CN109345922A - 一种中学物理浮力学习实验设备 - Google Patents

Abstract

一种中学物理浮力学习实验设备，设计一种实验设备，在所述筒体外侧壁上设有开口，在所述筒体外侧壁上的开口内设有数个与所述开口两内侧壁过盈配合的插接板，在所述数个插接板外侧均设有可拆卸的缩口式漏嘴，在所述筒体下部设有底部收纳槽，所述筒体上部设有支架，在所述支架上挂放有弹簧测力计，在所述弹簧测力计下部设有收紧套绳；通过本发明，以多腔体对比实验的方式形象的展示不同情形下的浮力规律，具有很强的对比性和直观性，通过对比实验可以加深学生对浮力知识的理解，提高学生动手操作能力和学生学习兴趣，相较于传统的浮力实验设备，本发明采用木桶式容器提高了实验数据测量的准确性和操作的便捷性。

Description

一种中学物理浮力学习实验设备

技术领域

本发明涉及一种教学装置，尤其是涉及一种高中物理浮力学习实验设备。

背景技术

物理是一门理论性与实践性很强的学科，对于大多数学生来说，学好物理非常不容易，但就学生的心理特征与认知规律来说，他们的学习活动最容易从兴趣出发，最容易被兴趣左右。研究表明，人们在面对自己感兴趣的事物时，记忆效果明显提升。物理学习中，很多定律都离不开实验演示，在实验演示中，让学生自己动手完成实验，验证物理学习中各个定律，在动手实验的过程中，使物理学习具有的趣味性，有助于促进学生积极主动地学习物理，进而提升教学效果，使得物理教学达到事半功倍的效果。

物体的浮力定律，又称阿基米德定律，是物理学上的一个非常重要的定律。物理学习中，浮力现象是物理课程中的重点内容，溶液产生浮力的原因以及影响浮力的因素始终是教学的难点。根据浮力定律的公式F_浮＝G_排＝ρ_液V_排g，通过公式可得出物体的浮力大小与溶液的密度和物体排开溶液的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。理论知识虽然简单，但是基于此理论基础衍生出来的相关题目却常常使学生晕头转向，例如常见的一些浮力题目：体积相同的三个小球塑料球、铁球、木球浸入在水中，待它们静止后，它们受到的浮力谁大？两个体积相同的铁球分别放置在水和水银中，受到的浮力谁大？质量相同的铜、铁、铝三块金属，投入水银中后受到的浮力大小关系是什么？……等等等等，此时浮力知识就显得千变万化、晦涩难懂，教师讲学，学生也理解比较吃力，针对各个情形下的浮力现象最直观的学习方法就是实验验证，然而在当前物理教学中还没有将具体实际例子放在课堂上加深学生对浮力现象理解的教学装置，一是没有相应针对各种浮力情形的浮力实验装置，二是教师或学生因为操作繁琐放弃实验探究，导致浮力学习只能停留在课本上，无法具体操作，导致教学效率低下，甚至一些学生采用死记硬背的方式，学生对于浮力定律的理解不够深刻，就会造成解题思路错误，导致丢分的现象，学生无法真正理解浮力现象，无法将理论应用到实际解题与实验设计中，对物理学习效果造成很大的影响。

目前物理中研究浮力现象的实验装置比较简单，操作比较麻烦，可视性不好，实验装置仅仅只能演示一种物体的浮力效应，如果需要演示其他物体浮力状态，则需要进行反复操作、分次进行，浪费实验时间，并且对于物理浮力现象的演示效果不够直观明显，对于提升物理浮力实验现象的教学效果不明显，演示结果给学生的印象不深刻，对于提高物理学习效果帮助不大。目前，在物理浮力现象演示的实验中还存在一些问题，如下：

1、传统的物理浮力现象的实验过程中使用的用具主要包括：各种配重物、弹簧测力计、烧杯、天平等等，实验器具比较琐碎，而且实验器具零散放置，没有一体式、整体化放置的浮力实验装置，实验演示器材找寻、管理及携带非常不便；

2、传统的物理浮力实验所用的实验器材比较单一，无法满足各种情形下浮力实验演示，如等质量不同物体漂浮状态受到浮力大小的判断及演示、等体积不同物体漂浮状态受到浮力大小的判断及演示、等质量不同物体沉入液体状态受到浮力大小的判断及演示以及等体积不同物体沉入液体状态受到浮力大小的判断及演示，学生无法针对不同情形下浮力现象进行全面学习，实验方式比较单一，学生无法全面、深入的理解浮力知识。

3、目前的使用的物体浮力现象的演示装置只能实现单独一种类型的重物在溶液中的浮力演示，对于演示不同物体在溶液里漂浮物体所受浮力大小的演示以及相同物体不同体积下的浮力实验中，需要不断的更换重物种类，操作麻烦，不能同时进行，不能灵活的进行不同种类的浮力现象同步、对比实验演示，因此不能形成对比实验，学生无法通过对比实验直观学习浮力知识，致使学生不能灵活深刻的理解和掌握阿基米德定律，导致物理教学效果较差。

4、当前使用量筒或烧杯等实验用具对于排开液体体积的测量非常不便，目前普遍采用的方式有两种：

(1)一是观察量筒或烧杯上液面位置刻度变化来计算排开液体的体积，但是浮力演示过程中，溶液液面平稳程度不好控制，需要等待液面静止才能较为准确测量，使得实验进程减缓，浪费时间，而且液面变化幅度容易较小不利于读数，液面变化幅度过大容易洒漏，而且读数时也容易因实验人员读数姿势问题产生较大实验偏差，容易导致实验数据不准确，进而影响实验结果甚至演示得到错误的错误的实验结果，给学生带来误导，不利于浮力知识学习；以及变化幅度不利于浮力浮力实验演示的进行；

