CN108320636A - 一种物理教学用浮力实验设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物理教学用浮力实验设备，包括固定装置、升降装置、实验调节装置，所述固定装置的顶端两侧均设有升降装置；所述固定装置包括底座，所述底座顶端中部设有第一固定座，所述第一固定座内设有实验烧杯，所述第一固定座右侧设有固定在底座顶端的第二固定座，所述第二固定座内设有接水杯，所述实验烧杯右端顶部通过连接管连通接水杯，所述底座左右两侧均设有固定块；所述升降装置均包括套筒，所述套筒均固定在固定块的顶端，所述套筒内的中部均设有齿轮。本发明能够防止实验过程中弹簧测力计发生晃动，使测得的实验数据更加精确，操作简单、使用方便，便于教师的课堂教学，使教学效果更佳。
Description
技术领域
本发明涉及教学用具技术领域，尤其涉及一种物理教学用浮力实验设备。
背景技术
物体的浮力定律，又称阿基米德定律，根据阿基米德原理，浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受重力，它是物理学上的一个非常重要的定律。因此，浮力实验是是中学生应该了解掌握的基本实验。但是在实际理论教学中这个定律比较抽象，也是不易理解的，为了加深理解，教师往往制作各种各样的教具，来计算物体所排出液体的重量，所用教具一般包括重物、烧杯、接水容器和弹簧测力计等。然而在实际操作过程中，由于所用到的工具不专业，测量时的误差较大，可视性也不好，教学效果较差，给学生认知带来误区。
经检索，中国专利申请号CN107342002A公开了一种物理教学用浮力实验设备，包括重物、弹簧测力计和用于盛放液体的容器，还包括升降装置，升降装置包括基座、安装杆、支撑架、第一驱动组件和安装箱，支撑架底端连接在基座上，安装杆两端分别可拆卸连接在支撑架上，安装杆上设置有滑轮，安装箱设置在基座上，第一驱动组件设置在安装箱上，第一驱动组件包括第一转轴、线卷和第一摇手柄，线卷固定在第一转轴上，第一转轴可转动设置在安装箱中，第一转轴一端穿出安装箱壳壁和第一摇手柄可拆卸连接，弹簧测力计顶部连接有连接绳，连接绳另一端绕过滑轮后和线卷相连。
现有的物理教学用浮力实验设备存在以下不足之处：对于弹簧测力计的固定不足，在进行实验时仍然会发生晃动，这会导致弹簧测力计的示数不稳定，得出的最终结果不精确，不便于教师的课堂教学。因此，亟待设计一种物理教学用浮力实验设备，用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物理教学用浮力实验设备，具备能够防止实验过程中弹簧测力计发生晃动，使测得的实验数据更加精确，整体装置操作简单、使用方便，便于教师的课堂教学，使教学效果更佳的优点，解决了现有装置对弹簧测力计的固定不够，使测得数据不精确，影响教学的效果，不便于教师教学的问题。
根据本发明实施例的一种物理教学用浮力实验设备，包括固定装置、升降装置、实验调节装置，所述固定装置的顶端两侧均设有升降装置；
所述固定装置包括底座，所述底座顶端中部设有第一固定座，所述第一固定座内设有实验烧杯，所述第一固定座右侧设有固定在底座顶端的第二固定座，所述第二固定座内设有接水杯，所述实验烧杯右端顶部通过连接管连通接水杯，所述底座左右两侧均设有固定块；
所述升降装置均包括套筒，所述套筒均固定在固定块的顶端，所述套筒内的中部均设有齿轮，两个所述齿轮均套设在转动轴上且两个齿轮均与转动轴固定连接，两个所述转动轴的一端均通过轴承固定在套筒的侧壁上，两个所述转动轴的另一端均贯穿套筒的另一侧壁且端头处与第一转动把手连接，两个所述齿轮均啮合连接有呈竖直设置的齿条，两个所述齿条的顶端均贯穿套筒顶壁与连杆固定连接，两个所述齿条远离齿轮的一侧均设有多个限位槽，两个所述套筒的一侧中部均设有与限位槽相匹配的限位块，两个所述限位块均插入齿条上的限位槽内；
