一种高中物理摩擦力演示装置论文和设计-李国豪

全文摘要

本实用新型公开了一种高中物理摩擦力演示装置，属于教学用具技术领域。一种高中物理摩擦力演示装置，包括固定底座和活动板，固定底座上表面固定连接有连接耳，连接耳上转动连接有转轴，活动板与转轴固定连接，活动板通过转轴和连接耳与固定底座活动连接，连接耳外侧壁上还连接有角度指示机构，固定底座的侧壁上设置有滑槽，滑槽上连接有高度调节机构；固定底座上表面远离连接耳一端设置有计时装置，计时装置包括有时间显示屏，时间显示屏嵌入安装在固定底座上，时间显示屏一侧固定连接有启停按钮和清零按钮；本实用新型有效解决现有设计摩擦力演示方式较为单一以及数据记录工作较为麻烦同时测试结果误差较大的问题。

主设计要求

1.一种高中物理摩擦力演示装置，包括固定底座（1）和活动板（3），其特征在于：所述固定底座（1）上表面固定连接有连接耳（2），所述连接耳（2）上转动连接有转轴，所述活动板（3）与转轴固定连接，所述活动板（3）通过转轴和连接耳（2）与固定底座（1）活动连接，所述连接耳（2）外侧壁上还连接有角度指示机构（4），所述固定底座（1）的侧壁上设置有滑槽（5），所述滑槽（5）上连接有高度调节机构（6）；所述固定底座（1）上表面远离连接耳（2）一端设置有计时装置（8），所述计时装置（8）包括有时间显示屏，所述时间显示屏嵌入安装在固定底座上，所述时间显示屏一侧固定连接有启停按钮和清零按钮；所述活动板（3）上靠近连接耳（2）的一端固定连接有挡板（9），所述挡板（9）上固定连接有接触式开关（10），所述接触式开关（10）与计时装置（8）相匹配，所述活动板（3）上还固定安装有可拆卸摩擦板（11），所述可拆卸摩擦板（11）上设置有测量滑块（12），所述测量滑块（12）上连接有轻质绳（25），所述轻质绳（25）远离测量滑块（12）一端连接在定滑轮机构（13）上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种高中物理摩擦力演示装置，其特征在于：所述角度指示机构（4）包括有角度指示盘（14）和角度指针（15），所述角度指示盘（14）与连接耳（2）外侧壁固定连接，所述角度指示盘（14）的边缘上固定连接有角度刻度线，所述角度指针（15）与转轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种高中物理摩擦力演示装置，其特征在于：所述高度调节机构（6）包括有垂直杆（16），所述垂直杆（16）与滑槽（5）滑动连接，所述垂直杆（16）上螺旋连接有锁紧螺栓（17），所述垂直杆（16）上方设置有贯穿槽（18），所述活动板（3）侧壁上远离连接耳（2）一端固定连接有限位销（7），所述限位销（7）与贯穿槽（18）滑动连接，所述垂直杆（16）的边缘上固定连接有高度刻度线（19），所述贯穿槽（18）上还滑动连接有高度指示块（20）。

4.根据权利要求1所述的一种高中物理摩擦力演示装置，其特征在于：所述测量滑块（12）包括有块体（21），所述块体（21）上表面嵌入安装有拉力显示屏（22），所述块体（21）的侧壁上固定连接有拉环（23），所述拉环（23）还固定连接拉力器（24），所述拉力器（24）固定安装在块体（21）的内部。

5.根据权利要求1所述的一种高中物理摩擦力演示装置，其特征在于：所述定滑轮机构（13）包括有安装块（26）和滑轮（27），所述安装块（26）与活动板（3）上表面固定连接，所述滑轮（27）与安装块（26）转动连接，所述轻质绳（25）缠绕连接在滑轮（27）上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及教学用具技术领域，具体为一种高中物理摩擦力演示装置。

背景技术

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础，它的理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，它是当今最精密的一门自然科学学科；摩擦力是高中物理课堂主要的知识点之一，老师在课堂上一般都需要借助一些教具来展示滑动摩擦力的力学现象，因此设计一种高中物理摩擦力演示装置就显得非常有必要了。