(2)二是将烧杯底部一侧垫放一物块，使得烧杯倾斜，在烧杯嘴部下方放置小桶，从而实现浮力演示时配重物落入溶液过程中溢出的溶液流入小桶内，然而这种实验方式存在诸多不便：第一，需要保证烧杯倾斜放置时液面刚好处于与烧杯嘴处持平，溶液不能低于烧杯嘴处，这就对垫块的高度、放置位置具有严格的要求，使得实验操作较为困难，学生不好控制；第二，烧杯倾斜放置，底部垫块不稳定，极易发生晃动，导致烧杯滑落使得实验无法进行；第三，量筒应贴在烧杯侧壁，烧杯受力不稳定容易错位和滑动，导致溶液溢出过程中极易发生洒漏，导致实验测量不准确，影响实验准确性；

5、在使用弹簧测力计时，通常是教师或学生手持弹簧测力计，在测量过程中，弹簧测力计不能固定，无法通过提拉弹簧测力计准确控制弹簧测力计下部吊挂的配重物的高度位置，手部长时间提拿容易疲劳，而且手持弹簧测力计也会造成读数不便，容易产生读数误差，影响实验准确性；

6、在进行浮力现象中物体所受浮力只与物体排开溶液的体积有关的实验验证时，将浮力排出的溶液需要专门盛放进单独的容器内，这样的操作非常不方便，容易使溶液洒漏，而且需要再次进行浮力实验时，由于洒漏，往往需要再次补充溶液，增加实验步骤与实验时长，降低教学效率；

7、传统浮力实验器具中都是采用细线将配重物捆绑再悬挂于弹簧测力计下方，然而采用细线捆绑配重物比较繁琐，细线捆绑若缠绕线圈过少，配重物容易掉落，细线捆绑过多操作繁琐且浪费实验时间，而且采用细线捆绑容易产生死结，操作非常不便。

8、实验中使用各种各样的实验器皿，完成使用后器皿的清洁尤为重要，因为清洁不彻底不仅会对后续的实验结果产生影响，还会对器皿的使用寿命造成影响，然而目前实验器皿清洁采用的清洗液清洗效果不佳，使得容器内部残留气味，甚至长时间存放导致实验器皿发霉发臭。

综上，目前，在物理浮力现象的教学演示中，物理浮力现象的演示实验的教学效果不佳，而且实验器具比较单一，效果不好，学生无法真正理解浮力现象，还存在诸多问题以待解决，因此，急缺一种整体化、一体式物理浮力实验演示装置，实现等质量不同物体漂浮状态受到浮力大小的判断及演示、等体积不同物体漂浮状态受到浮力大小的判断及演示、等质量不同物体沉入液体状态受到浮力大小的判断及演示以及等体积不同物体沉入液体状态受到浮力大小的判断及演示等不同情形下全面的物体受到的浮力状态对比演示装置，因此，有必要提出一种物理浮力现象的实验装置，解决上述问题，具有极大的教学意义和使用价值。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种高中物理浮力学习实验设备，以多腔体对比实验的方式形象的展示不同情形下的浮力规律，具有很强的对比性和直观性，通过对比实验可以加深学生对浮力知识的理解，提高学生动手操作能力和学生学习兴趣，相较于传统的浮力实验设备，本发明采用木桶式容器提高了实验数据测量的准确性和操作的便捷性，通过本发明，可简单有效的进行物理浮力实验的全方面演示教学，不仅为教师的教学提供了便利，提高了教学质量，而且为学生学习浮力进行清楚直接的演示教学，对于提高学生物理学习兴趣和学生动手实验能力以及教学质量的提高具有极大的积极效益。

实现本发明的技术方案如下：

一种高中物理浮力学习实验设备，包括筒体、支架和弹簧测力计，在所述筒体外侧壁两侧分别设有相对应的开口，在所述筒体外侧壁上的开口内设有数个与所述开口两内侧壁过盈配合的插接板，在所述数个插接板外侧均设有可拆卸的缩口式漏嘴，在所述筒体下部设有底部收纳槽，所述筒体上部设有支架，在所述支架上挂放有弹簧测力计，在所述弹簧测力计下部设有收紧套绳。

所述的高中物理浮力学习实验设备，在所述筒体内设有两十字交叉的隔板，所述两十字交叉的隔板将所述筒体内部分隔为数个溶液腔，在所述筒体内的数个溶液腔外壁上均设有开口，在所述开口上设有数块与所述开口过盈配合的插接板，在所述两十字交叉的隔板中部设有插孔，在所述插孔内插接有挂放架，在所述挂放架下部挂放有与所述数个溶液腔相对应的弹簧测力计。

所述的高中物理浮力学习实验设备，在所述筒体上的开口的两内壁上均设有凸起棱，在所述数个插接板两侧壁上均设有与所述开口两内壁上的凸起棱相适配的内凹滑槽，所述插接板通过两侧的内凹滑槽与开口两内壁上的凸起棱进行间隙配合。

所述的高中物理浮力学习实验设备，在所述数个插接板外表面上部均设有弧形插槽，在所述缩口式漏嘴尾部设有与所述弧形插槽相适配的弧形插接头，所述缩口式漏嘴通过尾部的弧形插接头与插接板外表面上的弧形插槽进行插接配合。

所述的高中物理浮力学习实验设备，在所述筒体下部设有插杆，在所述底部收纳槽中部设有与所述筒体下部的插杆相适配的穿孔，在所述底部收纳槽上的穿孔底部设有扩径卡槽，所述底部收纳槽通过穿孔插接在筒体下部的插杆上部，在所述插杆下部设有与所述底部收纳槽上穿孔底部的扩径卡槽相适配的扩径挡板，所述底部收纳槽通过插杆底部的扩径挡板卡挡在插杆上。

