摩擦力及影响因素动态显示演示装置

技术领域

本发明属于物理力学教学演示技术领域，具体涉及一种摩擦力及影响因素动态显示演示装置。

背景技术

摩擦力是初中和高中物理教学中重点与难点。当两个相互接触并挤压的物体发生相对运动或具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的摩擦力，摩擦力的影响因素有两个，一个是正压力大小，另一个是接触面粗糙程度。利用二力平衡原理演示摩擦力的大小，更换不同材质看接触面影响因素。现有演示实验要求匀速拉动木块或者下面长木板，木块速度或木板很难控制，读取示数时也可能发生误差。弹簧测力计量程小，本身精度有限，读数不直观。不仅进行实验很困难，而且还存在严重的误差，因此采用传感器技术和传送带重新设计演示实验装置。目前的现有的演示装置还不能满足该要求，作为演示实验，需要直观快速实时显示摩擦力的大小的动态变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摩擦力及影响因素动态显示演示装置，以解决背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种摩擦力及影响因素动态显示演示装置，包括底座、传送带装置、滑动显示模块、固定显示模块和固定支架；所述底座上安装两对固定支架，左边两个支架上安装传送带装置，右边两个支架上安装固定显示模块；滑动显示模块放置在传送带装置上，滑动显示模块的右侧安装第一拉力传感器和滑轮，滑动显示模块的上部开有凹槽，凹槽内放置配重盒与砝码，滑动显示模块的底部设有魔术贴，与不同材质的摩擦面连接，前部设有数显窗口；所述固定显示模块原理与滑动显示模块相同，固定显示模块的左侧分别安装有第二拉力传感器和拉环，线绳穿过拉环跨过滑轮和固定显示模块上的第二拉力传感器连接；所述传动带装置包括传送履带、转辊、固定紧固螺丝和支架，支架的两端端通过转轴分别连接有转辊，传送履带绕接在两个转辊上，支架上安装有压力传感器，支架上安装有无极调速电机，无极调速电机通过橡胶圆皮带与转辊连接。

优选地，所述底座的前部设有开关、复位按钮、数显窗口和去皮按钮。

优选地，所述滑动显示模块和固定显示模块的前部分别设有传感器开关、清零按钮和拉力数显窗口。

优选地，所述支架为两个折叠支架，两个折叠支架的一端通过所述固定紧固螺丝连接，两个折叠支架的另一端通过转轴分别连接有转辊。

本发明的有益效果是：

本装置中在滑动显示模块上添加配重盒与合适的砝码，可直观演示摩擦力随压力的变化。滑动显示模块底面更换不同材质的摩擦面，可用于研究不同接触面对于摩擦力的影响。本发明在实现实验目的的同时，且具有结构简单，组装方便，操作自动化，现象直观、明显，稳定性好，可重复性强等优点。

附图说明

图1为本发明实验演示装置的机构示意图；；

图2为传送带结构示意图；

图3为数显式拉力传感器模块示意图；

图4为砝码及配重盒示意图；

图5为本发明的实物图；

图6为本发明的局部放大图。

图中：1、底座；2、传送带装置；3、滑动显示模块；4、固定显示模块；5支架；6、压力传感器；7、开关；8、复位按钮；9、数显窗口；10、去皮按钮；11、滑轮；12、线绳；13、拉环；14、传送履带；15、转辊；16、转轴；17、调速电机；18、固定螺丝；19、折叠支架；20、第一拉力传感器；21、传感器开关；22、清零按钮；23、拉力数显窗口；24、凹槽；25、砝码与配重盒。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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发明创造和简化描述，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发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“固连”“固接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

以下结合附图对本发明专利进行进一步的描述。

如图1所示，一种摩擦力及影响因素动态显示演示装置，包括：底座1、传送带装置2、滑动显示模块3、固定显示模块4和固定支架。

图1中称重模块包括固定在图2传送带折叠支架19上的压力传感器6，底座上的开关7，去皮按钮8、数显窗口9、复位按钮10，传感器通过数据线与底座相关部分连接。底座1上安装两对支架5，左边两个支架上安装传送带装置2，右边两个支架上安装固定显示模块4。滑动显示模块3的右侧安装第一拉力传感器20和滑轮11；固定显示模块左侧安装第二拉力传感器和拉环13，用线绳(无弹性)穿过拉环、跨过滑轮和固定显示模块4的第二拉力传感器连接。用于实时动态显示摩擦力和拉力数值，可显示拉力和摩擦力的关系。

传送带装置见图2，为折叠式结构，包括传送履带14，转辊15，左右各一个，转轴16一对，17为无极调速电机，18固定紧固螺丝，19为折叠支架。左右转辊对称安装在固定支架5上，转辊表面涂有防滑层，两根转辊上安装有皮革材质摩擦履带，可更换为其他材质履带。折叠支架19通过固定紧固螺丝18连接，支架两端安装在转辊的辊轴16上，折叠架两端有拉紧螺丝方便调节传送带的松紧程度。所述的传送带装置支架上左端固定有无极调速电机17，驱动电机为转辊提供动力，电机通过橡胶圆皮带与转辊连接，提供较大动力。

所述的滑动显示模块3，如图3，其特征是为长方体结构，重约150g-200g，上部开潜凹槽21，方便放置配重盒与砝码25。底面为摩擦接触面，设有魔术贴，方便更换不同材质的摩擦面，摩擦面有自带的金属面、纸面、木材底面和亚克力玻璃底面。右侧面安装拉力传感器20，正面设置控制按钮21和22、数显窗口23。固定数显模块4和3的结构相似，不再细述。

将滑动显示模块放置在传送带上，右端滑轮通过线绳连接固定拉力模块拉环和传感器拉钩，秤重模块显示滑块的重力，当传送带在电机的驱动下匀速运动时，滑动块受到向左的摩擦力，跟着运动，然后右端的拉力传感器受到线绳拉力，线绳绷紧，当滑块不动，处于平衡状态时，根据二力平衡原理，滑块传感器所受拉力(向右)等于滑块所受摩擦力(向左)，由于滑轮上有两根线绳，故此时固定模块传感器拉力为滑块传感器所受拉力一半。滑块上添加配重盒与合适的砝码，可直观演示摩擦力随压力的变化。滑块底面更换不同材质的摩擦面，可用于研究不同接触面对于摩擦力的影响。演示实验时，滑动显示模块3的拉力和固定模块4的拉力并不是一成不变，而是在一个值附近动态浮动。保持接触面不变，当放置配重盒和适量砝码，摩擦力示数变大；保持压力不变，滑块底部更换不同材质摩擦面是，摩擦力与拉力示数跟随变化，满足线绳拉力为摩擦力的一半结论。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。