CN204720049U - 阿基米德原理演示仪 - Google Patents

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张天佑
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Abstract

一种新型阿基米德原理演示仪，它包括底座、竖杆、塑料吊桶、横梁、弹簧测力计、滑环、浮力计、物块、溢水杯、升降筒、滑圈和备用量杯组成，底座、竖杆和横梁组合成一个支架，在浮力计和弹簧测力计的外壳后面粘贴一滑环，滑环套在横梁上，浮力计和弹簧测力计的刻度盘做成移动式的，升降筒上设计有滑槽和高度孔，滑圈套在升降筒的外壁上。可以直接测出物块所受浮力的大小，直接测出物块排开的液体所受的重力，便于读取弹簧测力计的示数。能让人简便地用实验验证阿基米德原理及与浮力有关的探究活动。

Description

阿基米德原理演示仪
技术领域
本实用新型涉及一种验证阿基米德原理的方法，特别是可以直接测量浮力大小和溢出液体所受重力的大小，可以完成与中学物理“浮力”相关的所有实验。
背景技术
阿基米德原理探究的是物体所受浮力的大小跟它排开液体所受重力的定量关系。实验中需用弹簧测力计先测出物体所受的重力，再测出物体浸在液体中的视重，通过两者之差计算浮力的大小。还需用弹簧测力计测出小桶所受的重力、小桶和桶内液体所受的总重力，通过两者之差计算物体排开的液体所受的重力。实验中需要测量、记录的数据繁多，用手提弹簧测力计读数时不稳定，为解决这些问题，特设计、改装此阿基米德原理演示仪。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足，而提供一种直接测出物块所受浮力的大小，直接测出物块排开的液体所受的重力，保持弹簧测力计相对静止以便于读取示数。
本实用新型的技术方案是：一种新型阿基米德原理演示仪，它包括底座、竖杆、塑料吊桶、横梁、弹簧测力计、滑环、浮力计、物块、溢水杯、升降筒、滑圈和备用量杯组成，底座、竖杆和横梁组合成一个支架，在浮力计和弹簧测力计的外壳后面粘贴一滑环，滑环套在横梁上，浮力计和弹簧测力计的刻度盘做成移动式的，升降筒上设计有滑槽和高度孔，滑圈套在升降筒的外壁上。
其中，底座用铸铁做成，竖杆和升降筒用PVC管做成，横梁用PVC线槽做 成，溢水杯用直角玻璃管引流。溢水杯与升降筒组合使用，滑环可以在横梁上左右移动，移动滑圈可以上下移动溢水杯，移动刻度盘可以方便调节使指针正对零刻线。
本实用新型进一步的技术方案是：浮力计的设计是在常规弹簧测力计的基础上改进的，将刻度盘上的零刻线定在下端，从下向上刻度逐渐变大，且刻度盘可以上下移动，在浮力计挂钩处挂上物块后，通过移动刻度盘使指针正对零刻线，当物块浸在液体中时，指针所指示数即为物块所受浮力的大小。弹簧测力计的刻度盘也可以上下移动，在弹簧测力计挂钩处挂上塑料吊桶后，通过移动刻度盘使指针正对零刻线，当物块浸入液体中，溢水杯中的部分液体会流入塑料吊桶，指针所指示数即为物体排开的液体所受的重力。
本实用新型进一步的技术方案是：升降筒是利用PVC管做成的，在PVC管上均匀凿出三条竖孔作为滑槽，把一滑环套在PVC管上，用一根金属丝通过竖孔，将滑环与PVC管组成一个整体，溢水杯放在PVC管内金属丝构成的十字架上，移动滑环带动溢水杯在PVC管内上下移动。
本实用新型与现有技术相比，具有如下特点：简便、美观，可以直接测出物块所受浮力的大小，直接测出物块排开的液体所受的重力，保持弹簧测力计相对静止以便于读取示数。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细使用作进一步描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型浮力计的结构示意图；
图3为本实用新型弹簧测力计的结构示意图；
图4为本实用新型升降筒与溢水杯的组合结构示意图；
图5为本实用新型升降筒的俯视结构示意图。
具体实施方式
如图1所示：一种新型阿基米德原理演示仪。它包括底座1、竖杆2、塑料吊桶3、横梁4、弹簧测力计5、滑环6、浮力计7、物块8、溢水杯9、升降筒10、滑圈11和备用量杯12组成，底座1用铸铁做成，起到稳固作用，竖杆2固定在底座上，横梁4固定在竖杆2上，浮力计7和弹簧测力计5粘贴在滑环6上，使浮力计7和弹簧测力计5在横梁上自由移动。
图2为本实用新型浮力计的结构示意图。将常规弹簧测力计的刻度盘倒置插入，使刻度盘上的零刻线定在下端，以便直接测量浮力的大小，其刻度盘可以上下移动，便于进行调零。
图3为本实用新型弹簧测力计的结构示意图。将常规弹簧测力计固定刻度盘的沟槽去掉，使弹簧测力计的刻度盘上下移动，可以在弹簧测力计挂钩处挂上塑料吊桶后，通过移动刻度盘进行调零，便于直接测量物体排开的液体所受的重力。
图4、图5分别为本实用新型升降筒与溢水杯的组合结构示意图和升降筒的俯视结构示意图。溢水杯用直角玻璃管引流，升降筒用PVC管做成，在PVC管上凿四条竖孔，在PVC管壁上凿三个小孔，利用大号铁钉插入孔中抵住溢水杯，可以便于调节溢水杯在升降筒中的高度。用大一号的PVC管制造滑圈套在升降筒的外壁上，在滑圈上凿四个小孔，用金属丝穿过滑圈小孔和升降筒的四条竖孔，使金属丝在升降筒内成十字型，用来支撑溢水杯，移动滑圈可以上下移动溢水杯。
用途
阿基米德原理演示仪主要用于中学物理“浮力”知识的教学使用。这套装置可以完成以下实验。
1、测量物体所受浮力的大小
2、探究浮力大小与物体浸入液体深度的关系
3、验证阿基米德原理
4、测量液体的密度
5、测量固体的密度(ρ固＞ρ水)
1、测量物体所受浮力的大小
(1)在备用量杯中装入适量水(或其他液体)，将备用量杯放在升降筒内。
(2)把物块挂在浮力计挂钩上，调节浮力计的刻度盘，使指针正对零刻度线。
(3)向上移动升降筒的滑圈，使物块浸入水(或其他液体)中，在浮力计上直接读出物块所受浮力的大小。
2、探究浮力大小与物体浸入液体深度的关系
重复上述步骤，改变升降筒的滑圈向上移动的位置，从而改变物块浸入水(或其他液体)中的深度，在浮力计上直接读出物块在不同深度时所受浮力的大小，依此探究浮力大小与物体浸入液体深度的关系。
3、验证阿基米德原理
(1)将溢水杯放在升降筒内，在溢水杯中倒入水，使水面与溢水杯出水管相平。
(2)把塑料吊桶挂在弹簧测力计的挂钩上，调节弹簧测力计的刻度盘，使指针正对零刻度线。
(3)把物块挂在浮力计挂钩上，调节浮力计的刻度盘，使指针正对零刻度线。
(4)调节横梁上的滑环，使溢水杯的出水管口进入塑料吊桶内。
(5)向上移动升降筒的滑圈，使物块浸入水中，在浮力计上直接读出物块所受浮力的大小，在弹簧测力计上直接读出从溢水杯中溢出的水所受的重力，通过比较两示数的大小验证阿基米德原理。
4、测量液体的密度
(1)将溢水杯放入升降筒内，在溢水杯中倒入待测液体，使液面与溢水杯出水管相平。
(2)把备用量杯放在溢水杯的出水管口下方，使溢水杯的出水管口进入备用量杯内。
(3)把物块挂在浮力计挂钩上，调节浮力计的刻度盘，使指针正对零刻度线。
(4)向上移动升降筒的滑圈，使物块浸入待测液体中，在浮力计上直接读出物块所受浮力的大小F浮，在备用量杯上直接读出从溢水杯中溢出的待测液体的体积V排，根据阿基米德原理的公式F浮＝ρ液gV排计算出待测液体的密度
5、测量固体的密度(ρ固＞ρ水)
(1)调节弹簧测力计的刻度盘，使指针正对零刻度线，把待测固体挂在弹簧测力计挂钩上，弹簧测力计的读数即为待测物体的重力G物。
(2)把待测物体挂在浮力计挂钩上，调节浮力计的刻度盘，使指针正对零刻度线。
(3)在备用量杯中装入适量水，将备用量杯放在升降筒内。
(4)向上移动升降筒的滑圈，使待测固体浸没在水中，在浮力计上直接读出固体所受浮力的大小F浮，根据阿基米德原理的公式F浮＝ρ水gV排和物体重力公式G物＝ρ物gV物计算出待测固体的密度