所述的高中物理浮力学习实验设备，在所述底部收纳槽外侧面上设有数个凹槽，在所述数个凹槽内均设有收纳盒，在所述数个收纳盒内装放有配重物实验组。

所述的高中物理浮力学习实验设备，所述的配重物实验组19包括：相同质量的木块和蜡块、相同体积的木块和蜡块、相同质量的铁块和铜块和相同体积的铁块和铜块。

所述的高中物理浮力学习实验设备，所述的支架由横杆、抽拉内杆、支杆和底板组成，在所述底板上表面中部设有与所述筒体相适配的卡放槽，在所述底板上表面上的卡放槽两侧分别设有插接头，所述支杆通过插接头插接卡放在底板上，在所述两支杆内设有与所述支杆间隙配合的抽拉内杆，在所述抽拉内杆上设有按压式卡珠，在所述支杆上设有数个与所述抽拉内杆上的按压式卡珠相适配的限位孔，在所述两抽拉内杆上部设有横杆，在所述横杆上设有数个挂钩，在所述挂钩上挂放有弹簧测力计。

所述的高中物理浮力学习实验设备，所述的收紧套绳由松紧绳和数根套绳组成，在所述松紧绳的一端设有环口，所述松紧绳的另一端穿过松紧绳一端的环口形成环形松紧口，所述松紧绳穿出环口的另一端挂接在弹簧测力计上，在所述形成环形松紧口的松紧绳下部设有数根套绳，所述数根套绳的两端分别与所述环形松紧口的松紧绳两侧边固定，所述数根套绳根据需要可分别“十字形”交叉或“*”形交叉。

所述的高中物理浮力学习实验设备，所述的挂放架由上杆、下杆、转轴和支撑杆组成，在所述上杆下部设有下杆，在所述上杆和下杆中部设有转轴，所述上杆和下杆通过转轴进行活动连接，在所述上杆和下杆的两端均设有挂放杆，所述弹簧测力计通过挂放杆分别挂放在上杆和下杆两端，在所述转轴下部设有卡接口，所述支撑杆通过卡接口与所述上杆和下杆进行固定支撑。

本发明的有益效果是：本发明所述的一种高中物理浮力学习实验设备，以多腔体对比实验的方式形象的展示不同情形下的浮力规律，具有很强的对比性和直观性，通过对比实验可以加深学生对浮力知识的理解，提高学生动手操作能力和学生学习兴趣，相较于传统的浮力实验设备，本发明采用木桶式容器提高了实验数据测量的准确性和操作的便捷性，本发明将晦涩难懂的物理理论知识以实物实验的方式展示出来，大大加深学生记忆和理解，对于提高学生物理学习兴趣和学生动手实验能力以及教学质量的提高具有极大的积极效益。

通过设置横杆、抽拉内杆、支杆和底板，可实现弹簧测力计的固定支撑，弹簧磁力计的支撑，使在物体本身重物与物体所受浮力过程中，弹簧测力计的读数更加准确，避免手提弹簧测力计测会因手部晃动等原因造成弹簧测力计读数出现误差；

通过在实验用的筒体外表面设置插接板和凸起棱，通过改变插接板插接在凸起棱相配合使筒体的一部分出现缺口，也就是木桶原理中所说的短板，便于液体从插接板出溢出的同时还能保证筒体内剩余液体处于较为平稳的状态，便于弹簧测力计进行读数，减少读数误差对物理浮力定律的实验演示的影响，传统使用烧杯进行实验时，还需要在烧杯底部垫其他物体，以便于烧杯内溶液的溢出，这种操作形式过于繁琐，不好操作，不利于物理浮力实验的进行，同时还能让学生对于木桶原理有所学习与了解，增加实验的趣味性，有助于提升物理浮力的教学效果。

通过在底板的上表面设置卡放槽，可实现筒体的固定卡放，使整个实验进行中，筒体与筒体内部的液体始终保持较为平稳的状态，有利于浮力实验的进行和实验数据的测定，避免在传统浮力实验需要烧杯底部放置垫块，使烧杯内液体溢出的过程中，烧杯容易因垫块不稳定，造成烧杯倾倒、溶液撒漏使得实验无法继续的情况发生。

通过设置插杆和扩径卡槽，可实现筒体与底部收纳槽之间的固定，便于接取物体排开溶液，防止液体撒漏；通过设置弧形插槽以及与其相配应的缩口式漏嘴，可便于在进行浮力实验时，把物体浸入筒体时，缩口式漏嘴便于筒体内溶液的溢出，避免溶液洒漏，造成实验误差，同时再次实验时，不需要添加溶液，能够快速进行浮力实验现象的演示，增加教学效率；

通过设置收纳盒以及收纳盒表面设置称量刻度以及暗把手，可将由缩口式漏嘴溢出的溶液进行收纳，同时能记录排开溶液的体积，暗把手的作用则是便于教师或者学生拿取收纳盒；

通过收紧套绳、环口、松紧绳和套绳组成“网兜式”装载配重物的活扣，可以适应不同体积大小的配重物装载及紧固，同时“网兜式”承载方式直接将配重物放入也避免传统浮力实验采用细线将配重物捆绑导致每次更换配重物时都要重新捆绑的不便，为实验操作带来便利，提高实验效率。

通过设置“一”字形、或“Y”字形、或“十字形”、或“*”形的隔板，从而实现将筒体内部分隔为两腔、三腔、四腔、六腔，在隔板上部设置的挂放架可与筒体的形状同步设计为“一”字形、或“Y”字形、或“十字形”、或“*”形，通过设置挂放架可实现与各溶液腔相对应的各个弹簧测力计的悬挂，可同时进行不同物体在相同溶液中的浮力大小测定，进而研究物体浮力定律，能够同时进行多个实验，对比性明显，使学生对浮力的了解更加直观，有利于提升物理浮力现象的教学效果，避免传统的实验装置分批次单独操作的繁琐。

本发明提供一种用于清洗高中物理浮力学习实验设备的清洗液，具有较佳的清洁去污能力和长时间保持实验器皿无臭味、无霉腐，保障实验器皿的清洁干净，有利于实验器皿的存放和长期使用。

