本发明专利技术公开了一种摩擦自锁原理教学试验装置及其试验方法，它包括一个带吸盘的底座、斜板和直角楔形支撑板，底座上设有滑槽，楔形支撑板设在滑槽中能沿滑槽左右移动，斜板一端通过活页连接在滑槽端部的底座上，斜板另一端搭在直角楔形支撑板上，从而使斜板、底座和楔形支撑板构成一个活动的斜面；在斜板上设有滑块，滑块中间带有通孔，通孔与橡胶气囊的气管相连通；在滑槽边缘设有刻度。通过该装置可以演示自锁的产生过程、确定临界自锁角以及自锁的解除方法，老师通过理论结合实际的方式，边演示边讲解，当场揭示摩擦自锁原理，在演示过程中，学生可以直观看到自锁的产生以及解除的方法，达到事半功倍的效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于中等教育物理力学教学试验仪器，尤其是用于演示摩擦力自锁原理的 教学试验装置。
技术介绍
在中学物理学习中，自锁是一个重要现象，具有广泛应用，了解自锁的原理能加深 对摩擦力的学习和掌握，但是至今为止自锁现象一直是高中物理较难真正掌握的内容之 一。为了加深学生对自锁原理的理解，老师们通常结合自然现象和生活常识来进行解释，t匕 如电业工人攀爬电线杆时使用的登高鞋、管钳等自锁装置；处于长期稳定的自然界土坡随 着日月积累，在降雨作用下突然失去稳定，可以用自锁解除来分析等等。这些自然现象和生 活常识对成人来说可能是较常见的，但对于一个中学生来说，由于生活经验和专业知识的 缺乏，感官上的灌输还是无法使他们真正理解摩擦自锁的含义。
技术实现思路
为了在课堂教学中，操作方便，直观展示自锁过程及自锁解除的物理现象，满足课 堂教学中的直观性，本专利技术提供一种摩擦自锁原理的教学试验装置及其试验方法。 为了达到上述目的，本专利技术的摩擦自锁原理教学试验装置结构是： 它包括一个底部带有吸盘的底座、斜板和直角楔形支撑板，底座上设有滑槽，楔 形支撑板设在滑槽中可以沿滑槽左右移动，斜板一端通过活页连接在滑槽端部的底座上， 斜板另一端搭在直角楔形支撑板上，从而使斜板、底座和直角楔形支撑板构成一个活动的 斜面，通过左右移动直角楔形支撑板，改变斜板的倾斜角；在斜板上设有滑块，滑块中间带 有通孔，通孔与橡胶气囊的气管相连通；在滑槽边缘设有刻度，〇刻度值设在活页轴中心线 处。 利用上述装置对摩擦自锁原理进行试验的方法如下： 第一步：自锁产生过程演示 第1. 1步：首先将试验装置通过底座底部的橡胶吸盘固定在平整桌面上； 第1. 2步：调整直角楔形支撑板垂直面朝向内侧，斜面朝向外侧，并将直角楔形支 撑板平移到滑槽最内侧，此时斜板的倾斜角为最大值，拔掉插在滑块通孔中的气管，将滑块 置于斜板上，发现滑块将沿斜板快速滑落； 第1. 3步：将直角楔形支撑板向外侧平行移动一定距离后，保持直角楔形支撑板 位置不变，此时斜板的倾斜角变小，将滑块重新置于斜板上，发现滑块仍沿斜板滑落，但速 度降低，重复此步骤，直至滑块滑落速度非常缓慢； 第1.4步：将滑块再次放在斜板顶端，滑块开始缓慢下滑，此时，操作者一手压住 底座，另一手向外慢慢平行推动直角楔形支撑板，使直角楔形支撑板缓慢向滑槽外侧平行 移动，斜板也随之缓慢转动，其转动角逐渐减小；当斜板旋转至一定角度时，斜板上面的滑 块停止滑动，此时滑块达到自锁状态，继续推动直角楔形支撑板直到推到滑槽最外侧，期间 滑板一直不再移动，说明滑块一直处于自锁状态； 第二步：确定临界自锁角 第2. 