所述实验调节装置包括顶板，所述顶板的底端两侧均与连杆顶端相连，所述顶板底端中部设有套块，所述套块底端两侧均设有夹板，两个所述夹板之间设有弹簧测力计，所述弹簧测力计的底端连接有实验块，所述弹簧测力计顶端中部设有连接块，所述连接块顶端连接有螺纹柱，所述螺纹柱依次贯穿套块、顶板并伸出顶板的顶壁与第二转动把手相连，所述顶板与套块内均设有与螺纹柱相匹配的螺纹通孔。
在上述方案基础上，所述固定装置还包括橡胶垫，所述橡胶垫固定在底座与其两侧的固定块底端。
在上述方案基础上，所述第一固定座内设有与实验烧杯尺寸相匹配的第一固定槽，所述第二固定座内设有与接水杯尺寸相匹配的第二固定槽。
在上述方案基础上，所述齿条的底部均伸入缓冲座内，所述缓冲座均贯穿套筒底壁并伸入固定块内，所述缓冲座内均设有卡块，所述卡块内均固定有第一弹簧，所述第一弹簧的顶端均固定在齿条的底端中部。
在上述方案基础上，所述齿条远离齿轮的一侧与套筒侧壁之间均设有支撑柱，所述支撑柱的顶端均与限位块相抵，所述支撑柱的底端均固定在套筒内的底壁上。
在上述方案基础上，所述螺纹柱底端中部连接有圆球，所述圆球设在连接块顶部的圆孔内。
在上述方案基础上，所述弹簧测力计顶部左右两侧均固定有滑块，两个所述滑块均伸入夹板内侧壁的滑槽内，两个所述滑槽的底端均固定有第二弹簧，两个所述第二弹簧的顶端均固定在滑块的底端中部。
在上述方案基础上，所述第二转动把手的外侧设有一圈套环，所述套环通过两个呈对称设置的连接件与第二转动把手固定连接。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
1、弹簧测力计固定在夹板之间，装置首先通过升降装置进行整体的高度调节，再通过实验调节装置完成最终的实验操作，通过螺纹柱带动连接板，使弹簧测力计向下移动，弹簧测力计两侧的滑块与夹板内侧的滑槽以及第二弹簧的共同作用，使弹簧测力计始终保持稳定，能够保证测得数据的精确性，使教学效果更佳；
2、通过橡胶垫使整体装置在实验台上更稳固，调节升降装置的方式简单便捷，通过转动套环即可完成实验调节装置的操作；整个装置能够防止实验过程中弹簧测力计发生晃动，使测得的实验数据更加精确，操作简单、使用方便，便于教师的课堂教学，使教学效果更佳。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种物理教学用浮力实验设备的结构示意图；
图2为本发明提出的一种物理教学用浮力实验设备的升降装置结构示意图；
图3为本发明提出的一种物理教学用浮力实验设备的弹簧测力计与夹板连接示意图；
图4为本发明提出的一种物理教学用浮力实验设备的第二转动把手俯视图。
图中：1-底座、2-固定块、3-橡胶垫、4-第一固定座、5-第二固定座、6-实验烧杯、7-接水杯、8-连接管、9-套筒、10-连杆、11-第一转动把手、12-限位槽、13-转动轴、14-齿轮、15-齿条、16-缓冲座、17-插杆、18-卡块、19-第一弹簧、20-支撑柱、21-顶板、22-套块、23-夹板、24-弹簧测力计、25-实验块、26-螺纹柱、27-第二转动把手、28-圆球、29-连接块、30-滑块、31-第二弹簧、32-套环、33-连接件、34-限位块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-4，一种物理教学用浮力实验设备，包括固定装置、升降装置、实验调节装置，所述固定装置的顶端两侧均设有升降装置；固定装置包括底座1，底座1顶端中部设有第一固定座4，第一固定座4内设有实验烧杯6，第一固定座4右侧设有固定在底座1顶端的第二固定座5，第二固定座5内设有接水杯7，实验烧杯6右端顶部通过连接管8连通接水杯7，底座1左右两侧均设有固定块2；升降装置均包括套筒9，套筒9均固定在固定块2的顶端，套筒9内的中部均设有齿轮14，两个齿轮14均套设在转动轴13上且两个齿轮14均与转动轴13固定连接，两个转动轴13的一端均通过轴承固定在套筒9的侧壁