摩擦力典型题易错分析

摩擦力问题是中学物理中的难点.摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,很容易误以为摩擦力的方向与运动方向相反;计算静摩擦力和滑动摩擦力的大小应用的规律不同,很容易混淆计算方法.

基于传统滑雪板的可穿戴式雪上摩擦力在线测量装置研究

竞技滑雪运动中雪上摩擦阻力影响运动员比赛成绩,而雪上摩擦影响因素众多,雪上摩擦阻力评测一直是冰雪竞技运动中的一大挑战.本文中设计了1种基于传统滑雪板的可穿戴式雪上摩擦力在线测量装置,将多个三分量传感器合理布置在传统滑雪板上,通过有线连接的方式,结合数据采集卡,对3个分量的力信号进行监测、采集和保存,并通过终端电脑实时反馈力信号变化.实验室静态测试中,该装置具有稳定的力学信号输出,并给出准确的摩擦系数测试结果.在模拟雪场测试时,其能够准确地评估不同雪上减阻蜡的润滑性能及其耐磨性能,还能够监测自由式滑雪运动中的犁式制动和犁式转弯等常规技术动作.该装置输出的力信号具有高精度和高灵敏度特性,为滑雪运动中雪上减阻蜡的性能评价、运动员施力动作监测等给出了1种可行方案.

基于GMS摩擦力补偿和干扰观测器的高精度速度控制

为了降低机械轴系摩擦力扰动对于伺服控制器在低速运动控制精度的影响,进一步提高传统伺服控制器对于稳定平台的控制能力,提出了一种基于广义Maxwell滑动(generalized Maxwell-slip,GMS)摩擦力模型前馈和干扰观测器的高精度摩擦力补偿方案。首先在传统控制基础上引入GMS摩擦模型前馈补偿对摩擦扰动进行初步的补偿;然后,通过加入干扰观测器,对残余扰动及其他扰动进行第2次的抑制。利用实物平台对控制方法的低速运动性能进行了测试,对比设计的控制算法和传统PI控制器的控制结果,验证提出的控制策略抑制摩擦扰动的效果。结果表明,基于GMS摩擦力前馈和干扰观测器的控制方案有效的补偿了摩擦非线性、模型不确定性等因素对于控制系统的影响。新方法可将稳定平台低速运动时的控制误差降低到0.015°/s,在实际工程中具有较高的应用价值。

一种摩擦力演示装置设计

摩擦力是一种常见的力,同时也是一种多因素共同决定的力。很多人认为摩擦力的概念抽象而不容易理解,尤其是摩擦力的大小与接触面的关系问题。为了辅助摩擦力教学,设计了一台摩擦力演示装置。同时介绍了该演示装置的设计原理、装置构成、制作方法以及仪器的详细使用方法。它适用于学生做基础的摩擦力验证实验。

例析传送带模型中的摩擦力突变问题

传送带模型是以真实物理情景为依据的理想模型,以传送带模型为载体的试题是理论联系生产、生活与科技的典型问题,在各级各类考试中出现的频率都很高。

静摩擦力数字化探究实验的再设计

静摩擦力是高中物理教学中的重要内容.受滑动摩擦力的影响,学生也会错误地认为接触面的粗糙程度以及正压力会影响静摩擦力的大小.但人教版必修第1册“摩擦力”一节设计的静摩擦力演示实验,这个实验效果不能解决学生的疑惑.利用“滴水装置”并结合数字化技术,创新设计静摩擦力的探究实验,帮助学生正确认识静摩擦力,培养和发展学生的科学探究能力和科学思维习惯.

