[实用新型]一种可直观显示摩擦力方向的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种摩擦力实验装置，尤其是能直观显示摩擦力方向的实验装置。

背景技术

摩擦力是高中物理教学内容的重点之一，而做匀速圆周运动转盘上的物体受到的摩擦力方向沿半径指向圆心，更是教学中的难点，特别是这个结论与直线运动中的物体受到的摩擦力方向总是与物体的运动方向在同一直线上形成鲜明矛盾，让许多学生无法理解。诸多教师对这一内容也是束手无策，只能更加结论化，即匀速圆周运动的物体需要一个指向圆心的力来反推摩擦力的方向。显然，这是一种解释方法，但是，对于物理认识还比较初浅的高一学生，没有直观的实验现象，难以直观判断该摩擦力的方向，缺少亲身体验，影响教学质量。要突破这一难点的最好方法就是通过设计实验，让匀速转动的转盘上的物体受到的摩擦力方向能直观地沿半径指向圆心，从而获得亲身体验，加深理解。目前，在高中物理课堂教学中，没有涉及转盘上物体受到摩擦力方向的演示实验装置，也有诸多设计者针对这一难点设计很多实验，但效果不佳。比如专利号为CN102466530A，名称为“摩擦力仪”的中国实用新型专利，该装置只能适用于直线运动的物体受到静摩擦力或动摩擦力的演示，无法适用于匀速圆周运动的物体受到摩擦力的演示。

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直观显示匀速圆周运动的物体受到摩擦力方向的实验装置，同时该实验装置同样适用于直线运动的物体受到静摩擦力或动摩擦力方向的演示。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种可直观显示摩擦力方向的实验装置，包括壳体与底座，所述壳体的底部通过弹性橡皮膜固定在底座的上表面，所述壳体的顶部设置有透明显示盘，所述壳体内固定有不倒翁，所述不倒翁竖直设置，所述不倒翁内沿中心轴方向向上延伸设置有第一连杆，所述第一连杆的顶端设置有第一激光二极管，所述不倒翁的底部沿中心轴方向向下延伸设置有第二连杆，所述第二连杆的底端穿过底座上表面开设的通孔伸入底座内，所述第二连杆的底端设有导电部；所述底座内设置有电源和一个以上的导电片，所述导电部与电源的其中一个电极电连接，所述一个以上的导电片以第二连杆为中心轴设置在导电部的周侧且分别与电源的另一个电极电连接，每个导电片与电源的连接线路上均设置有第二激光二极管，所述第二激光二极管设置在与对应线路上的导电片同侧的底座的侧面上且与导电部、对应线路上的导电片呈直线排列。

进一步的，所述不倒翁的底部支承在底座的上表面上。

进一步的，所述不倒翁的底部与底座的上表面之间设置有垫块，所述垫块上开设有供第二连杆穿过的通孔。

进一步的，所述第一连杆的顶端设置有配重台，所述第一激光二极管设置在配重台上。

进一步的，所述第一激光二极管内配置有锂电池。

进一步的，所述第二连杆由金属材质制成，所述导电部通过连接在第二连杆上的导线与电源的其中一个电极电连接。

进一步的，所述底座内设置有配重块。

进一步的，所述壳体由刚性轻质材料制成。

本实用新型的有益效果在于：

(1)引入激光光线，能让学生清楚观察到做匀速圆周运动的物体受到的摩擦力方向沿半径指向圆心。

(2)本实用新型装置满足摩擦力产生原理，不仅适用于研究曲线运动的物体受到摩擦力，也适用于做直线运动的物体受到的摩擦力；不仅适用于研究静摩擦力，也适用于研究滑动摩擦力，能有效帮助学生掌握摩擦力这一抽象概念。

(3)具有结构简单，操作方便，实验现象明显直观，稳定性好，可重复性强等优点；引入激光，能大大激发学生的学习热情。

附图说明

图1所示为本实用新型实施方式的可直观显示摩擦力方向的实验装置的外部结构示意图。

图2所示为本实用新型实施方式的可直观显示摩擦力方向的实验装置的内部结构示意图。

图3所示为本实用新型实施方式的可直观显示摩擦力方向的实验装置做匀速圆周运动时的演示效果图。

标号说明：

1-壳体；  2-底座；  3-弹性橡皮膜；  4-透明显示盘；  5-不倒翁；6-第一连杆；  7-第一激光二极管；  8-第二连杆；  9-电源；  10-导电片；11-第二激光二极管；  12-转盘；  13-垫块；  14-配重台；  21-配重块；80-导电部。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。