CN108597321A - 水流、水压多用演示仪器 - Google Patents
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Abstract
水流、水压多用演示仪器技术领域：水流、水压演示仪器是一款类比电流、电压的教学仪器，主要应用于初中物理教学。技术问题：一、是否可视性。二、水压的可控性。三、涡轮的能否持续转动。四、组装是否方便性。五、排水是否方便。技术方案：三、具体方案：1、全部使用透明硬PVC管制成，可视性强。2、上方阀门和潜水泵的组合，为提供可控制(稳定的)水压。3、为使下方涡轮持续转动，在钢性车轴一端插入四叶螺旋桨，露出钢性车轴2到3毫米，然后用直径稍微大于四叶螺旋桨直径的弹性塑料套把四叶螺旋桨固定在约10毫米区间内转动。4、各元件之间均可以直接插入，不用焊接和涂胶，便于组装和维修。主要用途：初中物理电流、电压的类比教学。
Description
技术领域：
水流、水压演示仪器是一款类比电流、电压学习的教学仪器，主要应用于初中物理电学的教学。
背景技术：
目前，在电流、电压的教学过程中，由于电流、电压非常抽象，而且学生看不见电流和电压的形成过程，所以对电流、电压是如何形成的都感到非常困惑。然而，水流、水压的形成与电流、电压的形成非常类似，如果能制作出水流、水压的演示仪器，进行类比教学，不但能解决教学中的困惑，而且能激发学生的学习兴趣。
发明内容：
技术问题：水流、水压演示仪器，存在关键技术问题是：一、可视性：现在的水管大多数为不透明，不能直接观察。二、水压的可控性：如何使左右两侧有稳定的水压、可控制的水压。三、涡轮的持续转动：如何使下方的涡轮持续转动。四、组装的方便性：如何快速方便的组装、检查。五、排水：实验完成后，如何把装置中的水快速排出。
技术方案：
一、科学原理：
1、p＝ρ液gh、F＝pS是水压形成的原理。
2、连通器的原理和应用：由于装置左右两侧上端开口、底部连通，符合连通器的定义，所以此装置还可以演示连通器的定特点和应用——喷泉的形成；
3、能的转化：重力势能和动能、电能和重力势能都存在相互转化。
二、科学方法：
1、类比法：类比一、电压与水压：电源(干电池)提供电压，抽水机提供水压。
类比二、灯泡与涡轮：灯亮代表有电流通过，涡轮转代表有水流通过。
类比三、开关与阀门：控制电流、水流通和断。
类比四、导线和水管：连接电路和水路各元件。
2、转换法：通过涡轮的是否转动判断是否有水流形成。
三、具体方案：
1、全部使用透明硬PVC管制成，可视性强、组装简单、不易摔碎。
2、上方阀门和潜水泵的组合，为提供可控制(稳定的)水压和涡轮持续转动提供了保证。
3、为使下方涡轮持续转动，除了要有稳定水压和形成通路外，对涡轮的安装也至关重要，在钢性车轴一端插入四叶螺旋桨，露出钢性车轴2到3毫米，然后用直径稍微大于四叶螺旋桨直径的弹性塑料套把四叶螺旋桨固定在约10毫米区间内转动。
4、各元件之间均可以直接插入，不用焊接和涂胶，便于组装和维修。
5、下方添加的T形管和阀门，为实验完毕后的排水提供了方便。
6、由于装置左右两侧上端开口、底部连通，符合连通器的定义，所以此装置还可以演示连通器的定特点和应用————喷泉的形成。
7、此装置还可以演示能量的转化。
有益效果：通过水流、水压的形成与电流、电压的形成进行类比教学，不但能帮助学生理解电压、电流的抽象概念，而且能激发学生的学习兴趣，同时能加深学生对压强、压力、能量转化的认识；对连通器的定义、特点和应用的理解。
附图说明：
图1是水流、水压形成的原理图。
图2是电流、电压形成的实物图。
图3是电流、电压形成的电路图。
具体实施方式：
一、把右侧阀门打开，然后从左侧容器注入水到一定高度(右侧容器中水刚好超过潜水泵小孔)，观察到左右两侧的液面相平，说明左右两侧无水压(根据p＝ρgh和F＝ps分析)，无论打开还是关闭右侧的阀门(即是否形成通路)，观察下方的涡轮，发现涡轮不转动，说明此时无水流形成。
二、关闭右侧阀门，往左侧容器内加入一定量的水。观察发现左右两侧液面有明显的高度差，说明左右两侧有水压(根据p＝ρgh和F＝ps分析)，观察下方的涡轮，发现涡轮不转到，说明此时无水流形成，说明水压不是形成水流的唯一条件。
三、打开右侧阀门，继续观察下方的涡轮，发现涡轮转动，说明此时有水流形成。所以打开开关形成通路是形成水流的条件。
四、接通潜水泵的电源，并调节上方的阀门，使左右两侧的水位保持不变，即压力差保持不变，从而提供稳定的水压。继续观察下方的涡轮，发现涡轮持续转动，从而形成持续的水流。
五、综上所述：要形成水流需要两个条件：(一)有水压；二、形成通路
六、继续观察右侧出水口有往外喷水的感觉。
七、更换下方的装置(由粗换成细的)，观察涡轮，发现涡轮的转速变快。
八、实验完成后，打开下方开关，把水放到水桶。
Claims (5)
1.一种用于初中物理教学的水流、水压多用演示仪器，其特征在于，全部用透明PVC硬管连接，连接部分均为直插式，无需焊接或涂胶，并固定在木板上。
2.如权利要求1所述的水流、水压多用演示仪器，其特征在于其上部有潜水泵和可调阀门组成。
3.如权利要求1所述的水流、水压多用演示仪器，其特征在于其底部有长约100毫米的钢性车轴，其一端插入了四叶螺旋桨露出钢性车轴2到3毫米，然后用直径稍微大于四叶螺旋桨直径的弹性塑料套把四叶螺旋桨固定在约10毫米区间内转动。
4.如权利要求1所述的水流、水压多用演示仪器，其特征在于底部有一个透明塑料三通和阀门组合，阀门处连接软水管。
5.如权利要求1所述的水流、水压多用演示仪器，其特征在于其左右两侧有两个相同的透明容器，存在一定高度差，主要是产生水压、水流，主要依据是p＝ρ液gh、F＝pS。
Priority Applications (1)
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| CN201810369484.5A CN108597321A (zh) | 2018-04-14 | 2018-04-14 | 水流、水压多用演示仪器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108597321A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111312042A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-19 | 崔菡 | 一种欧姆定律电学实验设备 |
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2018
- 2018-04-14 CN CN201810369484.5A patent/CN108597321A/zh active Pending
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