CN204102393U - 一种伯努利原理演示装置 - Google Patents

Abstract

一种伯努利原理演示装置，包括支撑杆、设置在所述支撑杆上的支撑平台和水平管、设置在所述支撑平台上的储水容器和输水管；所述支撑平台位于所述水平管的上方，所述输水管的一端插入所述储水容器，另一端与所述水平管的始端相连接；所述水平管的管壁上开设有多个高度一致、开口直径相同的出水口，每个所述出水口的下方均对应设置有一个接水容器。本实用新型的伯努利原理演示装置容易搭建，可以在任何教学环境中使用，体积小、演示实验成本低。

Description

一种伯努利原理演示装置

技术领域

本实用新型涉及物理演示用具技术领域，尤其涉及一种伯努利原理演示装置。

背景技术

伯努利原理(或称伯努利方程)是中学和大学物理教学中的主要内容之一，教师一般通过实验帮助学生直观地了解伯努利原理的含义。但是，在现有伯努利原理的实验教学中,采用的仪器设备对实验环境要求比较严格，通常必须通电才能完成，而且现有设备成本相对较高、体积较大、移动困难，所以只能在实验室观看，不适合用于课堂演示或让学生参与,亲手完成实验。所以，现有技术中的伯努利原理演示装置存在实验环境严格、移动困难且成本高的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种伯努利原理演示装置，以解决现有技术中伯努利原理演示装置体积大、移动困难、成本高、适用场合受限的问题。

为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种伯努利原理演示装置，包括支撑杆、设置在所述支撑杆上的支撑平台和水平管、设置在所述支撑平台上的储水容器和输水管；所述支撑平台位于所述水平管的上方，所述输水管的一端插入所述储水容器，另一端与所述水平管的始端相连接；所述水平管的管壁上开设有多个高度一致、开口直径相同的出水口，每个所述出水口的下方均对应设置有一个接水容器。

进一步的，多个所述接水容器放置在同一平板上，所述平板可转动地安装在所述支撑杆上。

为了防止转动所述平板过程中导致所述接水容器晃动，所述平板上开设有多个凹槽，所述接水容器放置在所述凹槽中。

为了使得实验演示效果更为清楚，多个所述出水口等间距均匀分布在所述水平管的侧壁上。

进一步的，每个所述出水口处还设置有用于打开/关闭该出水口的堵头。

进一步的，所述支撑平台通过夹具与所述支撑杆可拆卸式连接。

更进一步的，在所述输水管上设置有可控开关。

为了清楚看到接水容器中水量的对比效果，所述储水容器和多个所述接水容器均由透明材料制成。

优选的，所述储水容器的侧壁上和每个所述接水容器的侧壁上均形成有刻度标记。

与现有技术相比，本实用新型所提供的伯努利原理的演示装置结构简单、体积小、移动方便、可以在任何需要演示实验的场所使用、不受实验环境的限制，并且无需通电即可完成演示实验、实验结果简单直观，有利于帮助定性地理解伯努利原理。本实用新型提出的伯努利原理成本低、体积小、使用方便且通用性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一介绍。

图1为本实用新型提出的伯努利原理演示装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

首先，简要说明本实用新型的设计思路：

伯努利原理一般表述为式中p为流体中某点的压强，v为流体在该点的流速，ρ为流体的密度，g为重力加速度，h为该点所在的高度，C是一个常量。它也可以被表述为如下的等式：

$p_1+\frac{1}{2}{\mathrm{\ρv}}_1^2+\mathrm{\ρ}{\mathrm{gh}}_1=p_2+\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}{v}_2^2+\mathrm{\ρ}{\mathrm{gh}}_2$

根据上述等式不难得出，当管内流经的液体为理想流体时，在该点所在高度h确定的情况下，压强跟流速成反比关系，也就是说，流速v大的地方压强小，流速v小的地方压强大。为了能直观地演示这一关系，继而定性的了解伯努利原理。本实施例中设计了如图1所示的伯努利原理演示装置，旨在设置多个高度相同但流速不同的测试点，并在其下方设置多个接水容器，通过比较水流流过一定时间后，接水容器中接水量的差异，验证运动流体的压强是随着流速的改变而改变的。

下面结合图1中本实施例中所提出的伯努利原理演示装置的结构示意图对技术方案进行进一步说明。

如图1所示,一种伯努利原理演示装置，包括支撑杆4。其中，支撑平台2和水平管7均安装在所述支撑杆4上。演示实验中所使用的储水容器1放置在支撑平台2上，水平管7设置在所述支撑平台2的下方，从而使得储水容器1保持在较高位置。

根据演示实验的基本构想，本实施例中的伯努利原理演示装置中需设有多个等高且开口直径相同的测试点，所以，参见图1，实验中所使用的水平管7的侧壁上预先开设好了五个直径相同且开口向下设置的出水口6-1、6-2、6-3、6-4和6-5，其依次设置在同一水平线上。为了使得演示实验的对比效果更为明显，相邻两个出水口之间的间距可以设置为相等的。水平管7和支撑杆4相互垂直设置,其中，出水口6-1最靠近水平管7的始端，6-5最靠近水平管7的末端。