考虑关节摩擦力的打捆机构动力学建模

为了减小钢铁生产的能量消耗,文中提出了一种基于折展机构的打捆机器人以降低打捆作业能耗。首先,基于棒材打捆轨迹设计了一种新型的打捆机器人,分别建立了打捆机构的位置正反解模型,并通过算例对其进行验证;基于牛顿-欧拉法对打捆机构各组成单元进行动力学分析,建立了整个打捆机构考虑关节摩擦力的动力学模型;采用AD⁃AMS软件对打捆机构进行动力学仿真。理论和仿真结果表明:在考虑关节摩擦的情况下驱动力的差值明显大于理想状况,揭示了实际打捆工序中考虑摩擦力的必要性。所建立的动力学模型可为整个机构的能耗优化设计提供了理论基础。

机器人重力与摩擦力的精确辨识研究

提出了一种基于电流估计的机器人重力及摩擦力辨识方法,具有辨识简单、快捷、精确的优点。建立了关于机器人重力项参数的线性回归模型,并基于QR分解的数值方法提取出可被辨识的重力项参数;设计了具有周期性的对称拼接的抛物线过渡的线性插值激励轨迹,并利用最小二乘法估计重力项参数。基于库伦-粘滞模型和Stribeck模型对机器人各关节进行了摩擦力建模及辨识,提升了摩擦模型的拟合精度。实验表明,机器人以低速运行时,基于辨识参数计算的理论力矩能够较好地拟合机器人实际驱动力矩,两者之间的平均绝对误差和均方根误差在2 N·m以内,验证了辨识结果的准确性。

摩擦力对空间非导电绳系释放动力学的影响

当前空间非导电绳系释放过程因摩擦力数据缺乏,导致释放动力学仿真结果不能有效反映真实情况。为此,基于绳系地面释放平台,开展非导电绳系释放摩擦力测量实验,研究了系绳材料、直径、缠绕方向和释放速度对系绳释放所受摩擦力的影响,阐明非导电绳系释放过程影响球形效应不稳定现象的主要因素,确定非导电绳系释放摩擦力与释放条件之间的定量关系。进一步建立考虑摩擦力的绳系释放动力学模型。仿真结果表明,非导电绳系释放摩擦力对释放过程影响较大,对于500 m长的系绳,初始释放速度为2 m/s,在未考虑释放摩擦力时,绳系释放完成时间与考虑摩擦力的实际情况相差约20%。

基于ANSYS的高分子板桩锁口间摩擦力影响分析

在ANSYS中对高分子板桩进行建模仿真分析,分析高分子板桩锁口间摩擦力对抗弯刚度的影响。同时对高分子板桩进行实际应力测试,以保证有限元模型的准确性,为后续优化提供依据。

指向高阶思维的初中物理实验探究学历案设计研究——以摩擦力的大小与哪些因素有关为例

实验探究是初中物理学习的重要内容,是获取物理知识的重要手段,也是提升学生学科核心素养和思维能力的重要方法。文章提出了指向高阶思维培养的实验学习路径、实验探究学历案的关键栏目和学历案的编制路径。并以“探究—摩擦力的大小与哪些因素有关”为例,展示了指向高阶思维培养的初中物理实验探究学历案关键栏目的具体撰写方法。

合作教学法在高中物理教学中的应用--以“摩擦力”教学为例

随着新课改的不断深化,高中物理教学方式正在经历一场变革,从单一模式向多样化模式转变.对于学生而言,合作教学法成了一种创新型的教学模式,能够充分发挥学生的群体学习潜力.为了成功实施这一教学模式,教师需要巧妙地将学生划分为物理学习小组,促进小组成员间的沟通与交流,从而实现学习效果的最大化.将合作交流方法融入高中物理课堂,不仅可以显著提升教学效率和质量,更有助于学生培养自主学习能力,全面提升物理学科核心素养.

基于Data Streamer开发的摩擦力可视化测量装置

在初中物理教材中通过弹簧测力计测量摩擦力,由于拉力变化不均匀,实验结果存在偏差.本文针对原实验的不足进行改进创新,用Data Streamer串口采集插件实时读取拉力传感器采集的摩擦力数据到Excel中进行数据分析,绘制出可视化的实时动态图像,让实验者直观感知摩擦力的实时变化过程,增强实验的趣味性和交互性.

人教版高中物理新旧教材对比分析——以高中物理必修第一册“摩擦力”为例

伴随着我国中学教育进入全新的核心素养时代,对高中物理教学提出了更具体、更全面的要求.面对当今时代迅速的更迭发展,2004版高中教材已经不再适用,经过大量学者研究和努力之后,我国于2017年发布新版普通高中物理课程标准,2019年最新版人教版物理教材开始投放使用.所以通过研习大量文献,笔者对2004年和2019年人教版高中物理教材中必修第一册“摩擦力”一节,针对教材内容、编排顺序、结构呈现等方面进行分析对比,并根据研究结果,提出相应的教学建议.