本发明的一种高中物理浮力学习实验设备，在物理浮力现象的演示过程中，可以验证：等质量的不同物体漂浮在同一溶液时所受到的浮力相等，与物体本身的体积与密度无关；等体积的不同物体在同一溶液中漂浮时所受浮力大小不等，且浮力大小与物体的密度成正比；等质量的不同物体浸没在相同溶液时物体的所受浮力大小不等，且浮力与物体的密度成反比；等体积的不同物体浸没在相同溶液时所受的浮力大小相等，此时浮力大小与物体本身的质量与密度无关等浮力规律，将学生在习题中遇到的抽象化的浮力情形以实物形式展现出来，让学生动手实验，以实践的方式探究浮力规律，不仅提高学生动手操作能力，而且增加学习的趣味性，提高学生学习兴趣，将晦涩难懂的理论知识以实物实验的方式展示出来，大大加深学生记忆和理解，对于提高学生物理学习兴趣和学生动手实验能力以及教学质量的提高具有极大的积极效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的筒体结构示意图。

图3是本发明的搅拌上盖结构示意图。

图4是本发明的插接板结构示意图。

图5是本发明的底部收纳槽结构示意图。

图6是本发明的收紧套绳结构示意图。

图7是本发明的多腔筒体结构示意图。

图8是本发明的挂放架结构示意图。

图9是本发明的支架结构示意图。

图中：1.横杆，2.挂钩，3.弹簧测力计，4.抽拉内杆，5.收紧套绳，6.按压式卡珠，7.支杆，8.筒体，9.刻度，10.开口，11.插接板，12.底部收纳槽，13. 底板，14.凸起棱，15.缩口式漏嘴，16.弧形插槽，17.凹槽，18.收纳盒，19. 配重物实验组，20.称量刻度，21.弧形插接头，22.内凹滑槽，23.扩径卡槽， 24.穿孔，25.暗把手，26.扩径挡板，27.插杆，28.挂绳，29.松紧绳，30.套绳， 31.挂放架，32.挂放杆，33.支撑杆，34.隔板，35.溶液腔，36.插孔，37.转轴， 38.直杆，39.卡接口，40.限位孔，41.卡放槽，42.插接头。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

结合附图1～9所给出的高中物理浮力学习实验设备，在所述筒体8外侧壁上设有开口10，在所述筒体8外侧壁上的开口10内设有数个与所述开口10两内侧壁过盈配合的插接板11，在所述筒体8上的开口10的两内壁上均设有凸起棱14，在所述数个插接板11两侧壁上均设有与所述开口10两内壁上的凸起棱14相适配的内凹滑槽22，所述插接板11通过两侧的内凹滑槽22与开口10两内壁上的凸起棱14进行间隙配合，在所述数个插接板11外侧均设有可拆卸的缩口式漏嘴15，在所述数个插接板11外表面上部均设有弧形插槽16，在所述缩口式漏嘴15尾部设有与所述弧形插槽16相适配的弧形插接头21，所述缩口式漏嘴15通过尾部的弧形插接头21与插接板11外表面上的弧形插槽16进行插接配合，进一步的，在所述各个缩口式漏嘴15外侧的筒体8外壁上均设有刻度线，从而进行筒体8内溶液体积的标记，在所述筒体8下部设有底部收纳槽12，在所述筒体8下部设有插杆27，在所述底部收纳槽12中部设有与所述筒体 8下部的插杆27相适配的穿孔24，在所述底部收纳槽12上的穿孔24底部设有扩径卡槽23，所述底部收纳槽12通过穿孔24插接在筒体8下部的插杆27上部，在所述插杆27下部设有与所述底部收纳槽12上穿孔24底部的扩径卡槽23相适配的扩径挡板26，所述底部收纳槽12通过插杆27底部的扩径挡板26卡挡在插杆27上，在所述底部收纳槽12外侧面上设有数个凹槽17，在所述数个凹槽 17内均设有收纳盒18，在所述收纳盒18外表上分别设有暗把手25和称量刻度 20,在所述收纳盒18内装放有配重物实验组19，所述的配重物实验组19包括相同质量的木块和蜡块、相同体积的木块和蜡块、相同质量的铁块和铜块和相同体积的铁块和铜块，所述筒体8上部设有支架，在所述支架上挂放有弹簧测力计3，在所述弹簧测力计3下部设有收紧套绳5，所述的收紧套绳5由松紧绳29 和数根套绳30组成，在所述松紧绳29的一端设有环口28，所述松紧绳29的另一端穿过松紧绳29一端的环口28形成环形松紧口，所述松紧绳29穿出环口28 的另一端挂接在弹簧测力计3上，在所述形成环形松紧口的松紧绳29下部设有数根套绳30，所述数根套绳30的两端分别与所述环形松紧口的松紧绳29两侧边固定，所述数根套绳30根据需要可分别“十字形”交叉或“*”形交叉，所述的支架由横杆1、抽拉内杆4、支杆7和底板13组成，在所述底板13上表面中部设有与所述筒体8相适配的卡放槽42，在所述底板13上表面上的卡放槽 17两侧分别设有插接头43，所述支杆7通过插接头43插接卡放在底板13上，在所述两支杆7内设有与所述支杆7间隙配合的抽拉内杆4，在所述抽拉内杆4 上设有按压式卡珠6，在所述支杆7上设有数个与所述抽拉内杆4上的按压式卡珠6相适配的限位孔40，在所述两抽拉内杆4上部设有横杆1，在所述横杆1 上设有挂钩2，在所述挂钩2上挂放有弹簧测力计3；

