技术领域
[0001] 本
发明是有关于一种物理实验装置，特别是关于一种
摩擦力实验装置。
背景技术
[0002] 在现有物理实验中，检测静摩擦力的方法一般为，将一摩擦演示板配置于一摩擦面上，采用一测力计勾住摩擦演示板，并通过测力计对摩擦演示板施加作用力，所述作用力的方向平行于所述摩擦面。摩擦演示板与摩擦面间出现的阻碍发生相对滑动的力，称为静摩擦力，静摩擦力的大小可通过测力计读取。当摩擦演示板即将相对于摩擦面滑动时，此时测力计所感测的作用力即为最大静摩擦力。
[0003] 然而，由于需要人为读取测力计的感测数值，实验不够直观，且人为手动对摩擦演示板施加作用力，会影响实验数据的
精度。
发明内容
[0004] 本发明目的在于提供一种摩擦力实验装置，可自动显示实验结果且具有较高的静摩擦力感测精度。
[0005] 为达上述优点，本发明提供一种摩擦力实验装置，其包括摩擦承载板、摩擦演示板组件及力
传感器。所述摩擦演示板组件配置于所述摩擦承载板上，所述摩擦承载板具有牵引端，所述摩擦演示板组件具有测力端，所述测力端与所述牵引端相对设置。所述摩擦力实验装置还包括牵引机构及
电子装置，所述牵引机构与所述摩擦承载板的所述牵引端连接，用于对所述摩擦承载板牵引施力。所述力传感器与所述摩擦演示板组件的所述测力端连接，用于感测所述摩擦承载板和所述摩擦演示板组件间的静摩擦力。所述电子装置与所述力传感器电性连接，用于对所述静摩擦力进行
数据处理并显示实验结果。
[0006] 在本发明的一个
实施例中，所述的摩擦演示板组件包括第一演示板、连接件及至少一个第二演示板，所述第一演示板配置于所述摩擦承载板上，所述第一演示板开设有安装槽，所述安装槽的内部尺寸大于其开口尺寸。所述连接件包括插入板和设于所述插入板上的
连接杆，所述插入板可插设于所述安装槽内，所述至少一个第二演示板套设于所述连接杆上。
[0007] 在本发明的一个实施例中，所述的安装槽的开口为长方形，所述插入板为长方形板体。
[0008] 在本发明的一个实施例中，所述的电子装置包括处理及控制单元和显示屏，所述处理及控制单元与所述力传感器和所述显示屏电性连接。
[0009] 在本发明的一个实施例中，所述的摩擦力实验装置还包括投影机，所述投影机与所述处理及控制单元电性连接。
[0010] 在本发明的一个实施例中，一第一拉绳连接于所述牵引机构和所述摩擦承载板的所述牵引端之间。
[0011] 在本发明的一个实施例中，所述的摩擦力实验装置还包括定
滑轮，一第二拉绳的一端与所述摩擦演示板组件的所述测力端连接，所述第二拉绳的另一端绕过所述定滑轮后连接至所述力传感器。
[0012] 在本发明的一个实施例中，一第二拉绳的一端与所述摩擦演示板组件的所述测力端连接，所述第二拉绳的另一端连接至所述力传感器。
[0013] 在本发明的一个实施例中，所述的摩擦力实验装置还包括承载台，所述摩擦承载板及所述牵引机构配置于所述承载台上。
[0014] 在本发明的一个实施例中，所述的承载台上设有第一刻度线，所述摩擦承载板上设有第二刻度线，所述承载台上设有第三刻度线，当所述摩擦力实验装置处于初始状态时，所述第一刻度线、所述第二刻度线和所述第三刻度线在竖直方向上对齐。
[0015] 在本发明的摩擦力实验装置中，采用牵引机构对摩擦承载板牵引施力，牵引机构的
牵引力可依实际需要作调整，相对于人手动拉动摩擦承载板，牵引机构施力更加稳定，有利于提高静摩擦力感测精度。另外，由电子装置对静摩擦力进行数据处理并显示实验结果，整个实验过程可实现全自动化操作，不仅可避免因人为操作而造成的误差，还可提高实验的便利性。
[0016] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照
说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合
附图，详细说明如下。
附图说明
[0017] 图1所示为本发明第一实施例的摩擦力实验装置的立体示意图。
[0018] 图2所示为图1的摩擦力实验装置的摩擦演示板组件的立体分解示意图。
[0019] 图3所示为图1所示的摩擦力实验装置的力传感器、电子装置及投影机的连接示意图。