Claims (2)

1.阿基米德原理演示仪，包括底座、竖杆、塑料吊桶、横梁、弹簧测力计、滑环、浮力计、物块、溢水杯、升降筒、滑圈和备用量杯组成，底座、竖杆和横梁组合成一个支架，在浮力计和弹簧测力计的外壳后面粘贴一滑环，滑环套在横梁上，浮力计和弹簧测力计的刻度盘做成移动式的，升降筒上设计有滑槽和高度孔，滑圈套在升降筒的外壁上。
2.根据权利要求1所述的阿基米德原理演示仪，浮力计的设计是将刻度盘上的零刻线定在下端，且刻度盘可以上下移动，在浮力计挂钩处挂上物块后，通过移动刻度盘使指针正对零刻线，可以直接测出物块所受浮力的大小和物块排开的液体所受的重力，升降筒是利用PVC管做成的，在PVC管上均匀凿出三条竖孔作为滑槽，把一滑环套在PVC管上，用一根金属丝通过竖孔，将滑环与PVC管组成一个整体，溢水杯放在PVC管内金属丝构成的十字架上，移动滑环带动溢水杯在PVC管内上下移动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109712495A (zh) * 2019-03-14 2019-05-03 西华师范大学 一种阿基米德原理演示仪
CN111457856A (zh) * 2020-05-28 2020-07-28 合肥工业大学 一种完全消除重力影响的薄基片变形测量装置
CN115434291A (zh) * 2022-04-24 2022-12-06 华电重工股份有限公司 一种耦合固体重力储能的抽水蓄能系统及扩能方法

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