李德安(華中師范學院數學與聯通工程大學江西南昌(收稿日期:要:自制一款簡易、穩定、可拓展的磨擦力實驗教具,并使其與相結合,設計并進行了一系列磨擦力實驗關鍵詞:磨擦力影響誘因序言磨擦力是中學數學教學一個重要知識點“摩擦力”這一節中,要求中學生曉得最大靜磨擦力與滑動磨擦力間的關系,認識滑動磨擦力的規律一般教材有關磨擦力的實驗通常通過手拉彈簧測力計拉物塊的方式進行,實驗缺陷主要表現在:且好多班主任只是演示滑動磨擦力與接觸面和正壓力的關系,而對接觸面積和相對運動速率的關系則不采用實驗驗證為填補上述不足,我們自制了一款磨擦力實驗教具,并使其與結合,用實驗直觀確切地得出最大靜磨擦力比滑動磨擦力略大、滑動磨擦力與正壓力成反比和接觸面的性質有關與接觸面積和相對運動速率無關的推論,提高中學生的探究意識和加深對磨擦力特點的認識原理2。1檢測如圖,物塊置于傳送帶上,通過傳送帶的正式轉動或轉動,使物塊與傳送帶發生相對運動趨勢或相對運動物塊在水平方向上遭到細線的拉力和傳送帶的磨擦力因為物塊仍然相對地面處于靜止狀態,依據二力平衡,此時細線拉力等于物塊所受磨擦力的大小又因細線與力傳感相連,力傳感將細線拉力轉換成聯通號,通過數據采集器輸入到計算機上,計算機實時顯示物塊所受磨擦力的大小電門安裝在教具固定位置處,將擋光片固定在傳送帶某一位置,當擋光片追隨傳送帶經過光電門時,實驗軟件會同時記錄下擋光片擋光時間及此時相對應的磨擦力大小,可防止因傳送帶不同位置的微小差異所帶來的偏差檢測磨擦力原理圖2。
2相對運動速率的檢測檢測擋光片長度及記錄其通過光電門的時間,按照速率公式金屬銅板化學通報化學實驗教學作者簡介:潘冬煒(1991),男,碩士,主要研究方向為化學實驗。通信作者:**安(1974),男,中級實驗師,主要研究方向為化學實驗與科技創新、低成本實驗等。10mm軸承個;中心高39mm,外徑10mm軸承座個;半徑光軸5A開關電源個;高細分步進馬達驅動器個;轉軸半徑6。步進馬達個;中心東坑進馬達支架個;寬度40mm,直徑30mm,外徑6。35mm襯套個;寬度40mm,直徑30mm,外徑10mm襯套質分別為聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯,規格為。6mm傳送帶條;螺母、螺帽、導線若干;水平硬鐵片1。步進馬達2。光電門4。水平硬鐵片5。擋光片6。軸承座7。光軸8。軸承9。力傳感10。支架)實物教具反面圖11。基座12。減磨材料擋板13。傳送帶14。襯套15。步進馬達支架用金屬銅板作為教具裝置的基座,并用臺式車床在銅板上鉆孔以固定支架及光電門等其他原件步進馬達通過支架在基座上固定后,其轉軸和一襯套相接構成主動輪另一襯套與一光軸相接構成從動輪,通過軸承及其基座固定在銅板上主動輪與從動輪之間用傳送帶聯接為防止物體放到傳送帶上造成傳送帶向上凹坑使傳送帶運行時物塊所受磨擦力方向不在水平線上,因此在傳送帶下邊固定水平硬鐵片,保證物塊遭到水平方向的磨擦力采用剛性靠擋的方式來避免傳送帶的打滑,即在傳送帶長度方向一端設置減磨材料擋板(借助軸承座弄成)傳送帶裝置由步進馬達來推動,而步進馬達的怠速則由步進馬達運動控制器來控制借助高性能的細分驅動能精確控制速率的特性,步進馬達采用高細分步進馬達驅動器進行驅動,使步進馬達怠速可在3~。
