一种摩擦力探究实验设备的制作方法

本发明涉及实验设备技术领域，具体为一种摩擦力探究实验设备。

背景技术：

摩擦力是指当一个物体在另一个物体的表面上相对运动(或有相对运动的趋势)时，受到的阻碍相对运动(或阻碍相对运动趋势)的力。但对于中小学学生刚接触摩擦力这个概念时还会有许多疑惑，这是因为影响摩擦力因素较多，如：接触表面的压力、接触表面粗糙度、接触面大小以及接触面材料组成等有关，为了让学生更容易深入理解影响摩擦力的因素，摩擦力探究实验设备应运而生。

现有的实验设备具备以下缺陷：1、受人为因素干扰，如：测量过程中应该保持物体的运动为匀速，而无论用人力或法码、滑轮拉动很难做到匀速运动；2、接触表面的压力只能通过更换滑块来改变，鉴于此，我们提出一种摩擦力探究实验设备。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种摩擦力探究实验设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种摩擦力探究实验设备，包括外罩，所述外罩的侧壁顶端设有转动电机，所述外罩的左侧内壁上粘接有弹簧测力计，所述外罩的内部设有支撑板，所述支撑板上设有升降机构；所述支撑板的顶端粘接有防滑垫，所述支撑板的右侧壁上粘接有套环，所述支撑板的后侧壁上安装有两个位置对称的凸杆，且每个所述凸杆的一端均设有限位环，所述支撑板的侧壁上开设有位置对应的两个矩形口，所述支撑板的内部设有空腔，所述支撑板的两侧内壁均开设有两个滑槽，所述支撑板的内部设有磁铁板，且所述磁铁板的侧壁上粘接有四个凸起件，每个所述凸起件均嵌设于滑槽内。

作为优选，所述升降机构包括托板，所述托板位于磁铁板的下方，所述托板的侧壁上设有四个位置互相对称的插接件，每个所述插接件均包括圆管，每个所述圆管均与托板的侧壁之间紧密焊接，所述圆管内插接有插杆，所述插杆的一端与托板之间连接有回位弹簧，所述托板的外侧设有四个位置对应的衔接板，且每个所述衔接板均与支撑板之间紧密焊接，每个所述衔接板上均开设有四个呈线性等距排列的插槽。

作为优选，外罩的右侧壁上开设有通孔，且通孔的上方设有第一定滑轮，第一定滑轮与外罩的右侧壁之间紧密焊接。

作为优选，外罩的侧壁上开设有凹槽，且两个凸杆均嵌设于凹槽内，限位环位于凹槽的外侧，且限位环的直径大于凹槽的宽度。

作为优选，外罩的右侧壁上粘接有第二定滑轮，且第二定滑轮上的转轴与转动电机的输出轴之间紧密焊接。

作为优选，套环上系有钢丝绳，套环上的钢丝绳穿过通孔并绕过第一定滑轮，且钢丝绳的末端环绕在第二定滑轮上。

作为优选，弹簧测力计所在平面位于支撑板的上方。

作为优选，每两个衔接板上的插槽之间位置互相对应，且每个插杆均与插槽之间插接配合。

作为优选，每个所述插杆的端部均设有半球形凸起。

作为优选，所述插槽为半球形凹槽，且插槽和插杆端部的半球形凸起之间插接配合

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过在该实验设备上安装的转动电机和支撑板，从而实现了实验滑块相对匀速移动的效果，避免了传统手工拉动滑块而导致实验受人为因素干扰的情况发生；

2.本发明通过在该实验设备内安装的升降机构和支撑板，从而实现了便捷调节接触表面压力的效果，避免了传统实验设备中只能不断更换滑块而改变接触面压力的情况发生；

3.本发明通过在该实验设备上固定弹簧测力计而拉动支撑板的方式，从而实现了方便读取弹簧测力计示数的效果，避免了传统移动弹簧测力计而存在读数错误的情况发生。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明中外罩的结构图；

图3为本发明中支撑板的结构图；

图4为本发明中支撑板的侧视图；

图5为本发明中升降机构的爆炸图；

图6为本发明中插接件的爆炸图；

图7为本发明中转动电机与第二定滑轮的结构图。

图中：外罩1、通孔11、第一定滑轮12、凹槽13、转动电机2、第二定滑轮21、弹簧测力计3、支撑板4、空腔401、滑槽402、矩形口403、防滑垫41、套环42、磁铁板43、凸起件431、凸杆44、限位环441、升降机构5、托板51、插接件52、圆管521、插杆522、回位弹簧523、衔接板53、插槽531。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：

一种摩擦力探究实验设备，如图1所示，包括外罩1，外罩1的侧壁顶端设有转动电机2，外罩1的左侧内壁上粘接有弹簧测力计3，外罩1的内部设有支撑板4，支撑板4上设有升降机构5。

具体的，外罩1和支撑板4均采用木质或者塑料材质，从而可避免支撑板4内部磁铁板43受外界磁力干扰的效果。

具体的，弹簧测力计3所在平面位于支撑板4的上方，从而避免了弹簧测力计3与支撑板4之间因位置冲突而互相抵触的情况发生。

如图2所示，外罩1的右侧壁上开设有通孔11，且通孔11的上方设有第一定滑轮12，第一定滑轮12与外罩1的右侧壁之间紧密焊接，外罩1的侧壁上开设有凹槽13。

进一步的，两个凸杆44均嵌设于凹槽13内，限位环441位于凹槽13的外侧，且限位环441的直径大于凹槽13的宽度，从而可实现限位环441对支撑板4的限位效果，避免支撑板4在拉动过程中发生偏移的情况发生。