此外,在每个出水口的下方均对应设置有一个接水容器，分别标号为A、B、C、D、E。平板12可转动地安装在支撑杆4上,所述接水容器均放置在平板12上。所使用的平板12上预先开设有五个凹槽13，接水容器可以放置在凹槽13中，有效防止在平板12的转动过程中，接水容器晃动使水溅出，导致接水量出现误差，影响实验结果。此外，每个出水口处都还配设有一个用于打开或者关闭出水口的堵头11。

输水管3的一端插入至储水容器1中，另一端连接水平管7的始端。输水管3可以是软性可弯曲的塑料水管，使水流从水位较高的储水容器1中流至较低的水平管7。由于实验过程中输水管3可能发生滑动，所以，可以将输水管3的插入储水容器1的一端固定在储水容器1的底部。在输水管3与水平管7连接的一端还安装有一个可控开关5，开关5夹住输水管3。

实验开始之前向储水容器1中注入清水，直至注入的水量大于储水容器容积的90％，并将其放置在支撑平台2上待用。关闭开关5，保证水平管7中没有水流流过。可以想到，在使用本实施例所述的伯努利原理演示装置进行实验时，如果直接将接水容器A、B、C、D、E对应放置在出水口6-1、6-2、6-3、6-4和6-5之下，由于出水口处水流流出的顺序不同，可能会造成接水容器中的水量出现误差。为了克服这个缺陷，在五个出水口6-1、6-2、6-3、6-4和6-5均有水流流出之前，接水容器A、B、C、D、E可以通过转动平板12从出水口6-1、6-2、6-3、6-4和6-5的下方移开。

为了能清楚看到接水容器中水量的对比结果，所述储水容器和多个所述接水容器均为透明且标有刻度的容器，实验中可以直接使用量筒或量杯等常用玻璃仪器。

采用本伯努利原理演示装置进行实验的具体步骤如下：(1)打开开关5，拧下水堵头11，水流从储水容器1中流出，并经输水管3流至水平管7。(2)当五个出水口6-1、6-2、6-3、6-4和6-5均开始向下流水时，转动平板12将接水容器A、B、C、D、E重新移至出水口的下方，保证各个接水容器同时开始接水。(3)两分钟后，观察接水容器A、B、C、D、E中的水量；此时可以看出，接水容器A中的水量最少，接水容器E中的水量最多，且五个接水容器中的水量是逐渐递增的。(4)为了强化对比效果，再进行第二次演示实验。关闭开关5，将接水容器A、B、C、D、E中的水重新注入储水容器1中，并用水堵头11分别堵住出水口6-2和6-4。两分钟后再次观察接水容器A、C、E中的水量；可以看出,各个接水容器中水量还是逐渐递增的，并且出水口6-1，6-3和6-5下分别对应的接水容器A、C、E中的水量差别更为明显。不难理解，测试点中出水口6-1处的流速最快，而出水口6-5处的流速最慢，所以，可以非常直观的看出运动流体的压强是随着流速的改变而改变的，继而对伯努利原理形成直观的认识。

本实施例中所提供的伯努利原理的演示装置移动方便，可以在任何需要演示实验的场所使用，不受实验环境的限制，并且无需通电即可完成演示实验；实验结果简单直观，有利于定性地理解伯努利原理，并且成本低、体积小、使用方便且通用性高。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种伯努利原理演示装置，其特征在于，包括支撑杆、设置在所述支撑杆上的支撑平台和水平管、设置在所述支撑平台上的储水容器和输水管；所述支撑平台位于所述水平管的上方，所述输水管的一端插入所述储水容器，另一端与所述水平管的始端相连接；所述水平管的管壁上开设有多个高度一致、开口直径相同的出水口，每个所述出水口的下方均对应设置有一个接水容器。

2.根据权利要求1所述的伯努利原理演示装置，其特征在于，多个所述接水容器放置在同一平板上，所述平板可转动地安装在所述支撑杆上。

3.根据权利要求2所述的伯努利原理演示装置，其特征在于，所述平板上开设有多个凹槽，所述接水容器放置在所述凹槽中。

4.根据权利要求1所述的伯努利原理演示装置，其特征在于，多个所述出水口等间距均匀分布在所述水平管的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的伯努利原理演示装置，其特征在于，每个所述出水口处还设置有用于打开/关闭该出水口的堵头。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的伯努利原理演示装置，其特征在于，所述支撑平台通过夹具与所述支撑杆可拆卸式连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的伯努利原理演示装置，其特征在于，在所述输水管上设置有可控开关。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的伯努利原理演示装置，其特征在于，所述储水容器和多个所述接水容器均由透明材料制成。

9.根据权利要求8所述的伯努利原理演示装置，其特征在于，所述储水容器的侧壁上和每个所述接水容器的侧壁上均形成有刻度标记。