[0020] 图4所示为本发明第二实施例的摩擦力实验装置的立体示意图。
具体实施方式
[0021] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0022] 图1所示为本发明第一实施例的摩擦力实验装置的立体示意图。图2所示为图1的摩擦力实验装置的摩擦演示板组件的立体分解示意图。请参见图1和图2，第一实施例的摩擦力实验装置10包括承载台11、摩擦承载板12、摩擦演示板组件13、
支撑板14、牵引机构15、定滑轮16、力传感器17、电子装置18及投影机19。摩擦承载板12及牵引机构15配置于承载台11上，摩擦演示板组件13配置于摩擦承载板12上。
[0023] 承载台11上设有第一刻度线11a，摩擦承载板12上设有第二刻度线12a。摩擦演示板组件13包括第一演示板132、连接件133及至少一个第二演示板134，在本实施例中，第一演示板132为方形板体，其配置于摩擦承载板12上，第一演示板132上开设有安装槽132b，安装槽132b具有长方形的开口132c，安装槽132b的内部尺寸大于其开口132c的尺寸。摩擦承载板12具有牵引端12b，摩擦演示板组件13具有测力端13b，在本实施例中，测力端13b设置于第一演示板132上，牵引端12b与测力端13b相对设置。
[0024] 连接件133包括插入板133a和设于插入板133a上的连接杆133b，插入板133a为长方形板体，其可经过安装槽132b的开口132c插入安装槽132b，插入板133a插入安装槽132b后转动一个
角度，连接件133即可在竖直方向上相对于安装槽132b固定。第二演示板
134上开设有装配孔134a，第二演示板134套设于所述连接杆133b上，即连接杆133b穿过装配孔134a以将第二演示板134装配于第一演示板132上。图2中仅示意性地绘示一个第二演示板134，第二演示板134的数量可为多个，第一演示板132、连接件133及第二演示板134的
质量可依实际需求而定，当然，也可只设置第一演示板132，省略连接件133及第二演示板134。
[0025] 摩擦演示板组件13的第一演示板132上设有第三刻度线13a，当摩擦力实验装置10处于初始状态时，第一刻度线11a、第二刻度线12a及第三刻度线13a在竖直方向上对齐。第二演示板134也可设有第三刻度线13a。
[0026] 支撑板14垂直于摩擦承载板12上，且垂直于摩擦承载板12。支撑板14用于挂设定滑轮16、力传感器17和电子装置18。牵引机构15与摩擦承载板12的牵引端12b连接，用于对摩擦承载板12牵引施力。具体地，一第一拉绳152连接于牵引机构15和摩擦承载板12的牵引端12b之间，牵引机构15可配置于承载台11上，牵引机构15的高度与摩擦承载板12的高度相同，第一拉绳152沿着
水平方向延伸。牵引机构15的牵引力可作调整，牵引机构15上设有按键及显示屏，操作者可通过按压按键，调整牵引力，且牵引力可由显示屏显示出来。牵引机构15的底部设有滚轮，滚轮可在承载台11上滚动。相对于操作者手动牵引，牵引机构15对摩擦承载板12的施力更加稳定。
[0027] 力传感器17与摩擦演示板组件13的测力端13b连接，用于感测摩擦承载板12和摩擦演示板组件13间的静摩擦力。具体地，一第二拉绳132a的一端与摩擦演示板组件13的测力端13b连接，第二拉绳132a的另一端绕过定滑轮16后沿竖直方向连接至力传感器17，第二拉绳132a一部分沿水平方向延伸，另一部分沿着竖直方向延伸。
[0028] 图3所示为图1所示的摩擦力实验装置的力传感器、电子装置及投影机的连接示意图。请参见图3，电子装置18与力传感器17电性连接，用于对所述静摩擦力进行数据处理并显示实验结果。具体地，电子装置18包括处理及控制单元18a和显示屏18b，处理及控制单元18a可与力传感器17、显示屏18b和投影机19电性连接。处理及控制单元18a内预存有摩擦演示板组件13中第一演示板132、连接件133及第二演示板134的质量数据，其用于将力传感器17感测到的静摩擦力进行处理，并采用图形或表格的形式通过投影机19及显示屏18b显示出来。显示屏18b为触控屏，操作者可通过显示屏18b向处理及控制单元18a输入指令。例如，已知摩擦演示板组件13中的质量数据及摩擦承载板12与摩擦演示板组件13之间的最大静摩擦力，利用公式F＝μmg即可求解出摩擦承载板12与摩擦演示板组件13间