上，两个转动轴13的另一端均贯穿套筒9的另一侧壁且端头处与第一转动把手11连接，两个齿轮14均啮合连接有呈竖直设置的齿条15，两个齿条15的顶端均贯穿套筒9顶壁与连杆10固定连接，两个齿条15远离齿轮14的一侧均设有多个限位槽12，两个套筒9的一侧中部均设有与限位槽12相匹配的限位块24，两个限位块24均插入齿条15上的限位槽12内，在升降操作完成后进行限位；实验调节装置包括顶板21，顶板21的底端两侧均与连杆10顶端相连，顶板21底端中部设有套块22，套块22底端两侧均设有夹板23，两个夹板23之间设有弹簧测力计24，弹簧测力计24的底端连接有实验块25，弹簧测力计24顶端中部设有连接块29，连接块29顶端连接有螺纹柱26，螺纹柱26依次贯穿套块22、顶板21并伸出顶板21的顶壁与第二转动把手27相连，顶板21与套块22内均设有与螺纹柱26相匹配的螺纹通孔。
固定装置还包括橡胶垫3，橡胶垫3固定在底座1与其两侧的固定块2底端，使装置与实验台的接触摩擦力增大，第一固定座4内设有与实验烧杯6尺寸相匹配的第一固定槽，第二固定座5内设有与接水杯7尺寸相匹配的第二固定槽，实验烧杯6与接水杯7能够被稳固的固定在底座1顶端；齿条15的底部均伸入缓冲座16内，缓冲座16均贯穿套筒9底壁并伸入固定块2内，缓冲座16内均设有卡块18，卡块18内均固定有第一弹簧19，第一弹簧19的顶端均固定在齿条15的底端中部，通过第一弹簧19的缓冲作用，使齿条15的向下运动平稳，保证升降装置的平稳；齿条15远离齿轮14的一侧与套筒9侧壁之间均设有支撑柱20，支撑柱20的顶端均与限位块34相抵，支撑柱20的底端均固定在套筒9内的底壁上；螺纹柱26底端中部连接有圆球28，圆球28设在连接块29顶部的圆孔内，螺纹柱26在转动时，通过圆球28与圆孔的作用，使螺纹柱26在转动的情况下推动连接块29移动；弹簧测力计24顶部左右两侧均固定有滑块30，两个滑块30均伸入夹板23内侧壁的滑槽内，两个滑槽的底端均固定有第二弹簧31，两个第二弹簧31的顶端均固定在滑块30的底端中部，通过第二弹簧31的缓冲作用，使弹簧测力计24的移动过程变得平稳，使测的结果更精确；第二转动把手27的外侧设有一圈套环32，套环32通过两个呈对称设置的连接件33与第二转动把手27固定连接，方便操作者使用，通过转动套环32即可带动第二转动把手27进行转动。
使用时，首先向实验烧杯6内注液体，使液体的液面低于连接管8与实验烧杯6连接处的高度，然后将实验烧杯6放入第一固定座4内，接水杯7放入第二固定座5内，实验块25固定在弹簧测力计24的下方；完成后先通过升降装置将实验块25的高度调至实验烧杯6的上方且不与实验烧杯6内液体接触的位置，具体操作通过同时转动套筒9侧壁外的第一转动把手11，带动转动轴13转动，转动轴13使套筒9内的齿轮14转动，齿轮14带动齿条15向下运动，齿条15底端带动插杆17在缓冲座16内下降，插杆17挤压卡块18内的第一弹簧19，至指定位置时，将限位块34通过套筒9上的通口插入齿条15上的限位槽12内，完成对齿条15的定位固定，此时支撑柱20起到了支撑的作用；然后转动套环32，套环32带动第二转动把手27转动，使螺纹柱26向下转动，在连接块29顶部圆孔与螺纹柱26底端的圆球28作用下，螺纹柱26使连接块29向下移动，使弹簧测力计24下移，滑块30在夹板23的滑槽内滑动并压缩第二弹簧31，使弹簧测力计24下方的实验块25进入实验烧杯6的液体内，部分液体通过连接管8进入接水杯7中，记录此时弹簧测力计24的示数与接水杯7内的液体体积，然后更换不同重量或者不同体积的实验块25进行下一组对比实验，或者更换实验烧杯6内的液体进行不同密度液体对同一实验块25的浮力实验，整个过程操作简单、实验效果明显，弹簧测力计24不会晃动，保证了实验结果的精确，便于教师的教学。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种物理教学用浮力实验设备，其特征在于：包括固定装置、升降装置、实验调节装置，所述固定装置的顶端两侧均设有升降装置；