SEBIM安全阀活塞组件最大静摩擦力测量工艺研究

核电厂SEBIM安全阀先导控制柜探测单元活塞组件的最大静摩擦力对其整定值的精度与稳定性具有重要影响。为避免阀门开启定值和关闭定值的差值超标,设计了一套测量工具并给出其测量方法和相关建议,对测量曲线和具体算法进行分析说明。结果表明,该工艺能够准确测量探测单元活塞组件的最大静摩擦力,提高SEBIM安全阀设备的可靠性,确保其对系统安全的保护功能。

自制数字化摩擦力教具 提升学生科学探究能力

物理课程标准指出,重视数字化实验仪器,提高实验测量精度。利用Arduino开发板和薄膜压力传感器制作一种可实时探究摩擦力的数字化实验教具,克服传统教具在操作和读数上的不足。该教具可用于初高中摩擦力教学中摩擦力的定性、定量探究,帮助学生深入理解摩擦力的特点和规律。同时,传感器的引入能够激发学生的学习兴趣,发展学生的科学探究和创新实践能力。

减震器静摩擦力检测系统开发

针对减震器静摩擦力测试精度差、测试角度不可设的问题,开发了减震器静摩擦力检测系统。通过SolidWorks软件完成了检测系统的机械设计,采用PLC作下位机控制伺服电机完成测试的机械动作,使用LabVIEW虚拟仪器作为上位机完成控制数据输出、传感器参数采集、静摩擦力曲线绘制。最后对检测系统进行实际运行试验,试验结果表明:该检测系统有效完成了减震器静摩擦力测试,具有检测精度高、测试角度可设定、测试曲线绘制等特点。

低温工况滑阀副摩擦力工作特性研究

低温环境对航空液压系统提出了很多挑战,航空液压阀由多个精密机械部件组成,由于不同部件的材料及热处理工艺不同,其低温环境下的热胀冷缩性能也不同,进而导致液压阀摩擦副摩擦力显著增加,容易出现运行卡滞现象。现阶段低温下滑阀摩擦性能相关研究比较少,尤其在低温环境等特定工况下,滑阀副的摩擦性能还需要更深入的研究。以低温环境下液压滑阀摩擦力为研究对象,对液压滑阀摩擦力进行了理论分析和试验研究,运用微凸体模型和牛顿内摩擦定律对滑阀中摩擦副的摩擦力进行建模分析,并搭建低温试验台分别对热冲击工况下的阀芯阀体摩擦力进行了试验研究。结果表明:所提出的摩擦力模型能够反映低温环境滑阀副摩擦力变化趋势,能够帮助分析和预测极端低温环境下滑阀副的摩擦力特征,可对低温环境下液压滑阀的设计和应用提供参考。

对“探究动能定理”实验中是否需要平衡摩擦力的讨论

在“探究动能定理”的力学实验中,如图1所示,当小车的初速度为零时,作W-v2图像,想要得到一条过原点的倾斜直线,通常需要学生判断“是否需要平衡摩擦力”这一条件,而通常教师在授课过程中给出的解释是:在小车初速度为零的条件下,若想要得到一条过原点的倾斜直线,则绳子拉力对小车做的功等于小车动能的增加量,即小车所受合外力需要等于绳子的拉力,所以需要平衡摩擦力.

三体颗粒对轮胎制动摩擦力时变特性的影响

为探究三体颗粒对轮胎材料-硬质路面制动摩擦力时变特性的影响,设计了具有弹簧-金属滑块-橡胶传送带结构的三体摩擦试验机,分析不同载荷与速度下滑块-传送带之间摩擦力的时域与频域特征。结果表明:摩擦力在传送带速度较大时稳定性更好。低速低载荷时,三体颗粒介入会导致摩擦力信号频域分布在低频区,受颗粒影响的滑块在摩擦行为后,表面粗糙度明显增大。该研究可为三体颗粒影响下的轮胎-路面制动力预测提供参考。