进一步的，为了便于进行浮力实验的对比展示，在所述筒体8内设有隔板 34，所述的隔板34可设计为“一”字形、或“Y”字形、或“十字形”、或“*”字形，从而实现将筒体8内部分隔为两腔、三腔、四腔、六腔，图7给出了“十字形”隔板34的实施例，可以根据实际需求设计不同隔板34样式，从而获取不同腔数的筒体8进行对比实验，需要说明的是，每个溶液腔35外壁上均设有开口10，依据设置溶液腔35的个数不同，设计不同的开口数，使得开口10与溶液腔35的个数相对应，在所述开口10上设有数块与所述开口10过盈配合的插接板11，在所述隔板30中部设有插孔36，在所述插孔36内插接有挂放架31，所述的挂放架31由数根直杆38、转轴37和支撑杆33组成，所述数根直杆38 根据筒体8内的溶液腔35个数叠加摆放形成“一”字形、或“Y”字形、或“十字形”、或“*”形，所述数根直杆38中部由转轴37活动连接，在所述数根直杆38两端均设有挂放杆32，所述弹簧测力计3通过挂放杆32挂放在数根直杆 38两端，在所述转轴37下部设有卡接口39，所述支撑杆33通过卡接口39对所述数根直杆38进行固定支撑，在所述挂放架31下部挂放有与所述数个溶液腔35相对应的弹簧测力计3；进一步的，为了便于携带，可通过提篮、盒体对本发明进行储放携带。

实施本发明所述的高中物理浮力学习实验设备，在进行物理浮力学习时，为了使得学生能够深刻的了解物体浮力相关知识，教师可通过本装置进行浮力相关的实验演示教学，学生可通过本装置动手演示不同情形下的浮力状态，在进行物理浮力实验准备时，教师先将筒体8内盛入清水，再将盛有清水的筒体8 卡放在支架内底板13的卡放槽42内，并将两支杆7尾端插接在底板13上的插接头43进行固定，在进行物理浮力实验前，为了对筒体8内的清水进行定量，教师可将筒体8下部底部收纳槽12上的收纳盒18抽出，并转动至与筒体8上的开口10相对应的位置，将缩口式漏嘴15插接在开口10上的第二块插接板11 外部，拔出开口10上的第一块插接板11，利用木桶原理，筒体8内的清水会从开口10上拔出的第一块插接板11处流出，并利用第二块插接板11山的缩口式漏嘴15将流出的清水流入下部收纳盒18进行收集，当筒体8内清水的水平面与开口10处的第二块插接板11上沿平行时，清水停止流出并进行定量保持，第二块插接板11上沿一侧的筒体8上的刻度可清楚直接的读出筒体8内清水的体积，从而实现对筒体8内清水体积的控制；

为了更为清楚直接的进行配重物实验组19的对比实验展示，教师在筒体8 内插入一字型隔板34，实现对筒体8的分隔形成两个腔体，方便进行配重物实验组19的对比实验，

在进行物体浮力测量时，教师可将配重物经由收紧套绳5上的松紧绳29形成的环形松紧口放入，通过松紧绳29下部的数根套绳30可实现对配重物的各个侧面进行套放，配重物放入后通过提拉松紧绳29的外端，松紧绳29经由环口28滑动并对环形松紧口进行收缩，从而利用松紧绳29和数根套绳30对配重物的捆绑限位，配重物四周均由套绳30牢牢套紧，避免发生配重物滑出和掉落，而且所用松紧绳、套绳均为材质较轻、较细的绳，绳的重量可忽略不计，将装有配重物的收紧套绳5挂放在弹簧测力计3下部，再将弹簧测力计3挂放在支架上的横杆1中部的挂钩2处，配重物受重力作用下坠，通过弹簧测力计3可清楚方便的读出配重物的重力，记录好配重物的重力后，向下按压横杆1并利用按压式卡珠6进行限位固定，使得配重物向筒体8内的液体上移动，进而进行浮力实验的演示。

依据本发明所述的高中物理浮力学习实验设备的教学方法，包含如下四种实验教学：

实验一：

1、验证内容：等质量的不同物体漂浮在同一溶液时所受到的浮力相等，与物体本身的体积与密度无关。

2、实验步骤：

步骤一：设置“一”字形隔板34将筒体8内部分隔为两腔，以及对应一根直杆 38摆放形成“一”字形，使得两溶液腔35上方各悬挂一弹簧测力计3，准备配重物实验组中两质量相同的木块和石蜡块，分别用挂绳、套绳和松紧绳将木块和石蜡块分别悬挂在两弹簧测力计上，测出G_木和G_蜡；

步骤二：向下按压横杆1并利用按压式卡珠6进行限位固定，当木块和石蜡块漂浮在液面上，待液面稳定后，观察弹簧测力计的读数分别为F₁和F₂，F₁和F₂均为0，根据测定的木块以及石蜡块的重力G_木和G_蜡以及石蜡块和木块漂浮在溶液上时，弹簧测力计的读数F₁和F₂，可计算出木块所受溶液浮力F_木和石蜡块所受浮力F_蜡，F_木＝F_蜡＝G_木＝G_蜡；

步骤三：随着配重物的下移，随着配重物接触溶液并浸没在溶液中，根据木桶原理，溶液水位上升并从筒体8上开口10上的第二块插接板11上沿流出，流出后的溶液再经由缩口式漏嘴15流入收纳盒18内进行收集，分别测量两溶液腔35下部收纳盒18收纳的溢出溶液的体积以及已知的溶液密度，通浮力公式F_浮＝G_排＝ρ_液V_排g，可计算出木块所受溶液浮力F_木和石蜡块所受浮力F_蜡，计算结果与步骤二所得结果一致。

3、实验结论：通过实验一的验证可得出：等质量的不同物体漂浮在同一溶液时所受到的浮力相等，与物体本身的体积与密度无关。

实验二：

1、验证内容：等体积的不同物体在同一溶液中漂浮时所受浮力大小不等，且浮力大小与物体的密度成正比。

2、实验步骤：

步骤一：设置“一”字形隔板34将筒体8内部分隔为两腔，以及对应一根直杆 38摆放形成“一”字形，使得两溶液腔35上方各悬挂一弹簧测力计3，准备配重物实验组中两质量相同的木块和石蜡块，分别用挂绳、套绳和松紧绳将木块和石蜡块分别悬挂在两弹簧测力计上，测出G_木和G_蜡，由于ρ_木<ρ_木，所以G_木 <G_蜡；