1步：调整直角楔形支撑板垂直面朝向右侧，斜面朝向左侧，操作者一手压住 底座，另一手往内慢慢平行推动直角楔形支撑板，使直角楔形支撑板缓慢向滑槽内侧平行 移动，斜板也随之缓慢转动，其转动角逐渐增大；当斜板旋转至一定角度时，斜板上面的滑 块开始滑动，此时斜板与底座的夹角，即为临界自锁角； 第2. 2步：读出此时直角楔形支撑板直角边对准的滑槽边缘的刻度值，用支撑板 高度除以该刻度值，即为临界自锁角的正切值，从而得到临界自锁角的角度； 第三步：自锁解除的操作方法： 第3. 1步：把直角楔形支撑板重新平移到滑槽最外侧，此时斜板上的滑块处于自 锁状态； 第3. 2步：将橡胶气囊的气管插入滑块的通孔中，手握气囊，并快速挤压； 第3. 3步：由于快速挤压气囊，气体通过气管迅速到达滑块底面，使滑块与斜板之 间摩擦力减小，此时虽然自锁角没有变化，但是也发生了解锁现象，滑块滑下。 本专利技术的优点是： 1、利用本专利技术试验装置可以在课堂上方便演示自锁及解除现象，老师通过理论结 合实际的方式，边演示边讲解，当场揭示摩擦自锁原理，在演示过程中，学生可以直观看到 自锁的产生以及解除的方法，达到事半功倍的效果。 2、本专利技术试验装置结构简单，简易可行，无论是老师还是学生都可以操作，实用性 强。 3、利用本专利技术装置不仅能演示自锁现象及自锁解除的过程，同时还可以确定不同 材料在特定条件下的临界摩擦角（临界自锁角），通过临界摩擦角和滑块的重力进一步推 出材料的摩擦系数。 【附图说明】 图1是本专利技术实施例的主视图； 图2是本专利技术实施例的立体示意图。 图中：1-吸盘，2-底座，3-直角楔形支撑板，4-有机玻璃斜板，5-有机玻璃滑块， 6-通孔，7-气管，8-橡胶气囊，9-活页，10-刻度。 【具体实施方式】 下面结合附图进一步说明本专利技术的技术方案。 如图1和图2所示，本专利技术的试验装置是在带有吸盘1的底座2上通过活页9连 接有有机玻璃斜板4,在底座2上设有滑槽（图中未画出），在滑槽中设有直角楔形支撑板 3,有机玻璃斜板4搭在直角楔形支撑板3上，从而使有机玻璃斜板4、底座2和直角楔形支 撑板3构成一个活动的斜面，在有机玻璃斜板4上设有有机玻璃滑块5,有机玻璃滑块5中 间带有通孔6,通孔6与橡胶气囊8的气管7相连通。在滑槽边缘设有刻度10,0刻度值设 在活页9轴中心线处。 上述底座2,尺寸为80cmX30cmXlcm ;有机玻璃斜板4,寸为60cmX20cmXlcm ; 直角楔形支撑板3,高度10cm。三个部件组成的三角形中斜板4的最小倾角为10. 3°，此时 有机玻璃滑块5在有机玻璃斜板4上处于自锁状态。 利用上述装置确定自锁临界角以及自锁解除的方法如下： 第一步：自锁产生过程演示 第1. 1步：首先将试验装置通过底座2底部的橡胶吸盘1固定在平整桌面上，为了 便于操作，固定装置时，将活页9 一端放在操作者左手一端； 第1. 2步：调整直角楔形支撑板3垂直面朝向左侧，斜面朝向右侧，并将直角楔形 支撑板3平移到滑槽最左侧，此时有机玻璃斜板4的倾斜角为最大值，拔掉插在滑块通孔6 中的气管7,将滑块5置于有机玻璃斜板4上，发现滑块5将沿有机玻璃斜板4快速滑落； 第1. 