一種測定摩擦系數(shù)的教具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種測定摩擦系數(shù)的教具，包括：一底座，包括一底板及一設(shè)于所述底板側(cè)部的側(cè)板；一電子稱，設(shè)于所述底板上；一實(shí)驗(yàn)板，水平滑動連接于所述電子稱上；一彈簧測力計，沿所述實(shí)驗(yàn)板的滑動方向水平連接于所述實(shí)驗(yàn)板與所述側(cè)板之間；一實(shí)驗(yàn)輪，架設(shè)于所述實(shí)驗(yàn)板與所述底板之間；一驅(qū)動單元，驅(qū)動連接所述實(shí)驗(yàn)輪，使所述實(shí)驗(yàn)輪勻速滾動連接于所述實(shí)驗(yàn)板上。通過在實(shí)驗(yàn)板的底部設(shè)置滑輪組，使得實(shí)驗(yàn)板在滑輪組上做水平直線運(yùn)動，保證了當(dāng)實(shí)驗(yàn)板移動時，與實(shí)驗(yàn)板水平連接的彈簧測力計上測得的讀數(shù)就是實(shí)驗(yàn)板受到的水平拉力的大小，即摩擦力大?。煌ㄟ^驅(qū)動單元驅(qū)動實(shí)驗(yàn)輪做勻速轉(zhuǎn)動，從而保證了實(shí)驗(yàn)輪在實(shí)驗(yàn)板上做勻速滾動運(yùn)動。
【專利說明】一種測定摩擦系數(shù)的教具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)器具，尤其涉及一種測定摩擦系數(shù)的教具。

【背景技術(shù)】
[0002] 中學(xué)物理課上常常會采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)教具來分析摩擦力、摩擦系數(shù)、正壓 力之間的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)中，采用彈簧秤21拉著木塊22在木板23上做水平勻速直線運(yùn)動，從 彈簧秤21上直接讀出拉力f大小，因?yàn)楫?dāng)木塊做勻速直線運(yùn)動時，木塊22水平方向受到的 拉力f和木板23對木塊22的摩擦力是一對大小相等、方向相反的平衡力，因此只要保持拉 力方向始終在水平方向上，那么，從彈簧秤21上讀取的拉力f大小就等于木板23對木塊22 的摩擦力大小。又因?yàn)榇藭r，木塊22對木板23接觸面的正壓力N的大小與木塊22的重力 大小相等，因此，按照摩擦系數(shù)的公式，得到接觸面的粗糙程度，即摩擦系數(shù)μ =f/N，從而 測定木板23與木塊22間的摩擦系數(shù)μ。
[0003] 然而，在上述摩擦系數(shù)的測定方法中，既要保證對木塊施加的拉力是勻速的，還要 保證該拉力是水平施加的，才能得到準(zhǔn)確測定的摩擦系數(shù)。現(xiàn)有的解決勻速的方法是利用 一能夠控制勻速運(yùn)動的智能設(shè)備24連接至彈簧秤21，并控制彈簧秤21拉著木塊22做勻速 運(yùn)動。但是還沒有一種方法能夠解決水平的問題，當(dāng)拉力非水平施加時，會產(chǎn)生力矩，彈簧 秤21上的讀數(shù)就不能等同于摩擦力的大小，也就不能準(zhǔn)確測定摩擦系數(shù)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種準(zhǔn)確測定摩擦系數(shù)，能夠保證被測物 體間發(fā)生勻速直線運(yùn)動的測定摩擦系數(shù)的教具。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型公開了一種測定摩擦系數(shù)的教具，包括：
[0006] -底座，所述底座包括一底板及一設(shè)于所述底板側(cè)部的側(cè)板；
[0007] -電子稱，所述電子稱設(shè)于所述底板上；
[0008] -實(shí)驗(yàn)板，所述實(shí)驗(yàn)板水平滑動連接于所述電子稱上；
[0009] -彈簧測力計，所述彈簧測力計沿所述實(shí)驗(yàn)板的滑動方向水平連接于所述實(shí)驗(yàn)板 與所述側(cè)板之間；
[0010] 一實(shí)驗(yàn)輪，所述實(shí)驗(yàn)輪架設(shè)于所述實(shí)驗(yàn)板與所述底板之間；
[0011] -控制單元，所述控制單元驅(qū)動連接所述實(shí)驗(yàn)輪，使所述實(shí)驗(yàn)輪勻速滾動連接于 所述實(shí)驗(yàn)板上。
[0012] 本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述電子稱上設(shè)有滑輪組，所述實(shí)驗(yàn)板設(shè)于所述 滑輪組上，并且所述實(shí)驗(yàn)板通過所述滑輪組水平滑動連接于所述電子稱上。
[0013] 本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述實(shí)驗(yàn)輪通過一傳動架架設(shè)于所述實(shí)驗(yàn)板與所 述底板之間，所述傳動架包括一第一桿件、一第二桿件和一第三桿件，所述第一桿件的第一 端固定于所述底板上，所述第一桿件的第二端與所述第二桿件的第一端樞接連接，所述第 二桿件的第二端與所述第三桿件的第一端樞接連接，所述第三桿件的第二端連接所述實(shí)驗(yàn) 輪。