步骤二：向下按压横杆1并利用按压式卡珠6进行限位固定，当木块和石蜡块漂浮在液面上，待液面稳定后，观察弹簧测力计的读数分别为F₁和F₂，F₁和F₂均为0，根据测定的木块以及石蜡块的重力G_木和G_蜡以及石蜡块和木块漂浮在溶液上时弹簧测力计的读数F₁和F₂，可计算出木块所受溶液浮力F_木和石蜡块所受浮力F_蜡，F_木＝G_木，F_蜡＝G_蜡，但F_木<F_蜡；

步骤三：随着配重物的下移，随着配重物接触溶液并浸没在溶液中，根据木桶原理，溶液水位上升并从筒体8上开口10上的第二块插接板11上沿流出，流出后的溶液再经由缩口式漏嘴15流入收纳盒18内进行收集，分别测量两溶液腔35下部收纳盒18收纳的溢出溶液的体积以及已知的溶液密度，木块与石蜡块的排开溶液体积不等，通过浮力公式F_浮＝G_排＝ρ_液V_排g，可计算出木块所受溶液浮力F_木和石蜡块所受浮力F_蜡，计算结果与步骤二所得结果一致。

3、实验结论：通过上述步骤可验证，等体积的不同物体在同一溶液中漂浮时所受浮力大小不等，且浮力大小与物体的密度成正比。

实验三：

1、验证内容：等质量的不同物体浸没在相同溶液时物体的所受浮力大小不等，且浮力与物体的密度成反比。

2、实验步骤：

步骤一：设置“一”字形隔板34将筒体8内部分隔为两腔，以及对应一根直杆 38摆放形成“一”字形，使得两溶液腔35上方各悬挂一弹簧测力计3，准备配重物实验组中两质量相同的铜块和铁块，分别用挂绳、套绳和松紧绳将铜块和铁块分别悬挂在两弹簧测力计上，测出G_铁和G_铜，并且G_铁＝G_铜；

步骤二：向下按压横杆1并利用按压式卡珠6进行限位固定，当悬挂在弹簧测力上的铜块和铁块浸没在筒体内的溶液内，待液面稳定后，观察弹簧测力计的读数分别为F₁和F₂，根据测定的铜块和铁块的重力G_铜和G_铁以及铜块和铁块浸没在溶液时，弹簧测力计的读数F₁和F₂，可计算出铜块所受溶液浮力F_铜＝G_铜-F₁，铁块所受浮力F_铁＝G_铁-F₂，但由于ρ_铁<ρ_铜，在质量相同情况下，V_铜<V_铁，所以 F_铁>F_铜；

步骤三：随着配重物的下移，随着配重物接触溶液并浸没在溶液中，根据木桶原理，溶液水位上升并从筒体8上开口10上的第二块插接板11上沿流出，流出后的溶液再经由缩口式漏嘴15流入收纳盒18内进行收集，分别测量两溶液腔35下部收纳盒18收纳的溢出溶液的体积以及已知的溶液密度，铁块与铜块的排开溶液体积不等，通浮力公式F_浮＝G_排＝ρ_液V_排g，可计算出铜块所受溶液浮力 F_铜和铁块块所受浮力F_铁，计算结果与步骤二所得结果一致。

3、实验结论：通过上述步骤可验证，等质量的不同物体浸没在同一溶液时物体的所受浮力大小不等，且浮力与物体的密度成反比。

实验四：

1、验证内容：等体积的不同物体浸没在相同溶液时所受的浮力大小相等，此时浮力大小与物体本身的质量与密度无关。

2、实验步骤：

步骤一：设置“一”字形隔板34将筒体8内部分隔为两腔，以及对应一根直杆 38摆放形成“一”字形，使得两溶液腔35上方各悬挂一弹簧测力计3，准备配重物实验组中两质量相同的铜块和铁块，分别用挂绳、套绳和松紧绳将铜块和铁块分别悬挂在两弹簧测力计上，测出G_铜和G_铁，并且G_铜>G_铁；

步骤二：分别将悬挂在弹簧测力上的铜块和铁块浸没在筒体内的溶液内，待液面稳定后，观察弹簧测力计的读数分别为F₁和F₂，根据测定的铜块和铁块的重力G_铜和G_铁以及铜块和铁块浸没在溶液时，弹簧测力计的读数F₁和F₂，可计算出铜块所受溶液浮力F_铜＝G_铜-F₁，铁块所受浮力F_铁＝G_铁-F₂，但由于V_铁＝V_铜，所以F_铁＝F_铜；

步骤三：随着配重物的下移，随着配重物接触溶液并浸没在溶液中，根据木桶原理，溶液水位上升并从筒体8上开口10上的第二块插接板11上沿流出，流出后的溶液再经由缩口式漏嘴15流入收纳盒18内进行收集，分别测量两溶液腔35下部收纳盒18收纳的溢出溶液的体积以及已知的溶液密度，铁块与铜块的排开溶液体积相等，即V_铁＝V_铜，通过浮力公式F_浮＝G_排＝ρ_液V_排g，可计算出铜块所受溶液浮力F_铜和铁块块所受浮力F_铁相等，计算结果与步骤二所得结果一致。

4、实验结论：通过上述步骤可验证，等体积的不同物体浸没在相同溶液时所受的浮力大小相等，此时浮力大小与物体本身的质量与密度无关。

依据本发明所述的高中物理浮力学习实验设备的教学方法，还可将上述四组实验合并一起操作，多人共同实验，具体为：设置“十”字形隔板34将筒体 8内部分隔为四腔，以及对应两根直杆38摆放形成“十”字形，使得各溶液腔 35上方各悬挂一弹簧测力计3，进行四组实验的对比操作；还可将四组实验任意组合，通过调整筒体内溶液腔的个数来满足多组及多人的共同实验，既可以实现对照实验，也可以实现多人互助共同完成实验，增强学生之间互动配合能力。

