【制作方法】
1.将20×10×1.5厘米3的两块木板,用四根10×1.5×0.2厘米3的金属片,以饺链连接方式连接,成一个长方体框架。铰接点必须灵活,下板的底部要粗糙一些。上板中心处去一挂钩,如图3.11-l所示。
2.如图3.11-2所示,用细钢丝绕一长2厘米的弹簧;再用厚度为1.5毫米的金属片做一个高6厘米的支柱,下部弯成直角,打上孔,固定在底板上,上部也打一孔O′。用1.5毫米厚的金属片做一长7厘米的连杆和一个长20厘米的指针,并在中心B′处打上孔。
3.把弹簧、连杆、支柱和指针照图3.11-3装在框架内。要求饺接部分摩擦力尽量小,转动自如,不加外力时框架直立,稍加一个拉力,框架就变成平行四边形。
4.把指针涂上红色。在上、下木板的两侧钉上等距离的小钉,用白线沿竖直方向缠绕,使整个长方体呈白色笼状,参见图3.11-4。
【使用方法】
1.演示静摩擦力的产生和摩擦力方向的判定。
把演示器置于水平桌面上,用手竖直下压上板,长方体不变形,指针不外露。说明长方体没有向前运动趋势,不存在静摩擦力。当手施加一推力于上木板时,长方体虽没运动,但指针外露,表明长方体受到了静摩擦力的作用,且摩擦力的方向和运动趋势相反。当推力增大,指针外露长度也增大,表明静摩擦力防外力增大而增大。当外力撤消,指针缩回演示器内,表明静摩擦力随外力的撤消而消失。将演示器置于斜面上,指针向斜上方显露,表明放在斜面上的物体所受的静摩擦力是沿斜面向上的。
2.演示滑动摩擦力的大小和方向。
把演示器放在水平面上,用手推它的上部,使其在水平面上匀速运动,可以看到指针外露并指向与运动相反的方向,且外露的长度不变,表明滑动摩擦力在正压力和接触面材料不变的情况下大小是一定的。如果改变接触面材料或改变正压力的大小重作以上实验,可以看到摩擦力的大小也改变了,表明滑动摩擦力的大小跟正压力和接触面的材料有关。
3.演示摩擦力方向和相对运动趋势的方向相反。
把演示器放在水平的垫有湿毛巾的三合板上,加速拉动三合板,由于惯性的作用,演示器的指针指向运动的方向。这表明物体所受摩擦力的方向总跟物体相对运动趋势的方向相反,而不是跟物体运动的方向相反。
【注意事项】
1.演示器上面板的质量大些,演示器的重心就会高一些,受到水平推力后,它更容易变形。
2.四个支柱和面板的铰接处摩擦力要尽量小,使其活动自由。要求外力撤消后,弹簧的拉力能使长方体框架复原。
3.支柱的高度要适度。使它既能起到固定连杆转轴的作用,又能控制面板压下的高度,不致使弹簧变形过大。
4.恰当选好弹簧的软硬程度很重要:太硬,会使长方体变形很费力;太软,外力撤消后演示器难以复原。
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