李德安(華中師范學(xué)院數(shù)學(xué)與聯(lián)通工程大學(xué)江西南昌(收稿日期:要:自制一款簡易、穩(wěn)定、可拓展的磨擦力實(shí)驗(yàn)教具,并使其與相結(jié)合,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了一系列磨擦力實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵詞:磨擦力影響誘因序言磨擦力是中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)“摩擦力”這一節(jié)中,要求中學(xué)生曉得最大靜磨擦力與滑動(dòng)磨擦力間的關(guān)系,認(rèn)識(shí)滑動(dòng)磨擦力的規(guī)律一般教材有關(guān)磨擦力的實(shí)驗(yàn)通常通過手拉彈簧測(cè)力計(jì)拉物塊的方式進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)缺陷主要表現(xiàn)在:且好多班主任只是演示滑動(dòng)磨擦力與接觸面和正壓力的關(guān)系,而對(duì)接觸面積和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率的關(guān)系則不采用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為填補(bǔ)上述不足,我們自制了一款磨擦力實(shí)驗(yàn)教具,并使其與結(jié)合,用實(shí)驗(yàn)直觀確切地得出最大靜磨擦力比滑動(dòng)磨擦力略大、滑動(dòng)磨擦力與正壓力成反比和接觸面的性質(zhì)有關(guān)與接觸面積和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率無關(guān)的推論,提高中學(xué)生的探究意識(shí)和加深對(duì)磨擦力特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)原理2。1檢測(cè)如圖,物塊置于傳送帶上,通過傳送帶的正式轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),使物塊與傳送帶發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)物塊在水平方向上遭到細(xì)線的拉力和傳送帶的磨擦力因?yàn)槲飰K仍然相對(duì)地面處于靜止?fàn)顟B(tài),依據(jù)二力平衡,此時(shí)細(xì)線拉力等于物塊所受磨擦力的大小又因細(xì)線與力傳感相連,力傳感將細(xì)線拉力轉(zhuǎn)換成聯(lián)通號(hào),通過數(shù)據(jù)采集器輸入到計(jì)算機(jī)上,計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)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(dāng)擋光片追隨傳送帶經(jīng)過光電門時(shí),實(shí)驗(yàn)軟件會(huì)同時(shí)記錄下?lián)豕馄瑩豕鈺r(shí)間及此時(shí)相對(duì)應(yīng)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(cè)磨擦力原理圖2。
2相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率的檢測(cè)檢測(cè)擋光片長度及記錄其通過光電門的時(shí)間,按照速率公式金屬銅板化學(xué)通報(bào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作者簡介:潘冬煒(1991),男,碩士,主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)。通信作者:**安(1974),男,中級(jí)實(shí)驗(yàn)師,主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)與科技創(chuàng)新、低成本實(shí)驗(yàn)等。10mm軸承個(gè);中心高39mm,外徑10mm軸承座個(gè);半徑光軸5A開關(guān)電源個(gè);高細(xì)分步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器個(gè);轉(zhuǎn)軸半徑6。步進(jìn)馬達(dá)個(gè);中心東坑進(jìn)馬達(dá)支架個(gè);寬度40mm,直徑30mm,外徑6。35mm襯套個(gè);寬度40mm,直徑30mm,外徑10mm襯套質(zhì)分別為聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯,規(guī)格為。6mm傳送帶條;螺母、螺帽、導(dǎo)線若干;水平硬鐵片1。步進(jìn)馬達(dá)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(shí)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(jìn)馬達(dá)支架用金屬銅板作為教具裝置的基座,并用臺(tái)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(jìn)馬達(dá)通過支架在基座上固定后,其轉(zhuǎn)軸和一襯套相接構(gòu)成主動(dòng)輪另一襯套與一光軸相接構(gòu)成從動(dòng)輪,通過軸承及其基座固定在銅板上主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間用傳送帶聯(lián)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(yùn)行時(shí)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(shè)置減磨材料擋板(借助軸承座弄成)傳送帶裝置由步進(jìn)馬達(dá)來推動(dòng),而步進(jìn)馬達(dá)的怠速則由步進(jìn)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)控制器來控制借助高性能的細(xì)分驅(qū)動(dòng)能精確控制速率的特性,步進(jìn)馬達(dá)采用高細(xì)分步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng),使步進(jìn)馬達(dá)怠速可在3~。