[0014] 本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述第三桿件的第二端設(shè)有一轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸連 接所述實(shí)驗(yàn)輪的旋轉(zhuǎn)中心，所述驅(qū)動單元設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上，通過所述驅(qū)動單元驅(qū)動所述轉(zhuǎn) 軸轉(zhuǎn)動，從而帶動所述實(shí)驗(yàn)輪繞所述旋轉(zhuǎn)中心勻速旋轉(zhuǎn)。
[0015] 本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述驅(qū)動單元為一電機(jī)。
[0016] 本實(shí)用新型由于采用了以上技術(shù)方案，使其具有以下有益效果是：通過在實(shí)驗(yàn)板 的底部設(shè)置滑輪組，使得實(shí)驗(yàn)板在滑輪組上做水平直線運(yùn)動，保證了當(dāng)實(shí)驗(yàn)板移動時，與實(shí) 驗(yàn)板水平連接的彈簧測力計上測得的讀數(shù)就是實(shí)驗(yàn)板受到的水平拉力的大小，即摩擦力大 小；通過驅(qū)動單元驅(qū)動實(shí)驗(yàn)輪做勻速轉(zhuǎn)動，從而保證了實(shí)驗(yàn)輪在實(shí)驗(yàn)板上做勻速滾動運(yùn)動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是現(xiàn)有的測定摩擦系數(shù)的教具的示意圖。
[0018] 圖2是本實(shí)用新型一種測定摩擦系數(shù)的教具的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020] 參閱圖2所示，本實(shí)用新型的一種測定摩擦系數(shù)的教具主要由一底座、一電子稱 12、一彈簧測力計13、一實(shí)驗(yàn)板14、一實(shí)驗(yàn)輪15和一驅(qū)動單元構(gòu)成。其中，底座呈L型，由一 底板111和一側(cè)板112組成，側(cè)板112設(shè)于底板111的一側(cè)側(cè)部。電子稱12設(shè)于底板111 上，電子稱12上設(shè)有滑輪組16,實(shí)驗(yàn)板14設(shè)于滑輪組16上，并且實(shí)驗(yàn)板14通過滑輪組16 水平滑動連接于電子稱12上，彈簧測力計13沿實(shí)驗(yàn)板14的滑動方向水平連接于實(shí)驗(yàn)板14 與側(cè)板112之間，通過在實(shí)驗(yàn)板14的底部設(shè)置滑輪組16,使得實(shí)驗(yàn)板14在滑輪組16上做 水平直線運(yùn)動，保證了當(dāng)實(shí)驗(yàn)板14移動時，彈簧測力計13上測得的讀數(shù)就是實(shí)驗(yàn)板14受 到的水平拉力。
[0021] 實(shí)驗(yàn)輪15通過一傳動架17架設(shè)于實(shí)驗(yàn)板14與底板111之間，傳動架17由一第 一桿件171、一第二桿件172和一第三桿件173傳動連接構(gòu)成，第一桿件171的第一端1711 固定于底板111上，第一桿件171的第二端1712與第二桿件172的第一端1721樞接連接， 第二桿件172的第二端1722與第三桿件173的第一端1731樞接連接，第三桿件173的第 二端1732設(shè)有一轉(zhuǎn)軸18,轉(zhuǎn)軸18連接實(shí)驗(yàn)輪15的旋轉(zhuǎn)中心，驅(qū)動單元（圖中未顯示控制 單元）為一電機(jī)，設(shè)于轉(zhuǎn)軸18上，并通過電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)軸18勻速轉(zhuǎn)動，從而帶動實(shí)驗(yàn)輪15繞 其旋轉(zhuǎn)中心做勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，實(shí)驗(yàn)輪15的下端置于實(shí)驗(yàn)板14上，實(shí)驗(yàn)輪15轉(zhuǎn)動，使得實(shí)驗(yàn) 輪15勻速滾動連接于實(shí)驗(yàn)板14上，從而保證了實(shí)驗(yàn)輪15與實(shí)驗(yàn)板14之間發(fā)生的是勻速 運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)輪15通過一傳動架17架設(shè)于實(shí)驗(yàn)板17上，通過實(shí)驗(yàn)輪15架設(shè)前后電子稱12 的數(shù)值變化得到實(shí)驗(yàn)輪15的重量，即得到實(shí)驗(yàn)輪15與實(shí)驗(yàn)板14之間的正壓力。
[0022] 本實(shí)用新型的測定摩擦系數(shù)的教具的具體使用和實(shí)現(xiàn)方法如下：