所述固定装置包括底座(1)，所述底座(1)顶端中部设有第一固定座(4)，所述第一固定座(4)内设有实验烧杯(6)，所述第一固定座(4)右侧设有固定在底座(1)顶端的第二固定座(5)，所述第二固定座(5)内设有接水杯(7)，所述实验烧杯(6)右端顶部通过连接管(8)连通接水杯(7)，所述底座(1)左右两侧均设有固定块(2)；
所述升降装置均包括套筒(9)，所述套筒(9)均固定在固定块(2)的顶端，所述套筒(9)内的中部均设有齿轮(14)，两个所述齿轮(14)均套设在转动轴(13)上且两个齿轮(14)均与转动轴(13)固定连接，两个所述转动轴(13)的一端均通过轴承固定在套筒(9)的侧壁上，两个所述转动轴(13)的另一端均贯穿套筒(9)的另一侧壁且端头处与第一转动把手(11)连接，两个所述齿轮(14)均啮合连接有呈竖直设置的齿条(15)，两个所述齿条(15)的顶端均贯穿套筒(9)顶壁与连杆(10)固定连接，两个所述齿条(15)远离齿轮(14)的一侧均设有多个限位槽(12)，两个所述套筒(9)的一侧中部均设有与限位槽(12)相匹配的限位块(24)，两个所述限位块(24)均插入齿条(15)上的限位槽(12)内；
所述实验调节装置包括顶板(21)，所述顶板(21)的底端两侧均与连杆(10)顶端相连，所述顶板(21)底端中部设有套块(22)，所述套块(22)底端两侧均设有夹板(23)，两个所述夹板(23)之间设有弹簧测力计(24)，所述弹簧测力计(24)的底端连接有实验块(25)，所述弹簧测力计(24)顶端中部设有连接块(29)，所述连接块(29)顶端连接有螺纹柱(26)，所述螺纹柱(26)依次贯穿套块(22)、顶板(21)并伸出顶板(21)的顶壁与第二转动把手(27)相连，所述顶板(21)与套块(22)内均设有与螺纹柱(26)相匹配的螺纹通孔。
2.根据权利要求1所述的一种物理教学用浮力实验设备，其特征在于：所述固定装置还包括橡胶垫(3)，所述橡胶垫(3)固定在底座(1)与其两侧的固定块(2)底端。
3.根据权利要求1所述的一种物理教学用浮力实验设备，其特征在于：所述第一固定座(4)内设有与实验烧杯(6)尺寸相匹配的第一固定槽，所述第二固定座(5)内设有与接水杯(7)尺寸相匹配的第二固定槽。
4.根据权利要求1所述的一种物理教学用浮力实验设备，其特征在于：所述齿条(15)的底部均伸入缓冲座(16)内，所述缓冲座(16)均贯穿套筒(9)底壁并伸入固定块(2)内，所述缓冲座(16)内均设有卡块(18)，所述卡块(18)内均固定有第一弹簧(19)，所述第一弹簧(19)的顶端均固定在齿条(15)的底端中部。
5.根据权利要求1所述的一种物理教学用浮力实验设备，其特征在于：所述齿条(15)远离齿轮(14)的一侧与套筒(9)侧壁之间均设有支撑柱(20)，所述支撑柱(20)的顶端均与限位块(34)相抵，所述支撑柱(20)的底端均固定在套筒(9)内的底壁上。
6.根据权利要求1所述的一种物理教学用浮力实验设备，其特征在于：所述螺纹柱(26)底端中部连接有圆球(28)，所述圆球(28)设在连接块(29)顶部的圆孔内。
7.根据权利要求1所述的一种物理教学用浮力实验设备，其特征在于：所述弹簧测力计(24)顶部左右两侧均固定有滑块(30)，两个所述滑块(30)均伸入夹板(23)内侧壁的滑槽内，两个所述滑槽的底端均固定有第二弹簧(31)，两个所述第二弹簧(31)的顶端均固定在滑块(30)的底端中部。
8.根据权利要求1所述的一种物理教学用浮力实验设备，其特征在于：所述第二转动把手(27)的外侧设有一圈套环(32)，所述套环(32)通过两个呈对称设置的连接件(33)与第二转动把手(27)固定连接。
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