探究摩擦力实验仪

1.本实用新型涉及摩擦力实验技术领域，具体涉及一种探究摩擦力实验仪。


背景技术：

2.传统的滑动摩擦力实验仪器在操作上环节上是手动牵引弹簧测力计来拉动另一端的滑块运动，而实验的结论是从弹簧测力计的示数来判断有无摩擦力，从而得出影响滑动摩擦力的因素。从实验的严谨上看，传统的实验有较大的漏洞。“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验要求是做到“控制变量”，在传统实验中，没有被完全体现出来。“探究影响滑动摩擦力大小因素”实验作为一个探究性实验，针对的实验内容是对于学生提出的设想进行一个验证过程，而不是传统实验中的用简单实验得出结论。
3.传统实验是靠手动牵引弹簧测力计运动，由于是手动牵引，无法做到在“探究速度对滑动摩擦力的大小影响”时控制不同的速度做“匀速运动”，对于“速度”这一变量也无法做到“匀速”，这使得实验探究从本质上就已经不科学、不严谨。传统实验在对实验因素进行“控制变量”时不仅仅是在速度方面没做到，在读数方面也未做到科学严谨。传统实验采用的是弹簧测力计读数，弹簧测力计的精度有限，使得读数误差很大。
4.另外，传统实验由于是手动牵引，滑块所能运动的距离总是有限的，造成弹簧测力计在读数时示数维持的时间短暂，不利于学生在课堂上的观察，实用性差。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构设计合理、能够控制变量、读数精度高、方便学生观察和实用性好的探究摩擦力实验仪。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种探究摩擦力实验仪，包括实验台，所述实验台包括底板、左侧板、右侧板、背板和前板，所述底板、左侧板、右侧板、背板和前板之间固定连接，所述背板的前端面上端固定设置有电子测力计，所述电子测力计上设置有显示屏，电子测力计的下端设置有传感端，且电子测力计下端设置有绳索；所述背板前下方位置设置有若干个定滑轮，所述绳索通过对准的定滑轮改变方向，每根绳索一端均与对准的电子测力计的传感端连接，绳索另一端均连接有滑块，所述滑块下方设置有履带传动装置，所述履带传动装置包括履带和电机，每块滑块放置在正下方的履带上，当履带带动滑块开始滑动时，电子测力计的显示屏实时显示摩擦力数据。
7.本实用新型进一步设置为：所述电机的主轴上固定设置有滚轮，电机的主轴带动滚轮转动，所述履带与滚轮联动。
8.本实用新型还进一步设置为：每块滑块下方均设置有一条履带。
9.本实用新型还进一步设置为：所述定滑轮上穿设有连接轴，所述连接轴一端与左侧板固定连接，连接轴另一端与右侧板固定连接。
10.本实用新型还进一步设置为：所述滑块上设置有砝码放置槽。
11.本实用新型还进一步设置为：所述实验台上固定设置有外接电源开关、外接电源
调速按钮、内接电源速度档位开关和内接电源总开关，其中，外接电源调速按钮通过控制电机功率进而控制履带转动的速度。
12.本实用新型的优点是：与现有技术相比，本实用新型结构设置合理，探究影响滑动摩擦力因素大小的实验真正做到控制变量，通过使用电机驱动履带周而复始运动，履带运动与滑块之间产生相对运动，从实现摩擦力实验探究，避免了由于人为主观因素导致的误差以及实验的不严谨。
13.针对传统实验的不足之处，本实用新型的实验仪的设计可以很好的弥补传统实验的不足。具体的实现过程是，通过使用电机驱动履带来实现“匀速运动”，以及控制速度这一变量实现“不同速度匀速运动”；对于传统实验过程中的“读数误差大”这一问题，采用电子测力计来实现，读数不仅精度高，且更加直观，便于学生观察；在传统实验过程中出现的“滑块滑动距离有限使得弹簧测力计示数显示的示数维持时间不长”这一问题，本实用新型的实验仪在解决时是采用履带来解决，通过履带的循环往复运动实现滑块滑动距离无限长，电子测力计的显示屏实时显示摩擦力数据；读数精度高、方便学生观察和实用性好。
14.下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
15.图1为本实用新型实施例的结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例的俯视示意图；
17.图3为本实用新型实施例的侧视示意图。
具体实施方式
18.在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
