[实用新型]一种基于计算机辅助的摩擦力演示实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感检测领域，特别是涉及一种基于计算机辅助的摩擦力演示实验装置。

背景技术

目前，对于物理学中摩擦力的教学，只有老师在讲台上用弹簧拉力器进行简单地演示。学生只能大致看到弹簧拉力器示数的变化，并没有清晰直观的感受。这使得有些学生对摩擦力的认识和理解存在一些误区，如摩擦力的大小一定与压力成正比；静摩擦力一定小于滑动摩擦力；摩擦力的大小是恒定的等等。且由于摩擦力不能直接测量，故只能用二力平衡的方法间接测量。而课本上使用的是动平衡的方法，这要求木块做匀速直线运动。但这对于中学生甚至老师而言，困难较大。其原因是：（1）用手拉弹簧秤做匀速直线运动不容易，任何一个造成不匀速的因素都会引起弹簧秤的指针发生忽大忽小的变化。（2）既要小心地用手拉弹簧秤做匀速直线运动，又要观察弹簧秤的刻度，注意力分散，容易产生偶然误差。（3）由于弹簧秤本身受重力作用，拉线不能保持水平，增大了系统误差。

本实用新型将利用传感技术以及计算机技术，制作一个用于摩擦力演示的实验装置，从而不仅克服了上述不足，且还可以实时并清晰地向学生展示整个实验过程及其结果。采用传感技术，是因为传感器能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，是实现自动检测和自动控制的首要环节。而采用计算机技术，是因为计算机辅助教学已成为各高校教学的重要改革内容之一。计算机运算速度快，计算精度高，能自动采集、存贮和处理数据，并具有高分辨率彩色作图功能，使用方便。许多实验借助于计算机来改变原来的做法，在内容上和方法上作相应的调整与改进，可以提高物理实验的稳定性、精确度，并能有效地克服传统实验中人为因素多、直观效果不明显、费时费工等缺点。所以用传感技术以及计算机技术实现摩擦力的演示是一种创新性方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以在计算机上自动、实时读取并描绘由拉力传感器探测到的力信号经光电转换并放大后的电信号，从而感知物体所受摩擦力大小的演示实验装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种基于计算机辅助的摩擦力演示实验装置，该装置包括水平桌面、木块、砝码、长木板、短木板、拉力传感器、放大电路、采集卡和计算机；所述长木板放置在所述水平桌面右端，所述短木板固定在所述水平桌面左端，所述木块可左右移动地放置在长木板最右端，所述砝码放置于木块上，所述拉力传感器固定在短木板上，并用连接绳与木块相连，所述长木板右端还固定有拉绳，所述拉力传感器、放大电路、采集卡、计算机依次电连接；向右拉动长木板向右运动，由拉力传感器探测木块所受到的长木板对其摩擦力的大小，并经过放大电路的处理变为电信号，利用采集卡采集，并在计算机上显示，所述计算机装有VB软件和设计好的读取采集到的电信号的VB程序。

进一步的技术方案，所述连接绳和所述拉绳均为刚性无弹性绳。

本实用新型的有益效果是：变木块的动平衡为静平衡，即让支撑物运动，保持木块静止。将拉力传感器固定，砝码至于木块上，木块放在长木板最右端，并用连接绳与拉力传感器相连。拉动长木板向右运动，此时不管长木板是否做匀速直线运动，木块与长木板间的摩擦力不变，拉力传感器探测到的始终为木块所受的摩擦力。利用这一原理，将拉力传感器探测到的力信号经放大电路的处理变为电信号，由采集卡采集到计算机中，再由相应的VB程序实时读取并描绘出木块所受摩擦力大小的图像。本实用新型所制成的实验装置，读数稳定、操作简单、实用性强。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为一种基于计算机辅助的摩擦力演示实验装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于计算机辅助的摩擦力演示实验装置，该装置包括水平桌面9、木块2、砝码3、长木板1、短木板4、拉力传感器5、放大电路6、采集卡7和计算机8；所述长木板1放置在所述水平桌面9右端，所述短木板4固定在所述水平桌面9左端，所述木块2可左右移动地放置在长木板1最右端，所述砝码3放置于木块2上，所述拉力传感器5固定在短木板4上，并用连接绳10与木块2相连，所述长木板1右端还固定有拉绳11，所述拉力传感器5、放大电路6、采集卡7、计算机8依次电连接；向右拉动长木板1向右运动，由拉力传感器5探测木块2所受到的长木板1对其摩擦力的大小，并经过放大电路6的处理变为电信号，利用采集卡7采集，并在计算机8上显示，所述计算机8装有VB软件和设计好的读取采集到的电信号的VB程序。