座434上可升降設(shè)置，保證遮光板的升降方向時(shí)豎直的，避免遮光板可能出現(xiàn)的傾斜的情況，確保演示結(jié)果的正確性。詳細(xì)的，支撐座434上設(shè)置有導(dǎo)向開(kāi)槽或?qū)蚩?，遮光板在?dǎo)向開(kāi)槽或?qū)蚩變?nèi)升降。

如圖8至圖12所示，為減小演示裝置的組裝精度要求以及方便第三激光和第四激光出射方向的微調(diào)，第二激光發(fā)射裝置42包括第二激光發(fā)射器57、第三光纖58和第四光纖59，第三光纖58和第四光纖59分別與第二激光發(fā)射器57相連，第三光纖58傳導(dǎo)第三激光且其出光口與第三通光孔51對(duì)齊，第四光纖59傳導(dǎo)第四激光且其出光口與第四通光孔52對(duì)齊，第一遮光板53在第三光纖58的出光口和第三通光孔51之間的區(qū)域可升降設(shè)置，第二遮光板54在第四光纖59的出光口和第四通光孔52之間的區(qū)域可升降設(shè)置。

作為一種優(yōu)化(提高活動(dòng)摩擦裝置2的使用壽命)，本實(shí)施例的活動(dòng)摩擦裝置2與底盤(pán)摩擦裝置4之間還設(shè)有尼龍板6，尼龍板6可滑動(dòng)設(shè)置在底盤(pán)摩擦裝置4上，活動(dòng)摩擦裝置2通過(guò)尼龍扣固定在尼龍板6上，原本拉索432固定在活動(dòng)摩擦裝置2上的一端改為固定在尼龍板6上。

為方便簡(jiǎn)述本實(shí)施例的演示裝置的原理，選擇第一種通光孔(此處通光孔指第三通光孔51和第四通光孔52)和拉索(第一拉索55和第二拉索56)的布置方式進(jìn)行說(shuō)明。

在演示推車(chē)時(shí)，前后輪相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)均向前，摩擦力方向向后(這種情況中，自行車(chē)前后輪是不轉(zhuǎn)的，僅是自行車(chē)車(chē)架的滑動(dòng)給前后輪帶來(lái)向前運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))。此時(shí)，在活動(dòng)摩擦裝置2上，車(chē)輪帶動(dòng)第一拉繩35和第二拉繩36向前，第一遮光簾33上升，第一激光就能夠通過(guò)第一通光孔31出射，而第二遮光簾34此時(shí)卻是下降的，第二遮光簾34將繼續(xù)阻止第二激光從第二通光孔32出射，即兩個(gè)活動(dòng)摩擦裝置2分別射出方向與自行車(chē)推動(dòng)方向相反的激光，也就表示前后輪受到的摩擦力方向是向后的。

對(duì)于地面，地面受到的摩擦力在理論上是向前的。此時(shí)，向前運(yùn)動(dòng)的車(chē)輪帶動(dòng)套在車(chē)輪上的活動(dòng)摩擦裝置2向前運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)摩擦裝置2通過(guò)尼龍扣帶動(dòng)尼龍板6向前運(yùn)動(dòng)，尼龍板6微微向前運(yùn)動(dòng)而底盤(pán)摩擦裝置4不動(dòng)，尼龍板6帶動(dòng)第一拉索55和第二拉索56向前，第二遮光板54上升，第四激光就能夠通過(guò)第四通光孔52出射，而第一遮光板53此時(shí)卻是下降的，第一遮光板53將繼續(xù)阻止第三激光從第三通光孔51出射，即兩個(gè)底盤(pán)摩擦裝置4分別射出方向與自行車(chē)推動(dòng)方向相同的激光，也就表示地面受到的摩擦力方向是向前的。

在演示騎車(chē)時(shí)，前輪相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向前，摩擦力方向是向后的，與推車(chē)時(shí)一致；后輪相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向后，摩擦力方向向前(此處就不再做前輪摩擦力分析，主要做后輪摩擦力分析)。此時(shí)，套在后輪上的活動(dòng)摩擦裝置2向后運(yùn)動(dòng)，后輪帶動(dòng)第一拉繩35和第二拉繩36向后，第二遮光簾34上升，第二激光就能夠通過(guò)第二通光孔32出射，而第一遮光簾33此時(shí)卻是下降的，第一遮光簾33將繼續(xù)阻止第一激光從第一通光孔31出射，即后輪下方的活動(dòng)摩擦裝置2射出朝向自行車(chē)車(chē)頭方向的激光，前輪下方的活動(dòng)摩擦裝置2射出朝向自行車(chē)車(chē)尾方向的激光，也就表示前輪受到的摩擦力方向是向后的，后輪受到的摩擦力方向是向前的。

對(duì)于地面，后輪下的地面受到的摩擦力在理論上是向后的，前輪下的地面受到的摩擦力在理論上是向前的(此處就不再做前輪下方地面的摩擦力分析，主要做后輪下方地面的摩擦力分析)。此時(shí)，后輪帶動(dòng)套在后輪上的活動(dòng)摩擦裝置2向后運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)摩擦裝置2通過(guò)尼龍扣帶動(dòng)尼龍板6向后運(yùn)動(dòng)，尼龍板6微微向后運(yùn)動(dòng)而后輪下的底盤(pán)摩擦裝置4不動(dòng)，尼龍板6帶動(dòng)第一拉索55和第二拉索56向后，第一遮光板53上升，第三激光就能夠通過(guò)第三通光孔51出射，而第二遮光板54此時(shí)卻是下降的，第二遮光板54將繼續(xù)阻止第四激光從第四通光孔52出射，即后輪下方的底盤(pán)摩擦裝置4射出朝向自行車(chē)車(chē)尾方向的激光，前輪下方的底盤(pán)摩擦裝置4射出朝向自行車(chē)車(chē)頭方向的激光，也就表示前輪下的地面受到的摩擦力方向是向前的，后輪下的地面受到的摩擦力方向是向后的。這樣，與現(xiàn)實(shí)中的摩擦過(guò)程中摩擦方向的理論就是相符的了。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的顯示摩擦力方向的演示裝置，以自行車(chē)為實(shí)驗(yàn)體，根據(jù)前后輪在騎車(chē)和推車(chē)時(shí)摩擦力方向不同的特點(diǎn)，利用遮光組件控制激光的出射清楚顯示滾動(dòng)摩擦方向，給學(xué)生以直觀(guān)的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生更好的理解摩擦力的方向；不僅能顯示自行車(chē)受到的摩擦力方向還能顯示地面受到的摩擦力防線(xiàn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便；現(xiàn)象直觀(guān)、明顯；穩(wěn)定性好，便于維護(hù)；可重復(fù)性強(qiáng)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。