19.参见图1、图2和图3，本实用新型公开的一种探究摩擦力实验仪，包括实验台，所述实验台包括底板11、左侧板12、右侧板13、背板14和前板15，所述底板11、左侧板12、右侧板13、背板14和前板15之间固定连接，所述背板14的前端面上端固定设置有电子测力计2，所述电子测力计2上设置有显示屏，电子测力计2的下端设置有传感端，且电子测力计2下端设置有绳索3；所述背板14前下方位置设置有若干个定滑轮4，所述绳索3通过对准的定滑轮4改变方向，每根绳索3一端均与对准的电子测力计2的传感端连接，绳索3另一端均连接有滑块5，所述滑块5下方设置有履带传动装置6，所述履带传动装置6包括履带和电机，每块滑块5放置在正下方的履带上，当履带带动滑块5开始滑动时，电子测力计2的显示屏实时显示摩擦力数据。
20.作为优选的，电机驱动履带周而复始运动，履带运动与滑块之间产生相对运动，从实现摩擦力实验探究，避免了由于人为主观因素导致的误差以及实验的不严谨。
21.为使本实用新型结构设置更加合理，作为优选的，本实施例所述电机的主轴上固
定设置有滚轮，电机的主轴带动滚轮转动，所述履带与滚轮联动。
22.作为优选的，每块滑块5下方均设置有一条履带。
23.所述定滑轮4上穿设有连接轴7，所述连接轴7一端与左侧板12固定连接，连接轴7另一端与右侧板13固定连接。
24.所述滑块5上设置有砝码放置槽51。
25.所述实验台上固定设置有外接电源开关8、外接电源调速按钮9、内接电源速度档位开关10和内接电源总开关15，其中，外接电源调速按钮9通过控制电机功率进而控制履带转动的速度。
26.实际应用时，探究影响滑动摩擦力因素大小的实验真正做到控制变量，通过使用电机驱动履带周而复始运动，履带运动与滑块之间产生相对运动，从实现摩擦力实验探究，避免了由于人为主观因素导致的误差以及实验的不严谨。
27.针对传统实验的不足之处，本实用新型的实验仪的设计可以很好的弥补传统实验的不足。具体的实现过程是，通过使用电机驱动履带来实现“匀速运动”，以及控制速度这一变量实现“不同速度匀速运动”；对于传统实验过程中的“读数误差大”这一问题，采用电子测力计来实现，读数不仅精度高，且更加直观，便于学生观察；在传统实验过程中出现的“滑块滑动距离有限使得弹簧测力计示数显示的示数维持时间不长”这一问题，本实用新型的实验仪在解决时是采用履带来解决，通过履带的循环往复运动实现滑块滑动距离无限长，电子测力计的显示屏实时显示摩擦力数据；读数精度高、方便学生观察和实用性好。
28.另外，在本实用新型技术方案的基础上进行改进，可以进行不同的实验，详见如下实验：
29.1、外接电源环境下工作
30.(1)探究“压力对滑动摩擦力的影响”31.a、组装实验仪器：将背板竖直插入用凹槽，装上电子测力计；轻质绳连接电子测力计的传感端，绳子另一端连接滑块，测力计打开并调零。
32.b.在相同(接触面的粗糙程度相同)三条轨道上放置三个底面积相同滑块，在其中两个滑块上放置两组不同质量的砝码组，另一个滑块上则不放置任何重物；
33.c.接通外接电源，闭合外接电源开关，使用调速旋钮将速度调节稳定并保持不变，等待测力计读数，带读数稳定保持不变。
34.d.分别读取三个测力计的示数。
35.e.读取完毕之后，断开外接电源开关，将测力计调零，重复步骤c、d六次。并记录每次读数。
36.(2)探究“接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响”37.a、组装实验仪器：将背板竖直插入用凹槽，装上电子测力计；轻质绳连接电子测力计的传感端，绳子另一端连接滑块，测力计打开并调零。
38.b.在接触面的粗糙程度不相同三的条轨道上放置三个底面积相同滑块，三个滑块上放置三组相同质量的砝码；
39.c.接通外接电源，闭合外接电源开关，使用调速旋钮将速度调节稳定并保持不变，等待测力计读数，带读数稳定保持不变。
40.d.分别读取三个测力计的示数。
41.e.读取完毕之后，断开外接电源开关，将测力计调零，重复步骤c、d六次。并记录每次读数。
42.(3)探究“物体与物体之间接触面积大小对滑动摩擦力的影响”43.a、组装实验仪器：将背板竖直插入用凹槽，装上电子测力计；轻质绳连接电子测力计的传感端，绳子另一端连接滑块，测力计打开并调零。
44.b.在相同(接触面的粗糙程度相同)三条轨道上放置三个底面积不相同滑块s1、s2和s3，底面积s1《s2《s3，三个滑块上放置三组相同质量的砝码组(使实验现象明显)；
45.c.接通外接电源，闭合外接电源开关，使用调速旋钮将速度调节稳定并保持不变，等待测力计读数，带读数稳定保持不变。
46.d.分别读取三个测力计的示数。
47.e.读取完毕之后，断开外接电源开关，将测力计调零，重复步骤c、d六次。并记录每次读数。
