用于物理教学的浮力实验装置及实验方法

摘要

用于物理教学的浮力实验装置及实验方法。本发明涉及一种用于物理教学的浮力实验装置及实验方法。初中物理研究浮力的大小的实验器材比较简单，操作比较麻烦，可视性也不好，实验方法也没有明确给出，演示实验和分组实验都不好完成，教学效果较差。所述的支杆的底端连接可调节底座，所述的支杆的顶端连接调节装置，所述的调节装置上连接所述的重物，所述的重物的下方摆放所述的水槽，所述的水槽内装入水或溶液，所述的水槽的上沿开有溢水口，所述的溢水口的下方摆放所述的方形杯。本发明用于物理教学的浮力实验。

权利要求

1.一种用于物理教学的浮力实验装置，其组成包括：水槽（1）、方形杯（2）、重物（3）、支杆（4），其特征是：所述的支杆（4）的底端连接可调节底座，所述的支杆（4）的顶端连接调节装置，所述的调节装置上连接所述的重物（3），所述的重物（3）的下方摆放所述的水槽（1），所述的水槽（1）内装入水或溶液，所述的水槽（1）的上沿开有溢水口（5），所述的溢水口（5）的下方摆放所述的方形杯（2），所述的可调节的底座包括两个支撑脚（6）、调节盘（7）与升降杆（9），两个所述的支撑脚（6）通过轴套（10）连接固定轴（11），所述的固定轴（11）上连接所述的调节盘（7），所述的调节盘（7）上开有弧形通口Ⅰ（12）与弧形通口Ⅱ（13），所述的轴套（10）上连接固定杆（14），所述的固定杆（14）在所述的弧形通口Ⅰ（12）上移动，所述的固定杆（14）为空心杆，所述的固定杆（14）与所述的弧形通口Ⅱ（13）之间通过N形定位夹（15）固定；

所述的固定轴（11）上穿过所述的支杆（4），所述的支杆（4）内装入所述的升降杆（9），所述的支杆（4）的外表面开有滑槽（16），所述的滑槽（16）内装入移动杆（17），所述的移动杆（17）连接所述的升降杆（9）的顶端，所述的滑槽（16）的两侧均连接磁片（18），所述的移动杆（17）上连接转轴（19），所述的转轴（19）连接磁铁（20），所述的磁铁（20）配合所述的磁片（18）使用。

2.根据权利要求1所述的用于物理教学的浮力实验装置，其特征是：所述的支杆（4）上连接固定片Ⅰ（21）与固定片Ⅱ（22），所述的固定片Ⅰ（21）与所述的固定片Ⅱ（22）上均开有中心圆形通口（23），所述的调节装置包括转动杆（24），所述的转动杆（24）穿过所述的中心圆形通口（23），所述的转动杆（24）上连接带挂钩的套环（25），所述的转动杆（24）上连接定位环（26），所述的定位环（26）上连接线（27），所述的线（27）的底端连接挂钩（28），所述的挂钩（28）上连接弹簧测力计（29），所述的弹簧测力计（29）的底端挂钩连接带挂环的所述的重物（3），所述的转动杆（24）的一端连接Z形手柄（30），所述的固定片Ⅱ（22）上开有制动孔（31），所述的制动孔（31）内装入制动棒（8）。

3.根据权利要求1所述的用于物理教学的浮力实验装置，其特征是：所述的重物（3）包括圆柱形铁块Ⅰ、圆柱形铁块Ⅱ、三面分别连接挂钩的长方体铁块、圆柱形铝块、带有橡皮膜的正方体框架。

4.根据权利要求1所述的用于物理教学的浮力实验装置，其特征是：所述的方形杯（2）上标有刻度。

说明书

用于物理教学的浮力实验装置及实验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于物理教学的浮力实验装置及实验方法。

背景技术

[0002] 初中物理研究浮力的大小的实验器材比较简单，操作比较麻烦，可视性也不好，实验方法也没有明确给出，演示实验和分组实验都不好完成，教学效果较差。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种用于物理教学的浮力实验装置及实验方法，以解决现有浮力实验操作麻烦，可视性不好，以及教学效果差的问题，且可以调节高度与支撑角度。

[0004] 上述的目的通过以下的技术方案实现：

[0005] 一种用于物理教学的浮力实验装置，其组成包括：水槽1、方形杯2、重物3、支杆4，所述的支杆4的底端连接可调节底座，所述的支杆4的顶端连接调节装置，所述的调节装置上连接所述的重物3，所述的重物的3下方摆放所述的水槽1，所述的水槽1内装入水或溶液，所述的水槽1的上沿开有溢水口5，所述的溢水口5的下方摆放所述的方形杯2。