值得注意的是，第一定滑轮12的滑轮底端所在位置处于与通孔11的中轴线上，从而避免了套环42上的钢丝绳穿过通孔11时与通孔11的孔壁之间接触产生作用力的情况发生。

如图3和图4所示，支撑板4的顶端粘接有防滑垫41，支撑板4的右侧壁上粘接有套环42，支撑板4的后侧壁上安装有两个位置对称的凸杆44，且每个凸杆44的一端均设有限位环441，支撑板4的侧壁上开设有位置对应的两个矩形口403，支撑板4的内部设有空腔401，支撑板4的两侧内壁均开设有两个滑槽402，支撑板4的内部设有磁铁板43，且磁铁板43的侧壁上粘接有四个凸起件431，每个凸起件431均嵌设于滑槽402内。

具体实施中，套环42上系有钢丝绳，套环42上的钢丝绳穿过通孔11并绕过第一定滑轮12，且钢丝绳的末端环绕在第二定滑轮21上，从而可实现在拉动支撑板4的同时，钢丝绳不因与通孔11接触而产生阻力的情况发生。

具体实施中，防滑垫41上放置有实验滑块，实验滑块上贴有磁铁片，且实验滑块与弹簧测力计3之间通过线绳连接。

本实施例中，防滑垫41采用橡胶材质，根据橡胶自身特性，从而可实现对实验滑块在支撑板4上滑动时进行防滑的效果，且在长时间使用后不易被腐蚀。

本实施例中，由于每个凸起件431均嵌设于滑槽402内，且每个所述滑槽402呈竖直状，从而实现了磁铁板43在支撑板4内上下移动的效果，避免了磁铁板43在移动中发生风偏转的情况。

如图5和图6所示，升降机构5包括托板51，托板51位于磁铁板43的下方，托板51的侧壁上设有四个位置互相对称的插接件52，每个插接件52均包括圆管521，每个圆管521均与托板51的侧壁之间紧密焊接，圆管521内插接有插杆522，插杆522的一端与托板51之间连接有回位弹簧523，托板51的外侧设有四个位置对应的衔接板53，且每个衔接板53均与支撑板4之间紧密焊接，每个衔接板53上均开设有四个呈线性等距排列的插槽531。

本实施例中，每个插杆522的端部均设有半球形凸起。

本实施例中，插槽531为半球形凹槽，且插槽531和插杆522端部的半球形凸起之间插接配合。

进一步的，在上下移动托板51时，由于插槽531的槽壁对插杆522端部的半球形凸起存在作用力，会推动插杆522端部的半球形凸起向插槽531外部移动，至插杆522端部的半球形凸起完全脱离插槽531时，继续推动托板51移动，至插杆522端部的半球形凸起移动至与下一个插槽531相对应时，在回位弹簧523的弹力作用下，推动插杆522及其端部的半球形凸起卡入插槽531内，实现托板51在衔接板53之间的再次固定，通过这种方式可达到托板51高度的自由调节效果，进而改变磁铁板43和实验滑块上的磁铁片之间的距离，达到改变磁铁板43和实验滑块上的磁铁片之间的磁力大小的效果。

如图1和图7所示，外罩1的右侧壁上粘接有第二定滑轮21，且第二定滑轮21上的转轴与转动电机2的输出轴之间紧密焊接，且转动电机2通过导线与外界电源连接。

本实施例中，转动电机2采用的是乐清市天力电机有限公司生产的m590-502型单相异步电动机，其配套的电路和电源也由该厂家提供；此外，本发明中涉及到转动电机2为现有技术，本领域的技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对转动电机2的结构和工作原理的改进。

进一步的，钢丝绳采用细尺寸钢丝，在转动电机2转动拉动钢丝绳时，可忽略钢丝绳因缠绕到一起时发生钢丝绳移速变化的情况，由于转动电机2可人为设定转动速率，进而实现了匀速拉动钢丝绳的效果。

本实施例的摩擦力探究实验设备在使用时，首先将实验滑块放置在防滑垫41，并通过线绳将实验滑块与弹簧测力计3之间相连接，随后将缠绕在第二定滑轮21上的钢丝绳拉出贴合第一定滑轮12贯穿通孔11，并将钢丝绳的一端系在套环42上，将转动电机2接通外界电源，转动电机2转动，由于第二定滑轮21上的转轴与转动电机2的输出轴之间紧密焊接，第二定滑轮21随着转动电机2的转动而同步转动，钢丝绳匀速缠绕在第二定滑轮21，进而匀速拉动支撑板4向右滑动，观察弹簧测力计3上的示数得出摩擦力大小；

为了使实验结果更加精确，需要测出多组实验结果，手动拨动托板51，在托板51上升或下降的过程中，磁铁板43也随着移动，由于插杆522与托板51之间连接有回位弹簧523，故插杆522不断的脱离与插接进插槽531，当移动托板51至合适位置时，停止拨动托板51，插杆522在回位弹簧523的作用下插接进相应的插槽531内，从而实现了对托板51限位固定的效果，由于磁铁板43的高度发生改变，磁铁板43与实验滑块上的磁铁片之间的间距随着改变，其中接触面的压力也随之改变，故得出不同实验结果，方便师生探究。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。