48.(4)探究“速度对滑动摩擦力的影响”49.a、组装实验仪器：将背板竖直插入用凹槽，装上电子测力计；轻质绳连接电子测力计的传感端，绳子另一端连接滑块，测力计打开并调零。
50.b.在相同(接触面的粗糙程度相同)三条轨道上放置三个底面积相同的滑块，三个滑块上放置三组相同质量的砝码组(使实验现象明显)
51.c.接通外接电源，闭合外接电源开关，使用调速旋钮将速度调节稳定并保持不变，等待测力计读数，带读数稳定保持不变。
52.d.分别读取三个测力计的示数。
53.e.读取完毕之后，断开外接电源开关，将测力计调零，重复步骤c并通过调速旋钮改变履带的速度。
54.f.重复c、d、e六次。
55.2、内接电源环境下工作
56.(1)探究“压力对滑动摩擦力的影响”57.a、组装实验仪器：将背板竖直插入用凹槽，装上电子测力计；轻质绳连接电子测力计的传感端，绳子另一端连接滑块，测力计打开并调零。
58.b.在相同(接触面的粗糙程度相同)三条轨道上放置三个底面积相同滑块，在其中两个滑块上放置两组不同质量的砝码组，另一个滑块上则不放置任何重物；
59.c.闭合内接电源总开关，闭合速度挡位开关(12v/24v/36)选择合适挡位保持稳定速度，等待测力计读数，带读数稳定保持不变。
60.d.分别读取三个测力计的示数。
61.e.读取完毕之后，断开内接电源总开关，将测力计调零，重复步骤c、d六次。并记录每次读数。
62.(2)探究“接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响”63.a、组装实验仪器：将背板竖直插入用凹槽，装上电子测力计；轻质绳连接电子测力计的传感端，绳子另一端连接滑块，测力计打开并调零。
64.b.在接触面的粗糙程度不相同三的条轨道上放置三个底面积相同滑块，三个滑块上放置三组相同质量的砝码；
65.c.闭合内接电源总开关，闭合速度挡位开关(12v/24v/36)选择合适挡位保持稳定速度，等待测力计读数，带读数稳定保持不变。
66.d.分别读取三个测力计的示数。
67.e.读取完毕之后，断开内接电源总开关，将测力计调零，重复步骤c、d六次。并记录每次读数。
68.(3)探究“物体与物体之间接触面积大小对滑动摩擦力的影响”69.a、组装实验仪器：将背板竖直插入用凹槽，装上电子测力计；轻质绳连接电子测力计的传感端，绳子另一端连接滑块，测力计打开并调零。
70.b.在相同(接触面的粗糙程度相同)三条轨道上放置三个底面积不相同滑块s1、s2和s3，底面积s1《s2《s3，三个滑块上放置三组相同质量的砝码组(使实验现象明显)；
71.c.闭合外内电源总开关，闭合速度挡位开关(12v/24v/36)选择合适挡位保持稳定速度，等待测力计读数，带读数稳定保持不变。
72.d.分别读取三个测力计的示数。
73.e.读取完毕之后，断开内接电源总开关，将测力计调零，重复步骤c、d六次。并记录每次读数。
74.(4)探究“速度对滑动摩擦力的影响”75.a、组装实验仪器：将背板竖直插入用凹槽，装上电子测力计；轻质绳连接电子测力计的传感端，绳子另一端连接滑块，测力计打开并调零。
76.b.在相同(接触面的粗糙程度相同)三条轨道上放置三个底面积相同的滑块，三个滑块上放置三组相同质量的砝码组(使实验现象明显)
77.c.闭合外内电源总开关，闭合速度挡位开关选择12v挡位保持稳定速度，等待测力计读数，带读数稳定保持不变。
78.d.分别读取三个测力计的示数。
79.e.读取完毕之后，断开内接电源总开关，将测力计调零，重复步骤c并依次将速度挡位开关调节至24v和36v改变履带的速度。
80.f.分别记录三次调速后电子测力计稳定后的读数。
81.工作过程：本实验装置只要打开电源开关就能控制电机工作带动履带顺时针转动，而履带上方的滑块由于轻绳拉住固定不动，这样滑块就能保持匀速滑动，就可以通过读取电子测力计的读数大小来精准的测得实验中滑动所受的摩擦力的大小。
82.动作关系：本装置一共有两套电源控制系统，左边这个控制系统是外接电源控制系统，方形那个是总开关，圆形那个是调速旋钮；右边那个是内接电源控制系统，圆形的是总开关，三个方形的是速度挡位开关。通过这两套控制系统我们可以在不同的情况下，控制电源与传动装置的启动与否、控速开关可以控制电机功率进而控制履带转动的速度、绳索通过定滑轮连接滑块和电子测力计，当滑块开始滑动，电子测力计就能实时给与反馈。前板有个小开口\小门，这个开口可以拿出在装置内部的传动装置与电源。
83.上述实施例对本实用新型的具体描述，只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述实用新型的内容对本实用新型作出一些非本质的改进和调整均落入本实用新型的保护范围之内。