[0006] 所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的支杆4上连接固定片Ⅰ21与固定片Ⅱ22，所述的固定片Ⅰ21与所述的固定片Ⅱ22上均开有中心圆形通口23，所述的调节装置包括转动杆24，所述的转动杆24穿过所述的中心圆形通口23，所述的转动杆24上连接带挂钩的套环25，所述的转动杆24上连接定位环26，所述的定位环26上连接线27，所述的线27的底端连接挂钩28，所述的挂钩28上连接弹簧测力计29，所述的弹簧测力计29的底端挂钩连接带挂环的所述的重物3，所述的转动杆24的一端连接Z形手柄30，所述的固定片Ⅱ22上开有制动孔31，所述的制动孔31内装入制动棒8。

[0007] 所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的可调节的底座包括两个支撑脚6、调节盘7与升降杆9，两个所述的支撑脚6通过轴套10连接固定轴11，所述的固定轴11上连接所述的调节盘7，所述的调节盘7上开有弧形通口Ⅰ12与弧形通口Ⅱ13，所述的轴套10上连接固定杆14，所述的固定杆14在所述的弧形通口Ⅰ12上移动，所述的固定杆14为空心杆，所述的固定杆14与所述的弧形通口Ⅱ13之间通过N形定位夹15固定；所述的固定轴11上穿过所述的支杆4，所述的支杆4内装入所述的升降杆9，所述的支杆4的外表面开有滑槽16，所述的滑槽16内装入移动杆17，所述的移动杆17连接所述的升降杆9的顶端，所述的滑槽16的两侧均连接磁片18，所述的移动杆17上连接转轴19，所述的转轴19连接磁铁20，所述的磁铁20配合所述的磁片18使用。

[0008] 所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的重物3包括圆柱形铁块Ⅰ、圆柱形铁块Ⅱ、三面分别连接挂钩的长方体铁块、圆柱形铝块、带有橡皮膜的正方体框架。

[0009] 所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的方形杯2上标有刻度。

[0010] 所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的定位环26之间的距离为5cm 10cm。~

[0011] 所述的用于物理教学的浮力实验装置的实验方法，先将支杆4内的向下滑动升降杆9调至需要的高度，将磁铁20吸到相应的磁片18的位置，调节两个支撑脚6的角度后，用N形定位夹15固定弧形通口Ⅱ13与固定杆14；再将转动杆24插入固定片Ⅰ21与固定片Ⅱ22的中心圆形通口23内，再在固定片Ⅱ22上开的制动孔31内装入制动棒8，将线27缠绕在定位环26上，在线27的底端连接的挂钩上挂上弹簧测力计29，在弹簧测力计29的底端挂钩连接带挂环的重物3；将重物3的正下方摆放上沿开有溢水口5的水槽1，将水槽1内注入水或溶液，将溢水口5的下方摆放带有刻度的方形杯2。

[0012] 有益效果：

[0013] 1.本发明能完成初中浮力教学的所有重要实验。

[0014] 2.本发明的弹簧测力计配合调节装置配合使用，可以使读数时示数稳定，实验准确，易操作，解决了用手提弹簧测力计的弊端，易于教师讲解和学生观察。

[0015] 3.本发明的同时提供对比实验，减少了实验次数，不仅操作简单，且可视性好。

[0016] 4.本发明的升降杆配合磁片、磁铁与转轴移动杆使用，既能帮助调节支撑脚的角度，又可以使支撑更牢固。

[0017] 5.本发明的方形杯上带有刻度方便直接计量液体的体积。

[0018] 6.本发明的固定杆与弧形通口Ⅱ之间通过N形定位夹固定，既可以方便调节支撑脚的角度，又可以固定调节好的支撑脚。

[0019] 7.本发明的三面分别连接挂钩的长方体铁块可以根据不同实验需要进行选择，适用范围广。

[0020] 8.本发明研究浮力的大小与浸入深度的关系，利用三面分别连接挂钩的长方体铁块可以轻松验证，保证实验数据的精准。

[0021] 附图说明：

[0022] 附图1是本发明的结构示意图。

[0023] 附图2是本发明的可调节的底座示意图。

[0024] 附图3是本发明利用桶的结构示意图。

[0025] 附图4是本发明的单个弹簧测力计使用的示意图。

[0026] 具体实施方式：

[0027] 实施例1

[0028] 一种用于物理教学的浮力实验装置，其组成包括：水槽1、方形杯2、重物3、支杆4，所述的支杆4的底端连接可调节底座，所述的支杆4的顶端连接调节装置，所述的调节装置上连接所述的重物3，所述的重物的3下方摆放所述的水槽1，所述的水槽1内装入水或溶液，所述的水槽1的上沿开有溢水口5，所述的溢水口5的下方摆放所述的方形杯2。