[0023] 首先，將實(shí)驗(yàn)板14水平放置于滑輪組16上，沿實(shí)驗(yàn)板14于滑輪組16上的滑動方 向，將彈簧測力計13水平連接于實(shí)驗(yàn)板14和側(cè)板112之間，彈簧測力計13調(diào)零，并記錄此 時電子稱12的重量G1 ;
[0024] 然后，將實(shí)驗(yàn)輪15架設(shè)于實(shí)驗(yàn)板14上，使得實(shí)驗(yàn)輪15初步穩(wěn)定放置于實(shí)驗(yàn)板14 上，記錄此時電子稱12的重量G2,從而得到實(shí)驗(yàn)輪的重量G2-G1，也就是實(shí)驗(yàn)輪15與實(shí)驗(yàn) 板14之間的正壓力N = G2-G1 ;
[0025] 接著，驅(qū)動單元驅(qū)動實(shí)驗(yàn)輪15旋轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)軸18勻速轉(zhuǎn)動，帶動實(shí)驗(yàn)輪15繞其 旋轉(zhuǎn)中心沿箭頭a方向勻速旋轉(zhuǎn)，從而使得實(shí)驗(yàn)輪在實(shí)驗(yàn)板14上做勻速滾動，實(shí)驗(yàn)輪15在 其下端與實(shí)驗(yàn)板14相接觸的位置，對實(shí)驗(yàn)板14施加一沿箭頭b方向水平向外的拉力F，拉 動實(shí)驗(yàn)板14沿滑輪組16向外做水平直線運(yùn)動。使得與實(shí)驗(yàn)板14連接的彈簧測力計13的 讀數(shù)發(fā)生變化，記錄此時彈簧測力計13的讀數(shù)F，由于此時，實(shí)驗(yàn)輪15對實(shí)驗(yàn)板14施加的 拉力F與實(shí)驗(yàn)板14對實(shí)驗(yàn)輪15產(chǎn)生的摩擦力是一對大小相等，方向相反的作用力與反作 用力，因此，拉力F的大小就等于實(shí)驗(yàn)板14與實(shí)驗(yàn)輪15之間的摩擦力的大小；
[0026] 最后，利用摩擦系數(shù)μ的計算公式得到摩擦系數(shù)μ =F/N，得到準(zhǔn)確測定的摩擦 系數(shù)μ。
[0027] 以上結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根 據(jù)上述說明對本實(shí)用新型做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本實(shí)用 新型的限定，本實(shí)用新型將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種測定摩擦系數(shù)的教具，其特征在于所述教具包括： 一底座，所述底座包括一底板及一設(shè)于所述底板側(cè)部的側(cè)板； 一電子稱，所述電子稱設(shè)于所述底板上； 一實(shí)驗(yàn)板，所述實(shí)驗(yàn)板水平滑動連接于所述電子稱上； 一彈簧測力計，所述彈簧測力計沿所述實(shí)驗(yàn)板的滑動方向水平連接于所述實(shí)驗(yàn)板與所 述側(cè)板之間； 一實(shí)驗(yàn)輪，所述實(shí)驗(yàn)輪架設(shè)于所述實(shí)驗(yàn)板與所述底板之間； 一驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元驅(qū)動連接所述實(shí)驗(yàn)輪，使所述實(shí)驗(yàn)輪勻速滾動連接于所述 實(shí)驗(yàn)板上。
2. 如權(quán)利要求1所述的測定摩擦系數(shù)的教具，其特征在于：所述電子稱上設(shè)有滑輪組， 所述實(shí)驗(yàn)板設(shè)于所述滑輪組上，并且所述實(shí)驗(yàn)板通過所述滑輪組水平滑動連接于所述電子 稱上。
3. 如權(quán)利要求1所述的測定摩擦系數(shù)的教具，其特征在于：所述實(shí)驗(yàn)輪通過一傳動架 架設(shè)于所述實(shí)驗(yàn)板與所述底板之間，所述傳動架包括一第一桿件、一第二桿件和一第三桿 件，所述第一桿件的第一端固定于所述底板上，所述第一桿件的第二端與所述第二桿件的 第一端樞接連接，所述第二桿件的第二端與所述第三桿件的第一端樞接連接，所述第三桿 件的第二端連接所述實(shí)驗(yàn)輪。
4. 如權(quán)利要求3所述的測定摩擦系數(shù)的教具，其特征在于：所述第三桿件的第二端設(shè) 有一轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸連接所述實(shí)驗(yàn)輪的旋轉(zhuǎn)中心，所述驅(qū)動單元設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上，通過所述 驅(qū)動單元驅(qū)動所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而帶動所述實(shí)驗(yàn)輪繞所述旋轉(zhuǎn)中心勻速旋轉(zhuǎn)。
5. 如權(quán)利要求4所述的測定摩擦系數(shù)的教具，其特征在于：所述驅(qū)動單元為一電機(jī)。
【文檔編號】G09B23/10GK203882489SQ201420303872
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】王清偉 申請人:上海市第一中學(xué)