接触面的静
摩擦系数。操作者若需看到实验获得的
静摩擦系数或静摩擦力数据可通过操控显示屏18b向处理及控制单元18a输入指令，处理及控制单元18a处理获取相关数据后再由显示屏18b呈现出来。
[0029] 需要说明的是，在其他实施例中，投影机19可以省略，可依照实际需求设定。
[0030] 进行摩擦力实验时，使第一刻度线11a、第二刻度线12a及第三刻度线13a在竖直方向上对齐，第一拉绳152和第二拉绳132a处于张紧状态，启动牵引机构15，并设定牵引力，牵引机构15通过第一拉绳152对摩擦承载板12施加拉力，摩擦承载板12与摩擦演示板组件13间产生静摩擦力，静摩擦力的大小可借助力传感器17读取。操作者可通过第一刻度线11a、第二刻度线12a及第三刻度线13a的对齐情况观察承载台11、摩擦承载板12和摩擦演示板组件13的移动状态，当第二刻度线12a与第三刻度线13a即将发生偏移时，说明摩擦演示板组件13即将相对于摩擦承载板12滑动，此时，力传感器17感测到的即为摩擦演示板组件13与摩擦承载板12间的最大静摩擦力。力传感器17将感测到的静摩擦力数据传输给电子装置18，电子装置18可将摩擦承载板12与摩擦演示板组件13间接触面的静摩擦系数及静摩擦力等实验数据显示出来。当摩擦力实验装置10用于大课堂教学时，可借助投影机19将实验数据显示出来。
[0031] 需要说明的是，可依照实际需要设置摩擦演示板组件13的质量进行多组实验数据演示，例如，可先采用第一演示板132进行摩擦力实验，如需获取多组实验数据，可先将连接件133插入第一演示板132，再使连接件133的连接杆133b穿过第二演示板134的装配孔134a，从而将第二演示板134加载于第一演示板132上，此时，作用于第一演示板132上的摩擦演示板组件13的重量增加，再次进行摩擦力实验时，又可获取一组实验数据，在第一演示板132上加载第二演示板134的数量可依实际需求设定。
[0032] 图4所示为本发明第二实施例的摩擦力实验装置的立体示意图。请参见图4，第二实施例的摩擦力实验装置20与第一实施例的摩擦力实验装置10相似，不同之处为，摩擦力实验装置20省略定滑轮，第二拉绳232a沿水平方向延伸，即第二拉绳232a的一端与摩擦演示板组件23的所述测力端23b连接，所述第二拉绳232a的另一端连接至力传感器27。摩擦力实验装置20的实验过程与摩擦力实验装置10的实验过程相同，在此不再赘述。
[0033] 综上所述，本发明的摩擦力实验装置至少具有以下的优点：
[0034] 1.在本发明的摩擦力实验装置中，采用牵引机构对摩擦承载板牵引施力，牵引机构的牵引力可依实际需要作调整，相对于人手动拉动摩擦承载板，牵引机构施力更加稳定，有利于提高静摩擦力感测精度。另外，由电子装置对静摩擦力进行数据处理并显示实验结果，整个实验过程可实现全自动化操作，不仅可避免因人为操作而造成的误差，还可提高实验的便利性。
[0035] 2.在本发明的摩擦力实验装置的一个实施例中，所述摩擦演示板组件可包括第一演示板、连接件及至少一个第二演示板，通过连接件的连接安装，第二演示板可加载于第一演示板上且与第一演示板对齐，第二演示板在水平方向上相对第一演示板固定，连接件可有效防止第二演示板相对于第一演示板移动。
[0036] 3.在本发明的摩擦力实验装置的一个实施例中，电子装置还可与投影机电性连接，采用投影机显示实验结果，方便用于人数较多的课堂教学。
[0037] 4.在本发明的摩擦力实验装置的一个实施例中，电子装置包括的显示屏为触控屏，操作者可通过触控屏向处理及控制单元输入指令，操作方便。
[0038] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单
修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