[0029] 实施例2

[0030] 实施例1所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的支杆4上连接固定片Ⅰ21与固定片Ⅱ22，所述的固定片Ⅰ21与所述的固定片Ⅱ22上均开有中心圆形通口23，所述的调节装置包括转动杆24，所述的转动杆24穿过所述的中心圆形通口23，所述的转动杆24上连接带挂钩的套环25，所述的转动杆24上连接定位环26，所述的定位环26上连接线27，所述的线27的底端连接挂钩28，所述的挂钩28上连接弹簧测力计29，所述的弹簧测力计29的底端挂钩连接带挂环的所述的重物3，所述的转动杆24的一端连接Z形手柄30，所述的固定片Ⅱ22上开有制动孔31，所述的制动孔31内装入制动棒8。

[0031] 实施例3

[0032] 实施例1所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的可调节的底座包括两个支撑脚6、调节盘7与升降杆9，两个所述的支撑脚6通过轴套10连接固定轴11，所述的固定轴11上连接所述的调节盘7，所述的调节盘7上开有弧形通口Ⅰ12与弧形通口Ⅱ13，所述的轴套10上连接固定杆14，所述的固定杆14在所述的弧形通口Ⅰ12上移动，所述的固定杆14为空心杆，所述的固定杆14与所述的弧形通口Ⅱ13之间通过N形定位夹15固定；所述的固定轴11上穿过所述的支杆4，所述的支杆4内装入所述的升降杆9，所述的支杆4的外表面开有滑槽16，所述的滑槽16内装入移动杆17，所述的移动杆17连接所述的升降杆9的顶端，所述的滑槽16的两侧均连接磁片18，所述的移动杆17上连接转轴19，所述的转轴19连接磁铁20，所述的磁铁20配合所述的磁片18使用。

[0033] 实施例4

[0034] 实施例1或3所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的重物3包括圆柱形铁块Ⅰ、圆柱形铁块Ⅱ、三面分别连接挂钩的长方体铁块、圆柱形铝块、带有橡皮膜的正方体框架。

[0035] 实施例5

[0036] 实施例1所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的方形杯2上标有刻度。

[0037] 实施例6

[0038] 实施例3所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的定位环26之间的距离为5cm10cm
~

[0039] 实施例7

[0040] 利用实施例1所述的用于物理教学的浮力实验装置的实验方法，先将支杆4内的向下滑动升降杆9调至需要的高度，将磁铁20吸到相应的磁片18的位置，调节两个支撑脚6的角度后，用N形定位夹15固定弧形通口Ⅱ13与固定杆14；再将转动杆24插入固定片Ⅰ21与固定片Ⅱ22的中心圆形通口23内，再在固定片Ⅱ22上开的制动孔31内装入制动棒8，将线27缠绕在定位环26上，在线27的底端连接的挂钩上挂上弹簧测力计29，在弹簧测力计29的底端挂钩连接带挂环的重物3；将重物3的正下方摆放上沿开有溢水口5的水槽1，将水槽1内注入水或溶液，将溢水口5的下方摆放带有刻度的方形杯2。

[0041] 实施例8

[0042] 实施例3所述的用于物理教学的浮力实验装置，所述的带挂钩的套环25连接弹簧测力计29，所述的弹簧测力计29的底端挂钩连接绳33，所述的绳33的底端连接桶32，所述的桶32在所述的水槽1的溢水口5的下端。

[0043] 先将支杆4内的向下滑动升降杆9调至需要的高度，将磁铁20吸到相应的磁片18的位置，调节两个支撑脚6的角度后，用N形定位夹15固定弧形通口Ⅱ13与固定杆14；再将转动杆24插入固定片Ⅰ21与固定片Ⅱ22的中心圆形通口23内，再在固定片Ⅱ22上开的制动孔31内装入制动棒8，将线27缠绕在定位环26上，在线27的底端连接的挂钩上挂上弹簧测力计29，在弹簧测力计29连接的挂钩的底端连接带挂环的重物3；将重物3的正下方摆放上沿开有溢水口5的水槽1，将水槽1内注入水或溶液，转动杆24上连接带挂钩的套环25，带挂钩的套环25连接弹簧测力计29，弹簧测力计29的底端连接挂钩，所述的挂钩通过绳33连接桶32，所述的桶32在所述的水槽1的溢水口5的下端。