目前市面上已经存在的高中物理摩擦力演示装置，摩擦力演示方式往往较为单一，无法对多种摩擦力情况进行演示，同时现有设计在摩擦力演示过程中，数据记录工作较为麻烦，同时实验器材本身的设计会影响数据的记录，从而会对测试的结果产生影响。

实用新型内容

1、本实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种高中物理摩擦力演示装置，以解决上述背景技术中提出的问题：

（1）现有设计摩擦力演示方式较为单一的问题；

（2）现有设计数据记录工作较为麻烦同时测试结果误差较大的问题。

2、技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高中物理摩擦力演示装置，包括固定底座和活动板，所述固定底座上表面固定连接有连接耳，所述连接耳上转动连接有转轴，所述活动板与转轴固定连接，所述活动板通过转轴和连接耳与固定底座活动连接，所述连接耳外侧壁上还连接有角度指示机构，所述固定底座的侧壁上设置有滑槽，所述滑槽上连接有高度调节机构；所述固定底座上表面远离连接耳一端设置有计时装置，所述计时装置包括有时间显示屏，所述时间显示屏嵌入安装在固定底座上，所述时间显示屏一侧固定连接有启停按钮和清零按钮；所述活动板上靠近连接耳的一端固定连接有挡板，所述挡板上固定连接有接触式开关，所述接触式开关与计时装置相匹配，所述活动板上还固定安装有可拆卸摩擦板，所述可拆卸摩擦板上设置有测量滑块，所述测量滑块上连接有轻质绳，所述轻质绳远离测量滑块一端连接在定滑轮机构上。

优选的，所述角度指示机构包括有角度指示盘和角度指针，所述角度指示盘与连接耳外侧壁固定连接，所述角度指示盘的边缘上固定连接有角度刻度线，所述角度指针与转轴固定连接，通过角度指示机构可以清楚直观的看到活动板与固定底座之间所形成的角度，更便于数据的记录和对摩擦力的计算。

优选的，所述高度调节机构包括有垂直杆，所述垂直杆与滑槽滑动连接，所述垂直杆上螺旋连接有锁紧螺栓，所述垂直杆上方设置有贯穿槽，所述活动板侧壁上远离连接耳一端固定连接有限位销，所述限位限位销与贯穿槽滑动连接，所述垂直杆的边缘上固定连接有高度刻度线，所述贯穿槽上还滑动连接有高度指示块，使用时，将锁紧螺栓旋松，然后根据演示工作的需要，对照着角度指示机构将活动板和固定底座调节至所需的角度，或者对照着垂直杆上的高度刻度线，推动贯穿槽上的高度指示块至合适的高度上，在调节活动板或者推动高度指示块时，垂直杆会在滑槽上向靠近角度指示机构的方向移动，限位销会在贯穿槽内向上移动，待角度或高度调节完毕之后，将锁紧螺栓旋紧，从而即可将活动板固定在所需的角度或者高度上，操作更为简便，更加便于数据的记录和后续的计算。

优选的，所述测量滑块包括有块体，所述块体上表面嵌入安装有拉力显示屏，所述块体的侧壁上固定连接有拉环，所述拉环还固定连接拉力器，所述拉力器固定安装在块体的内部，市面上现有设计往往都是通过在滑块上挂一个拉力器然后在用绳子拉动滑块，进而通过拉力来测量摩擦力的，但是由于拉力器本身具有一定的重量不可忽略，因此现有设计在测量过程中数据会存在较大的误差，而本设计将拉力器固定安装在块体的内部，拉力器的重量算入整个测量滑块的重量中，保证了测量数据的准确性，同时在块体上表面设置的拉力显示屏更加便于使用者对拉力数据进行读数和记录。

优选的，所述定滑轮机构包括有安装块和滑轮，所述安装块与活动板上表面固定连接，所述滑轮与安装块转动连接，所述轻质绳缠绕连接在滑轮上，滑轮与测量滑块上的拉环处于同一水平线上，保证了使用者在拉动轻质绳时，对测量滑块施加的水平力，更好的保证了摩擦力测量的准确性。

