[发明专利]摩擦力实验仪

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种教学仪器，特别是用于研究摩擦力大小与哪些因素有关、及有怎样关系的摩擦力实验仪。

背景技术

摩擦力实验为初中物理的重点实验，各版本的课本实验方案大致如下：

1、将物块放在水平木板上，用手拿着弹簧秤通过绳线水平拉动物块作匀速直线运动，记下弹簧秤读数，测出物块重力，并将数据填入设计好的表格中。在长方体上不断加上重力已知的砝码，重复上面实验。可研究出在表面粗糙程度相同时，摩擦力大小与压力大小间的关系。

2、将物块放在水平木板上，用手拿着弹簧秤通过绳线水平拉动物块作匀速直线运动，记下弹簧秤读数。更换表面粗糙程度不同的木板，或将上下表面粗糙程度不同的木板上下反转放置，重复实验，记录弹簧称示数。可研究在压力相同时，摩擦力大小与物体表面粗糙程度间的关系。

上述实验方案原理简单，学生易于理解，但在实践操作中，要想用手拿着弹簧称作匀速运动，那是痴心妄想，弹簧称示数在时大时小的时刻变动中，难于读数。教师在操作前需多次尝试，反复练习，才能使弹簧称示数的变动值控制在适当范围(差值通常为10％-30％)以内，勉强做完实验，学生操作就更是难上加难。

于是激发了教师的改进，其中较成功并得到推广的实验方案为：将原来“木板不动，弹簧称拉动物块”的课本方案，改为“弹簧称不动、用手拉动底部木板作相对运动”，优点是匀速的近似度、及操作的方便性略有提高，但带来了思维上的更大障碍，教师需设法让学生理解运动的相对性，人为制造了教学难点，不少教师在权衡利弊后仍选用原课本方案。

发明内容

本发明的目的是：提供一种原理简单、学生易懂、操作方便、近似匀速的摩擦力实验仪。

本发明所采用的技术方案是：一种摩擦力实验仪，包含底板、放置在底板上的物块、以及通过绳线与该物块连接的弹簧称，所述弹簧称包含螺旋状弹簧、及中空的外壳，其特征在于：所述物块中部开有容纳水平杆穿过的直洞，该直洞大小以物块在运动过程中其直洞内壁不接触到水平杆为宜；所述外壳径向的两侧均开有洞口，外壳及弹簧被穿过该洞口及穿过弹簧内腔的上述水平杆悬挂起来，外壳通过绕在滑轮上的绳线与悬挂的重物桶相连。

采用上述结构后，可在重物桶内酌量添加颗粒状重物(如细沙等)，使得重物桶能通过绳线、弹簧称拉动物块作近似的匀速直线运动，在运动中读出弹簧称示数，从而测得摩擦力的大小值。更换物块下方的底板，改变接触面的粗糙程度；增减放置在物块上的加压块，以改变物块对接触面的压力，多次实验，可研究出摩擦力大小与哪些因素有关、及有怎样关系。

本发明的有益效果是：实验原理与课本方案相同、原理简单、学生易懂、操作方便、物块运动接近匀速。

附图说明

图1是本发明的剖面示意图；

图中：1.水平杆，2.立柱，3.底座，4.物块，5.直洞，6.加压块，71.第一绳线，72.第二绳线，81.第一挂钩，82.第二挂钩，9.洞口，10.指针，11.面板，12.面板槽，13.外壳，14.滑轮，15.重物桶，16.颗粒重物，17.重物，18.底板(可更换，相当于本文背景技术部分课本实验中的木板，但因不局限于木板，故更名为底板)。

具体实施方式

如图1所示，底板18上放置有物块4，物块4中部开有容纳水平杆1穿过的直洞5，该直洞5的内径应明显大于水平杆1的外径，以使物块4在沿水平杆1的径向方向(图中的左右方向)运动时，物块1的直洞5内壁不会与水平杆1接触，目的是排除物块4与水平杆之间的摩擦力干扰。

物块4经第一绳线71与弹簧秤相连，弹簧称包含螺旋状的弹簧、与弹簧相连的指针、位于弹簧外部的中空外壳13、插接在外壳13外部的面板11构成。外壳13的径向两侧开有容纳水平杆1穿过的洞口9，外壳及弹簧被穿过该洞口9及穿过弹簧内腔的水平杆1悬挂起来。水平杆的表面应当光滑，洞口9的内径、以及弹簧内腔的内径均应大于水平杆1的外径，以使外壳13及其内的弹簧能沿水平杆自由滑动。外壳13上设有面板槽12，面板槽12用于插接指示力的大小值的面板11，面板槽12的长度大于面板11的宽度，以左右调节面板11在面板槽12中的位置，使弹簧称指针在实验前指零。