3步：将直角楔形支撑板3向右侧移动一定距离后，保持直角楔形支撑板3位 置不变，此时有机玻璃斜板4的倾斜角变小，将有机玻璃滑块5重新置于斜板4上，发现有 机玻璃滑块5仍沿有机玻璃斜板4滑落，但速度降低，重复此步骤，直至有机玻璃滑块5滑 落速度非常缓慢； 第1. 4步：将有机玻璃滑块5再次放在有机玻璃斜板4顶端，有机玻璃滑块5开始 缓慢下滑，此时，操作者左手压住底座2,右手贴紧直角楔形支撑板3直角面往右慢慢推动 直角楔形支撑板3,使直角楔形支撑板3缓慢向右侧移动，有机玻璃斜板4也随之缓慢顺时 针转动，其转动角逐渐减小；当有机玻璃斜板4旋转至一定角度时，有机玻璃斜板4上面的 有机玻璃滑块5停止滑动，此时有机玻璃滑块5达到自锁状态，继续推动直角楔形支撑板3 直到推到滑槽最右侧，期间有机玻璃滑块5 -直不再移动，说明有机玻璃滑块5 -直处于自 锁状态； 第二步：确定临界自锁角 第2. 1步：调整直角楔形支撑板3垂直面朝向右侧，斜面朝向左侧，将直角楔形支 撑板3平移到滑槽最右侧，此时有机玻璃斜板4的倾斜角为最小值。操作者左手压住底座 2,右手贴紧直角楔形支撑板3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种摩擦自锁原理教学试验装置，其特征在于，它包括一个底部带有吸盘的底座、斜板和直角楔形支撑板，底座上设有滑槽，直角楔形支撑板设在滑槽中能沿滑槽左右移动，斜板一端通过活页连接在滑槽端部的底座上，斜板另一端搭在直角楔形支撑板上，从而使斜板、底座和直角楔形支撑板构成一个活动的斜面，通过左右移动直角楔形支撑板，调整斜板的倾斜角；在斜板上设有滑块，滑块中间带有通孔，通孔与橡胶气囊的气管相连通；在滑槽边缘设有刻度，0刻度值设在活页轴中心线处。
【技术特征摘要】
1. 一种摩擦自锁原理教学试验装置，其特征在于，它包括一个底部带有吸盘的底座、斜 板和直角楔形支撑板，底座上设有滑槽，直角楔形支撑板设在滑槽中能沿滑槽左右移动，斜 板一端通过活页连接在滑槽端部的底座上，斜板另一端搭在直角楔形支撑板上，从而使斜 板、底座和直角楔形支撑板构成一个活动的斜面，通过左右移动直角楔形支撑板，调整斜板 的倾斜角；在斜板上设有滑块，滑块中间带有通孔，通孔与橡胶气囊的气管相连通；在滑槽 边缘设有刻度，0刻度值设在活页轴中心线处。2. -种利用权利要求1所述的摩擦自锁原理教学试验装置进行试验的方法，其特征在 于： 第一步：自锁产生过程演示 第1. 1步：首先将试验装置通过底座底部的橡胶吸盘固定在平整桌面上； 第1. 2步：调整直角楔形支撑板垂直面朝向内侧，斜面朝向外侧，并将直角楔形支撑板 平移到滑槽最内侧，此时斜板的倾斜角为最大值，拔掉插在滑块通孔中的气管，将滑块置于 斜板上，发现滑块将沿斜板快速滑落； 第1. 3步：将直角楔形支撑板向外侧平行移动一定距离后，保持直角楔形支撑板位置 不变，此时斜板的倾斜角变小，将滑块重新置于斜板上，发现滑块仍沿斜板滑落，但速度降 低，重复此步骤，直至滑块滑落速度非常缓慢； 第1. 4步：将滑块再次放在斜板顶端，滑块开始缓慢下滑，此时，操作者一...
【专利技术属性】
技术研发人员：李钦琦，
申请(专利权)人：李钦琦，
类型：发明
国别省市：山东;37
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