3、有益效果

（1）本实用新型的活动板通过转轴与固定底座转动连接，同时通过角度指示机构和高度调节机构能够对活动板的角度和高度进行调节，在进行摩擦力演示时，可以根据需要将活动板调节至合适的角度和高度，然后将测量滑块放置在活动板上所需距离位置处，松手的同时按下计时装置的启停按钮，待测量滑块滑至活动板底端时，测量滑块与挡板上的接触式开关相接触，停止计时，然后读取时间，通过角度、时间、滑动的距离、测量滑块的质量可以算出摩擦力数据；或者将活动板调节至所需的角度或高度，然后将测量滑块放置在活动板底端，然后拉动轻质绳，拉动测量滑块的过程中，观察测量滑块上拉力显示屏上的读数，待读数稳定后记录下拉力数据，然后根据角度、拉力和测量滑块的质量即可计算出摩擦力的大小；除此之外，本实用新型的活动板上设置有可拆卸摩擦板，可以根据需要更换粗糙程度不同的摩擦板，可以更加简单方便的进行摩擦力与摩擦系数的关系的演示实验；利用上述设计有效解决了现有设计摩擦力演示方式较为单一的问题；

（2）本实用新型在使用时，将锁紧螺栓旋松，然后根据演示工作的需要，对照着角度指示机构将活动板和固定底座调节至所需的角度，或者对照着垂直杆上的高度刻度线，推动贯穿槽上的高度指示块至合适的高度上，在调节活动板或者推动高度指示块时，垂直杆会在滑槽上向靠近角度指示机构的方向移动，限位销会在贯穿槽内向上移动，待角度或高度调节完毕之后，将锁紧螺栓旋紧，从而即可将活动板固定在所需的角度或者高度上，操作更为简便，更加便于数据的记录和后续的计算；市面上现有设计往往都是通过在滑块上挂一个拉力器然后在用绳子拉动滑块，进而通过拉力来测量摩擦力的，但是由于拉力器本身具有一定的重量不可忽略，因此现有设计在测量过程中数据会存在较大的误差，而本设计将拉力器固定安装在块体的内部，拉力器的重量算入整个测量滑块的重量中，保证了测量数据的准确性，同时在块体上表面设置的拉力显示屏更加便于使用者对拉力数据进行读数和记录；除此之外，在挡板上设置有接触式开关，在通过测量滑块从活动板上下滑测量摩擦力的演示实验中，松开测量滑块的同时按下启停按钮，测量滑块与挡板上的接触式开关相接触，停止计时，相较于普通计时方式，该方式计时更加准确，利用上述设计，可以更加简单准确的得到角度、高度以及时间数据，有效解决了现有设计数据记录工作较为麻烦同时测试结果误差较大的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的角度指示机构的结构示意视图；

图3为本实用新型的高度调节机构的结构示意图；

图4为本实用新型的测量滑块的结构示意图；

图5为本实用新型的定滑轮机构的结构示意图。

图中标号说明：

1、固定底座；2、连接耳；3、活动板；4、角度指示机构；5、滑槽；6、高度调节机构；7、限位销；8、计时装置；9、挡板；10、接触式开关；11、可拆卸摩擦板；12、测量滑块；13、定滑轮机构；14、角度指示盘；15、角度指针；16、垂直杆；17、锁紧螺栓；18、贯穿槽；19、高度刻度线；20、高度指示块；21、块体；22、拉力显示屏；23、拉环；24、拉力器；25、轻质绳；26、安装块；27、滑轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-3，一种高中物理摩擦力演示装置，包括固定底座1和活动板3，固定底座1上表面固定连接有连接耳2，连接耳2上转动连接有转轴，活动板3与转轴固定连接，活动板3通过转轴和连接耳2与固定底座1活动连接，连接耳2外侧壁上还连接有角度指示机构4，固定底座1的侧壁上设置有滑槽5，滑槽5上连接有高度调节机构6；固定底座1上表面远离连接耳2一端设置有计时装置8，计时装置8包括有时间显示屏，时间显示屏嵌入安装在固定底座上，时间显示屏一侧固定连接有启停按钮和清零按钮；活动板3上靠近连接耳2的一端固定连接有挡板9，挡板9上固定连接有接触式开关10，接触式开关10与计时装置8相匹配，活动板3上还固定安装有可拆卸摩擦板11，可拆卸摩擦板11上设置有测量滑块12，测量滑块12上连接有轻质绳25，轻质绳25远离测量滑块12一端连接在定滑轮机构13上。