本发明提供一种用于清洗高中物理浮力学习实验设备的清洗液，包括以下重量分数原料：偏硅酸钠30-80份，氢氧化钠10-30份，碳酸钠20-50份，环氧乙烷环氧丙烷共聚物30-80份，羧甲基纤维素3-10份，全氟辛酸钾0-2份，柠檬酸钠0-5份，有机硅类消泡剂0-5份，防霉剂0.01-0.1份，抗菌剂1-3份，防腐剂0.01-1份，清香剂0.02-2份，去离子水余量。

一种用于清洗高中物理浮力学习实验设备的清洗液，包括以下重量分数原料：偏硅酸钠45份，氢氧化钠25份，碳酸钠25份，环氧乙烷环氧丙烷共聚物 35份，羧甲基纤维素8份，全氟辛酸钾1.5份，柠檬酸钠2.5份，有机硅类消泡剂2.5份，防霉剂0.05份，抗菌剂2份，防腐剂0.05份，去离子水余量。

清洗液制备时，按所述的各个原料的重量分数称量，加入去离子水中，加热至40-50℃，使各个原料充分溶解于去离子水中，晾凉至室温，即得所述的实验器皿清洗液。

清洗液实施例1～4见表1：

表1清洗液实施例1～4各重量份配比组成

配料	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					偏硅酸钠	30份	40份	50份	75份
氢氧化钠	10份	12份	15份	30份
					碳酸钠	20份	23份	25份	45份
环氧乙烷环氧丙烷共聚物	30份	35份	45份	65份
					羧甲基纤维素	3份	4份	5份	8份
全氟辛酸钾	0.05份	0.08份	1.5份	1.8份
					柠檬酸钠	1份	1.2份	2.5份	5份
有机硅类消泡剂	1份	2份	3份	5份
					防霉剂	0.02份	0.04份	0.06份	0.1份
抗菌剂	1份	1.2份	1.5份	2份
					防腐剂	0.02份	0.03份	0.05份	0.08份
清香剂	0.02份	0.05份	1.5份	2份
					去离子水余量	余量	余量	余量	余量

实施例1-4的清洗液清洁效果试验研究：

试验1：

1)试验样品：将实施例1～4所得的实验器皿清洗液作为实验品。

2)试验方法：

分为常规清洁组与清洗液清洁组，常规实验组使用蒸馏水进行清洁，清洗液清洁组使用实施例1-4所述的实验器皿清洗液进行清洁。分别对进行浮力实验过后的器皿进行清洁，通过实验器皿实验器皿清洁后30天后内部气味以及发霉程度进行观察。试验结果如表2所示：

表2清洗30天实验器皿内部气味以及发霉程度

3)结论

通过试验结果显示，实施例1-4清洁后的实验器皿与使用蒸馏水清洗的实验器皿相比较，防臭与防腐效果更好，更加利于下次实验的进行。

试验2：去污能力测试

1)将实施例1～4所得的实验器皿清洗液为实验品。

2)实验方法：分为对照组组与试验组，对照组1使用蒸馏水进行清洁，对照组2使用肥皂液进行清洁，实验组4组分别使用实施例1-4所述的实验器皿清洗液进行清洁，分别对进行浮力实验过后的器皿进行清洁，通过人眼观察进行去污效果进行评分，分值在1-10分之间，评分标准1-4分为清洁程度一般，实验器皿内部有异味，容易发霉，玻璃器皿表面无光泽、暗沉；4-6分为清洁程度一般，实验容器器皿稍有异味；6-8分为清洁程度良好，实验器皿清洁后，实验器皿清洗存放后无异味和发霉情况；8-10分为清洁程度优秀，实验器皿清洁后长久放置无异味无发霉程度，玻璃器皿表面有光泽，实验器皿表面以及内部均无异物存在。

测评结果如表3所示：

表3实验组与对照组去污效果

3)实验结论

通过试验结果显示，使用本发明所述的清洗液的去污程度评分均在良好与优秀之间，而使用蒸馏水和肥皂液清洗的去污评分均处于一般，试验结果说明本发明所述的实验器皿清洁液具有更好的去污能力。

本发明所述的清洗液，能快速将实验器皿清洁干净，能有效去实验器皿表面残留的污渍，清洁后无水印，易于清洗，节约用水，快干，便于下次实验的进行。除此之外，使用本发明所述的清洗液，还能防腐、防臭，具有较佳的清洁去污能力和长时间保持实验器皿无臭味、无霉腐，保障实验器皿的清洁干净，有利于实验器皿的存放和长期使用，也有利于提升实验器具的使用寿命。

本发明的一种高中物理浮力学习实验设备，在物理浮力现象的演示过程中，可以验证：等质量的不同物体漂浮在同一溶液时所受到的浮力相等，与物体本身的体积与密度无关；等体积的不同物体在同一溶液中漂浮时所受浮力大小不等，且浮力大小与物体的密度成正比；等质量的不同物体浸没在相同溶液时物体的所受浮力大小不等，且浮力与物体的密度成反比；等体积的不同物体浸没在相同溶液时所受的浮力大小相等，此时浮力大小与物体本身的质量与密度无关等浮力规律，以多腔体对比实验的方式形象的展示不同情形下的浮力规律，具有很强的对比性和直观性，通过对比实验可以加深学生对浮力知识的理解，提高学生动手操作能力和学生学习兴趣，相较于传统的浮力实验设备，本发明采用木桶式容器提高了实验数据测量的准确性和操作的便捷性，将学生在习题中遇到的抽象化的浮力情形以实物形式展现出来，让学生动手实验，以实践的方式探究浮力规律，不仅提高学生动手操作能力，而且增加学习的趣味性，提高学生学习兴趣，将晦涩难懂的理论知识以实物实验的方式展示出来，大大加深学生记忆和理解，对于提高学生物理学习兴趣和学生动手实验能力以及教学质量的提高具有极大的积极效益。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种中学物理浮力学习实验设备，包括筒体（8）、支架和弹簧测力计（3），其特征是：在所述筒体（8）外侧壁两侧分别设有相对应的开口（10），在所述筒体（8）外侧壁上的开口（10）内设有数个与所述开口（10）两内侧壁过盈配合的插接板（11），在所述数个插接板（11）外侧均设有可拆卸的缩口式漏嘴（15），在所述筒体（8）下部设有底部收纳槽（12），所述筒体（8）上部设有支架，在所述支架上挂放有弹簧测力计（3），在所述弹簧测力计（3）下部设有收紧套绳（5）。

