[发明专利]一种摩擦力演示仪

说明书

本发明公开了一种摩擦力演示仪包括：水平台、滑动装置、位移传感器、电机拉动装置、摩擦块、测力装置、指针、第一展示装置、开关面板、第二展示装置、滑槽、放大装置、图像采集装置、计算机、投影仪、打印机、板书装置、投影装置和水平测量装置。本发明根据指针在刻度板上的指示情况，和第一显示屏上放大显示电机拉动装置拉动滑块的时间与滑块的移动距离关系，通过放大镜观察毛刺软片上毛刺方向而确定相对运动趋势的方向和相对运动的方向，同时，通过摄像装置采集相对运动趋势和相对运动时的连续时间段内的毛刺软片上毛刺方向，并将毛刺方向图像放大显示在投影布幕上，从而可以快速直观准确地演示摩擦力方向和相对运动趋势方向。

技术领域

本发明涉及物理教学演示仪器领域，更具体的涉及一种摩擦力演示仪。

背景技术

物理教学中摩擦力的教学是一个难点。若两相互接触且相互挤压，而又相对静止的物体，在外力作用下如只具有相对滑动趋势，而又未发生相对滑动，则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力，谓之静摩擦力，其方向跟接触面相切，跟相对运动趋势方向相反。一个物体相对它随外力的变化而变化，当静摩擦力增大到最大静摩擦时，物体就会运动起来。滑动摩擦力是阻碍相互接触物体间相对运动的力，不一定是阻碍物体运动的力。即摩擦力不一定是阻力,它也可能是使物体运动的动力,要清楚阻碍相对运动是以相互接触的物体作为参照物的。物体运动可能是以其它物体作参照物的。如：生活中，传送带把货物从低处送到高处，就是靠传送带对货物斜向上的摩擦力实现的。

目前，初高中的物理教学中，通常使用测力计水平地拉静止在水平桌面上的物体来演示静摩擦力的传统实验方法，但这种方法不能演示出摩擦力的方向，更无法指示相对运动趋势；并且由于人的拉力不是均匀变化的，因此不能直观准确的反映静摩擦力的变化过程，而且最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程是瞬间完成的，教师不容易操作，学生更不容易观察到，从而造成学生对摩擦力的理解不够系统全面。

综上所述，现有技术中的摩擦力演示仪，存在不能演示出摩擦力的方向和相对运动趋势方向，及不能直观准确的演示静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种摩擦力演示仪，用以解决现有技术中存在不能演示出摩擦力的方向和相对运动趋势方向，及不能直观准确的演示静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程的问题。

本发明实施例提供一种摩擦力演示仪，包括：水平台、滑动装置、位移传感器、电机拉动装置、摩擦块、测力装置、指针、第一展示装置、开关面板、第二展示装置、滑槽、放大装置、图像采集装置、计算机、投影仪、打印机、板书装置、投影装置和水平测量装置；

所述滑动装置包括：滑块和滑动轨道，所述滑动轨道横向设置在所述水平台的中部，所述滑块放置在所述滑动轨道内部；所述位移传感器设置在所述滑块的左侧面上，所述位移传感器用于获取所述滑块的移动距离；所述电机拉动装置通过水平细绳与所述滑块的左侧面中部连接；所述电机拉动装置包括匀速拉动和变速拉动，所述电机拉动装置的速度通过所述计算机向控制器输入匀速算法公式和变速算法公式确定；

所述摩擦块放置在所述滑块顶部；所述摩擦块的底部开设有磁性放置槽，所述磁性放置槽用于放置不同质量的增重磁块；所述摩擦块的两相对侧面上均设置有横向凸条，每个所述横向凸条的顶面上设置有插缝，所述横向凸条和所述插缝用于通过夹板固定包裹在所述摩擦块底部的毛刺软片；

所述测力装置包括：壳体、数码显示屏、第二伸缩支杆、力传感器、开关按钮和控制器，壳体的左侧面通过细绳与所述摩擦块右侧面的中部连接，所述数码显示屏和所述开关按钮设置在所述壳体的顶部，所述第二伸缩支杆一端连接所述水平台的顶部，所述第二伸缩支杆另一端连接所述壳体的底部，所述力传感器和所述控制器均设置在所述壳体的内部；所述数码显示屏用于显示与所述摩擦块连接的细绳上的拉力，所述力传感器用于获取与所述摩擦块连接的细绳上的拉力；所述控制器分别与所述位移传感器、所述数码显示屏、所述力传感器、所述开关按钮、第一显示装置、所述开关面板和第二显示装置电连接；