角度指示机构4包括有角度指示盘14和角度指针15，角度指示盘14与连接耳2外侧壁固定连接，角度指示盘14的边缘上固定连接有角度刻度线，角度指针15与转轴固定连接。

高度调节机构6包括有垂直杆16，垂直杆16与滑槽5滑动连接，垂直杆16上螺旋连接有锁紧螺栓17，垂直杆16上方设置有贯穿槽18，活动板3侧壁上远离连接耳2一端固定连接有限位销7，限位限位销7与贯穿槽18滑动连接，垂直杆16的边缘上固定连接有高度刻度线19，贯穿槽18上还滑动连接有高度指示块20。

本实用新型的活动板3通过转轴与固定底座1转动连接，同时通过角度指示机构4和高度调节机构6能够对活动板3的角度和高度进行调节，在进行摩擦力演示时，可以根据需要将活动板3调节至合适的角度和高度，然后将测量滑块12放置在活动板3上所需距离位置处，松手的同时按下计时装置8的启停按钮，待测量滑块12滑至活动板3底端时，测量滑块12与挡板9上的接触式开关10相接触，停止计时，然后读取时间，通过角度、时间、滑动的距离、测量滑块12的质量可以算出摩擦力数据；或者将活动板3调节至所需的角度或高度，然后将测量滑块12放置在活动板3底端，然后拉动轻质绳25，拉动测量滑块12的过程中，观察测量滑块12上拉力显示屏22上的读数，待读数稳定后记录下拉力数据，然后根据角度、拉力和测量滑块12的质量即可计算出摩擦力的大小；除此之外，本实用新型的活动板3上设置有可拆卸摩擦板11，可以根据需要更换粗糙程度不同的摩擦板，可以更加简单方便的进行摩擦力与摩擦系数的关系的演示实验；利用上述设计有效解决了现有设计摩擦力演示方式较为单一的问题。

实施例2：

请参阅图4-5，结合实施例1的基础有所不同之处在于，测量滑块12包括有块体21，块体21上表面嵌入安装有拉力显示屏22，块体21的侧壁上固定连接有拉环23，拉环23还固定连接拉力器24，拉力器24固定安装在块体21的内部。

定滑轮机构13包括有安装块26和滑轮27，安装块26与活动板3上表面固定连接，滑轮27与安装块26转动连接，轻质绳25缠绕连接在滑轮27上。

本实用新型在使用时，将锁紧螺栓17旋松，然后根据演示工作的需要，对照着角度指示机构4将活动板3和固定底座1调节至所需的角度，或者对照着垂直杆16上的高度刻度线19，推动贯穿槽18上的高度指示块20至合适的高度上，在调节活动板3或者推动高度指示块20时，垂直杆16会在滑槽5上向靠近角度指示机构4的方向移动，限位销7会在贯穿槽18内向上移动，待角度或高度调节完毕之后，将锁紧螺栓17旋紧，从而即可将活动板3固定在所需的角度或者高度上，操作更为简便，更加便于数据的记录和后续的计算；市面上现有设计往往都是通过在滑块上挂一个拉力器24然后在用绳子拉动滑块，进而通过拉力来测量摩擦力的，但是由于拉力器24本身具有一定的重量不可忽略，因此现有设计在测量过程中数据会存在较大的误差，而本设计将拉力器24固定安装在块体21的内部，拉力器24的重量算入整个测量滑块12的重量中，保证了测量数据的准确性，同时在块体21上表面设置的拉力显示屏22更加便于使用者对拉力数据进行读数和记录；除此之外，在挡板9上设置有接触式开关10，在通过测量滑块12从活动板3上下滑测量摩擦力的演示实验中，松开测量滑块12的同时按下启停按钮，测量滑块12与挡板9上的接触式开关10相接触，停止计时，相较于普通计时方式，该方式计时更加准确，利用上述设计，可以更加简单准确的得到角度、高度以及时间数据，有效解决了现有设计数据记录工作较为麻烦同时测试结果误差较大的问题。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

设计图

一种高中物理摩擦力演示装置论文和设计

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设计方案

设计说明书

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