1常規實4。1。1演示最大靜磨擦力與滑動磨擦力的關系把光電門和擋光片從教具裝置中卸下,且剛開始時使細繩處于松馳狀態,調節力傳感窗口為“示波”顯示,驅動步進馬達,待傳送帶開始運動后停止步進馬達的驅動啟動繪圖和估算工具,可得磨擦力隨時間的變化圖象(圖中可看出,靜磨擦力漸漸減小,并在物塊相對傳送帶將要發生運動時出現峰值(0。560N),滑動過程中磨擦力基本不變(0。431N),最大靜磨擦力略小于滑動摩數學通報化學實驗教學4。1。2探究滑動磨擦力與正壓力的關系把光電門和擋光片安裝上,通過增減鉤碼數目改變物塊的重力軟件中定義“與鉤碼的總質量并輸入相應值,輸入公式“Fm=9。8*m”為正壓力,輸入公式“k=F1Fm”為滑動磨擦力與正壓力的比值驅動步進馬達,開始搜集數據結果(圖),從數據結果中看出滑動磨擦力與正壓力的比值(F1”,各數據點在座標系的排列呈線性特點,通過線性擬合得滑動磨擦力與正壓力關系圖(如圖),所有數據點基本都在擬合線上,同樣驗證兩者的反比關系滑動磨擦力與正壓力的關系圖4。1。3探究滑動磨擦力與接觸面性質的關系通過更換不同材質的傳送帶進行實驗,獲得數據如表與接觸面性質的關系材料聚乙烯0。
79380。400。5039聚氯乙烯0。79380。480。6047聚氨酯0。79380。540。6803中可看出,相同條件下聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯所對應的滑動磨擦力依次變大,即證明了滑動磨擦力大小與接觸面性質有關4。2拓展實4。2。1探究滑動磨擦力與接觸面積的關系實驗通過改變塊與傳送帶的接觸面,從而使物塊與傳送帶的接觸面積有較大的變化為防止因傳送帶不同位置的微小差異所帶來的偏差,聯接物塊與力傳感的細線厚度應保持不變與接觸面積的關系接觸面底面15600。50側面10400。49側面6000。51中可以看出書本摩擦力實驗原理,在接觸面積有較大變化時,滑動磨擦力大小基本保持不變,因而說明滑動磨擦力大小與接觸表面面積大小無關4。2。2探究滑動磨擦力與速率的關系實驗通過在步進馬達運動控制器里改變脈沖頻所用到的擋光片長度ΔL=1。7cm,獲得的數據結果和圖象如圖)可看出,滑動磨擦力大小基本保持不變,進而驗證了在低速時,滑動磨擦力大小與相對運動速率無關數學通報化學實驗教學斜視眼和近視眼的動因及矯治演示儀(山西生產建設兵團第一中學內蒙呼和浩特(收稿日期:介紹了遠視眼和近視眼的動因及矯治演示儀的制做方式、使用方式及其優點在改進模擬實驗、制作教具過程中,發覺水透鏡只有是圓球時,能夠在光屏上呈清晰的像關鍵詞:自制支架球狀水透鏡原理明了現象顯著作背景斜視眼和近視眼的矯治與中學生的生活息息相關,應用的數學知識比較多,而要解決這種問題,中學生必須了解耳朵的成像原理和調節作用,以及干眼癥眼和近視眼的產生緣由由于鞏膜的厚薄變化無法觀察,所以中學生對這兩個知識點的理解有較大難要突破這兩個難點,通過模擬實驗得到推論無疑是一個十分有效的途徑要想實驗成功,模擬鞏膜厚薄變化是成功的關鍵特征本教具特征如下:材料易得,制做方式簡單,可拆卸方便攜帶,而且操作容易,便捷班主任在有限的上課時間達到更高的課堂教學效率;本教具不僅可演示和探究中學課本上關于磨擦力的基本實驗外,還可探究滑動磨擦力與接觸面積和相對運動速率的關系;本教具借助步進馬達勻速性好的特性,所得的實驗數據偏差較小,與理論挺好地相吻結語本文借助自制磨擦力實驗教具與結合將示數較小的磨擦力進行放大顯示并實時地記錄下其變化頓時,使中學生對靜磨擦的規律和最大靜磨擦力與滑動磨擦力的關系獲得直觀形象的動態體驗書本摩擦力實驗原理,突破了傳統課堂演示實驗中的難點;而且借助所提供的傳感和軟件包快速地對數據進行處理,讓中學生經歷探究影響滑動磨擦力誘因實驗過程的同時,高效、準確地認識到滑動磨擦力的特研究磨擦力數學教學,2008探討使用進行新教材磨擦力的實驗理班主任,2007DIS探究影響滑動磨擦力的誘因理實驗,2010化學教學,2011化學班主任,2004中國皮革,1996應用能源技術,2004數學通報化學實驗教學