[0044] 实施例9

[0045] 实施例1研究浮力的大小与液体密度的关系：

[0046] 本实施例需要控制V排相同，改变液体密度，测出浮力大小；利用实施例1所示的浮力实验装置，将线完全卷到转动杆上，向右移动制动棒转动杆制动，两个方形水槽中分别装满水和酒精，两个演示弹簧测力计下各挂一个圆柱形铁块Ⅰ，读出重力G，向左移动制动棒，逆时针缓慢转动Z形手柄，直到圆柱形铁块Ⅰ完全浸没在水和酒精中，利用制动棒制动，此时可以观察到两个方形杯中V排相同，读出两个演示弹簧测力计的数值F，根据F浮=G-F分别求出浮力并进行比较，即可得出：V排相同时，液体密度越大，浮力越大。

[0047] 实施例10

[0048] 实施例1研究浮力的大小与物体密度的关系：

[0049] 本实施例需要控制液体密度和V排相同，改变物体密度，测出浮力大小；利用实施例1所示的一种浮力实验装置，本实施例与实施例9不同之处在于：两个水槽中都装满水，两个演示弹簧测力计下分别挂圆柱形铁块Ⅰ和圆柱形铝块，其余操作与实施例9相同，可得出结论：浮力大小与物体密度无关。

[0050] 实施例11

[0051] 实施例1研究浮力的大小与V排的关系：

[0052] 如图4所示，本实施例需要控制液体密度相同，改变V排，测出浮力大小；利用实施例1所示的一种浮力实验装置，水槽中装满水，演示弹簧测力计下挂一个圆柱形铁块Ⅰ，读出弹簧测力计的重力G，逆时针缓慢转动Z形手柄，观察圆柱形铁块Ⅰ逐渐浸入水的过程中，弹簧测力计的示数逐渐减小，根据F浮=G-F可知F浮逐渐增大，观察方形杯中的V排逐渐增大，即可得出：液体密度相同时，V排越大，浮力越大。

[0053] 实施例12

[0054] 实施例1研究浮力的大小与V物（为被测量的重物）的关系：

[0055] 如图4所示，本实施例需要控制液体密度和V排相同，改变V物，测出浮力大小；利用实施例1所示的一种浮力实验装置，水槽中装满水，弹簧测力计下挂一个圆柱形铁块Ⅰ，读出弹簧测力计重力G1，逆时针缓慢转动Z形手柄，直到圆柱形铁块Ⅰ完全浸没在水中，读出演示弹簧测力计的示数F1，顺时针缓慢转动Z形手柄，当圆柱形铁块Ⅰ离开水面后，将圆柱形铁块Ⅰ换成体积质量都大于圆柱形铁块Ⅰ的圆柱形铁块Ⅱ，读出弹簧测力计重力G2，逆时针缓慢转动Z形手柄，使圆柱形铁块Ⅱ缓慢浸入水中，直到水面刚好达到溢水口，此时V排相同，读出弹簧测力计的示数F2，比较F浮1=G1-F1和F浮2=G2-F2,即可得出：浮力大小与V物无关。

[0056] 实施例13

[0057] 实施例1研究浮力的大小与浸入深度的关系：

[0058] 如图4所示，本实施例需要控制液体密度和V排相同，改变浸入深度，测出浮力大小；利用实施例1所示的一种浮力实验装置，水槽中装满水，重物选择为三面分别连接挂钩的长方体铁块，用弹簧测力计分三次挂在不同挂钩上来测量三面分别连接挂钩的长方体铁块，读出重力G，将三面分别连接挂钩的长方体铁块缓慢的部分浸入水中，并保证三次浸入的V排相同，读出示数F，此时三次浸入的深度不同，分别比较三次F浮=G-F，即可得出：浮力大小与部分浸入深度无关；在本实施例的第三次实验的基础上，将三面分别连接挂钩的长方体铁块浸没入水中不同深度，观察到弹簧测力计示数不变，即可得出：浮力大小与浸没深度无关。

[0059] 实施例14

[0060] 实施例1演示浮力产生的原因：

[0061] 如图4所示，利用实施例1所示的浮力实验装置，水槽中装满水，弹簧测力计下挂有被橡皮膜完全包裹住的正方体框架，让正方体框架缓慢的部分浸入与缓慢的全部浸没于水中，同时观察6个面的橡皮膜的凹陷程度，即可得出：浮力是周围液体对物体的向上和向下的压力差，同时也能观察到向上的压力是产生浮力的关键。

[0062] 实施例15

[0063] 实施例1验证阿基米德原理：

[0064] 如图3所示的浮力实验装置，水槽中装满水（酒精），读出圆柱形铁块Ⅱ重G铁和桶重G桶，将圆柱形铁块Ⅱ缓慢浸入水（酒精）中不同深度，记录多组部分浸入和浸没时示数F和G桶+水，即可同时得出F浮=G铁-F和G排=G桶+水-G桶，比较F浮和G排，就能验证阿基米德原理。

[0065] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。