1常規(guī)實(shí)4。1。1演示最大靜磨擦力與滑動(dòng)磨擦力的關(guān)系把光電門和擋光片從教具裝置中卸下,且剛開始時(shí)使細(xì)繩處于松馳狀態(tài),調(diào)節(jié)力傳感窗口為“示波”顯示,驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá),待傳送帶開始運(yùn)動(dòng)后停止步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)繪圖和估算工具,可得磨擦力隨時(shí)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(duì)傳送帶將要發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)峰值(0。560N),滑動(dòng)過程中磨擦力基本不變(0。431N),最大靜磨擦力略小于滑動(dòng)摩數(shù)學(xué)通報(bào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)4。1。2探究滑動(dòng)磨擦力與正壓力的關(guān)系把光電門和擋光片安裝上,通過增減鉤碼數(shù)目改變物塊的重力軟件中定義“與鉤碼的總質(zhì)量并輸入相應(yīng)值,輸入公式“Fm=9。8*m”為正壓力,輸入公式“k=F1Fm”為滑動(dòng)磨擦力與正壓力的比值驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá),開始搜集數(shù)據(jù)結(jié)果(圖),從數(shù)據(jù)結(jié)果中看出滑動(dòng)磨擦力與正壓力的比值(F1”,各數(shù)據(jù)點(diǎn)在座標(biāo)系的排列呈線性特點(diǎn),通過線性擬合得滑動(dòng)磨擦力與正壓力關(guān)系圖(如圖),所有數(shù)據(jù)點(diǎn)基本都在擬合線上,同樣驗(yàn)證兩者的反比關(guān)系滑動(dòng)磨擦力與正壓力的關(guān)系圖4。1。3探究滑動(dòng)磨擦力與接觸面性質(zhì)的關(guān)系通過更換不同材質(zhì)的傳送帶進(jìn)行實(shí)驗(yàn),獲得數(shù)據(jù)如表與接觸面性質(zhì)的關(guān)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(duì)應(yīng)的滑動(dòng)磨擦力依次變大,即證明了滑動(dòng)磨擦力大小與接觸面性質(zhì)有關(guān)4。2拓展實(shí)4。2。1探究滑動(dòng)磨擦力與接觸面積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)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(lián)接物塊與力傳感的細(xì)線厚度應(yīng)保持不變與接觸面積的關(guān)系接觸面底面15600。50側(cè)面10400。49側(cè)面6000。51中可以看出書本摩擦力實(shí)驗(yàn)原理,在接觸面積有較大變化時(shí),滑動(dòng)磨擦力大小基本保持不變,因而說明滑動(dòng)磨擦力大小與接觸表面面積大小無關(guān)4。2。2探究滑動(dòng)磨擦力與速率的關(guān)系實(shí)驗(yàn)通過在步進(jìn)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)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(shù)據(jù)結(jié)果和圖象如圖)可看出,滑動(dòng)磨擦力大小基本保持不變,進(jìn)而驗(yàn)證了在低速時(shí),滑動(dòng)磨擦力大小與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率無關(guān)數(shù)學(xué)通報(bào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)斜視眼和近視眼的動(dòng)因及矯治演示儀(山西生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一中學(xué)內(nèi)蒙呼和浩特(收稿日期:介紹了遠(yuǎn)視眼和近視眼的動(dòng)因及矯治演示儀的制做方式、使用方式及其優(yōu)點(diǎn)在改進(jìn)模擬實(shí)驗(yàn)、制作教具過程中,發(fā)覺水透鏡只有是圓球時(shí),能夠在光屏上呈清晰的像關(guān)鍵詞:自制支架球狀水透鏡原理明了現(xiàn)象顯著作背景斜視眼和近視眼的矯治與中學(xué)生的生活息息相關(guān),應(yīng)用的數(shù)學(xué)知識(shí)比較多,而要解決這種問題,中學(xué)生必須了解耳朵的成像原理和調(diào)節(jié)作用,以及干眼癥眼和近視眼的產(chǎn)生緣由由于鞏膜的厚薄變化無法觀察,所以中學(xué)生對(duì)這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解有較大難要突破這兩個(gè)難點(diǎn),通過模擬實(shí)驗(yàn)得到推論無疑是一個(gè)十分有效的途徑要想實(shí)驗(yàn)成功,模擬鞏膜厚薄變化是成功的關(guān)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(shí)間達(dá)到更高的課堂教學(xué)效率;本教具不僅可演示和探究中學(xué)課本上關(guān)于磨擦力的基本實(shí)驗(yàn)外,還可探究滑動(dòng)磨擦力與接觸面積和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率的關(guān)系;本教具借助步進(jìn)馬達(dá)勻速性好的特性,所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較小,與理論挺好地相吻結(jié)語本文借助自制磨擦力實(shí)驗(yàn)教具與結(jié)合將示數(shù)較小的磨擦力進(jìn)行放大顯示并實(shí)時(shí)地記錄下其變化頓時(shí),使中學(xué)生對(duì)靜磨擦的規(guī)律和最大靜磨擦力與滑動(dòng)磨擦力的關(guān)系獲得直觀形象的動(dòng)態(tài)體驗(yàn)書本摩擦力實(shí)驗(yàn)原理,突破了傳統(tǒng)課堂演示實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn);而且借助所提供的傳感和軟件包快速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,讓中學(xué)生經(jīng)歷探究影響滑動(dòng)磨擦力誘因?qū)嶒?yàn)過程的同時(shí),高效、準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)到滑動(dòng)磨擦力的特研究磨擦力數(shù)學(xué)教學(xué),2008探討使用進(jìn)行新教材磨擦力的實(shí)驗(yàn)理班主任,2007DIS探究影響滑動(dòng)磨擦力的誘因理實(shí)驗(yàn),2010化學(xué)教學(xué),2011化學(xué)班主任,2004中國皮革,1996應(yīng)用能源技術(shù),2004數(shù)學(xué)通報(bào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