2.根据权利要求1所述的中学物理浮力学习实验设备，其特征是：在所述筒体（8）内设有隔板（34），所述的隔板（34）可设计为“一”字形、或“Y”字形、或“十字形”、或“*”形，从而实现将筒体（8）内部分隔为两腔、三腔、四腔、六腔，在所述筒体（8）内的每个溶液腔（35）外壁上均设有开口（10），在所述开口（10）上设有数块与所述开口（10）过盈配合的插接板（11），在所述隔板（34）中部设有插孔（36），在所述插孔（36）内插接有挂放架（31），所述的挂放架（31）可设计为“一”字形、或“Y”字形、或“十字形”、或“*”形，所述挂放架（31）的形状与隔板（34）的形状相对应同步设计，在所述挂放架（31）下部挂放有与各溶液腔（35）相对应的弹簧测力计（3）。

3.根据权利要求1或2所述的中学物理浮力学习实验设备，其特征是：在所述筒体（8）上的开口（10）的两内壁上均设有凸起棱（14），在所述数个插接板（11）两侧壁上均设有与所述开口（10）两内壁上的凸起棱（14）相适配的内凹滑槽（22），所述插接板（11）通过两侧的内凹滑槽（22）与开口（10）两内壁上的凸起棱（14）进行间隙配合。

4.根据权利要求1或2所述的中学物理浮力学习实验设备，其特征是：在所述数个插接板（11）外表面上部均设有弧形插槽（16），在所述缩口式漏嘴（15）尾部设有与所述弧形插槽（16）相适配的弧形插接头（21），所述缩口式漏嘴（15）通过尾部的弧形插接头（21）与插接板（11）外表面上的弧形插槽（16）进行插接配合。

5.根据权利要求1或2所述的中学物理浮力学习实验设备，其特征是：在所述筒体（8）下部设有插杆（27），在所述底部收纳槽（12）中部设有与所述筒体（8）下部的插杆（27）相适配的穿孔（24），在所述底部收纳槽（12）上的穿孔（24）底部设有扩径卡槽（23），所述底部收纳槽（12）通过穿孔（24）插接在筒体（8）下部的插杆（27）上部，在所述插杆（27）下部设有与所述底部收纳槽（12）上穿孔（24）底部的扩径卡槽（23）相适配的扩径挡板（26），所述底部收纳槽（12）通过插杆（27）底部的扩径挡板（26）卡挡在插杆（27）上。

6.根据权利要求6所述的中学物理浮力学习实验设备，其特征是：在所述底部收纳槽（12）外侧面上设有数个凹槽（17），在所述数个凹槽（17）内均设有收纳盒（28），在所述收纳盒（28）内装放有配重物实验组（19）。

7.根据权利要求6所述的中学物理浮力学习实验设备，其特征是：所述的配重物实验组（19）包括：相同质量的木块和蜡块、相同体积的木块和蜡块、相同质量的铁块和铜块和相同体积的铁块和铜块。

8.根据权利要求1所述的中学物理浮力学习实验设备，其特征是：所述的支架由横杆（1）、抽拉内杆（4）、支杆（7）和底板（13）组成，在所述底板（13）上表面中部设有与所述筒体（8）相适配的卡放槽（41），在所述底板（13）上表面上的卡放槽（41）两侧分别设有插接头（42），所述支杆（7）通过插接头（42）插接卡放在底板（13）上，在所述两支杆（7）内设有与所述支杆（7）间隙配合的抽拉内杆（4），在所述抽拉内杆4上设有按压式卡珠6，在所述支杆7上设有数个与所述抽拉内杆4上的按压式卡珠6相适配的限位孔40，在所述两抽拉内杆（4）上部设有横杆（1），在所述横杆（1）上设有数个挂钩（2），在所述挂钩（2）上挂放有弹簧测力计（3）。

9.根据权利要求1所述的中学物理浮力学习实验设备，其特征是：所述的收紧套绳（5）由松紧绳（29）和数根套绳（30）组成，在所述松紧绳（29）的一端设有环口（28），所述松紧绳（29）的另一端穿过松紧绳（29）一端的环口（28）形成环形松紧口，所述松紧绳（29）穿出环口（28）的另一端挂接在弹簧测力计（3）上，在所述形成环形松紧口的松紧绳（29）下部设有数根套绳（30），所述数根套绳（30）的两端分别与所述环形松紧口的松紧绳（29）两侧边固定，所述数根套绳（30）根据需要可分别“十字形”交叉或“*”形交叉。

10.根据权利要求2所述的中学物理浮力学习实验设备，其特征是：所述的挂放架（31）由数根直杆（38）、转轴（37）和支撑杆（33）组成，所述数根直杆38叠加摆放形成“一”字形、或“Y”字形、或“十字形”、或“*”形，所述数根直杆（38）中部由转轴（37）活动连接，在所述数根直杆（38）两端均设有挂放杆（32），所述弹簧测力计（3）通过挂放杆（32）挂放在数根直杆（38）两端，在所述转轴（37）下部设有卡接口（39），所述支撑杆（33）通过卡接口（39）对所述数根直杆（38）进行固定支。