CN206115806U - 一种演示超重失重物理实验的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种演示超重失重物理实验的装置，主要包括方形框架、弹簧和演示块，所述演示块为透明且封闭的中空壳体，中空壳体内的中上部和中下部分别设置弹性薄膜，在两弹性薄膜之间的密封空间内注满液体；所述演示块置于方形框架中心处，并通过上下两侧的弹簧与方形框架连接。方形框架主要起支撑作用，通过上下两个弹簧将演示块固定在方形框架的中心处。上下两个弹簧不仅起到连接固定作用，防止演示块左右前后摆动；也同时在制造超重、失重状态中为演示块提供外力作用。本实用新型直观、清晰的展示了在超重、失重条件下演示块内液体以及弹性薄膜的形变过程，而且本实用新型结构设计合理且简单，容易理解和操作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高中物理实验教学仪器，具体为一种演示超重失重物理实验的装置。
背景技术
超重是物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象。当物体做向上加速运动或向下减速运动时，物体均处于超重状态，即不管物体如何运动，只要具有向上的加速度，物体就处于超重状态。失重是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。当物体做向下加速运动或向上减速运动时，物体均处于失重状态，即不管物体如何运动，只要具有向下的加速度，物体就处于失重状态。
在高中物理实验教学过程中，通过实验装置向学生展示超重失重现象，有助于学生理解超重失重形成的条件及其原因。目前，超重失重物理实验主要通过悬挂在弹簧秤上的物体的运动展示的，物体在超重、失重条件下弹簧秤的指针将会发生变化。老师还让学生想象升降电梯在加速上升和减速下降中处于超重状态，在加速下降或减速上升过程中处于失重状态。
发明内容
与现有技术相区别，本实用新型设计了一种演示超重失重物理实验的装置，观察液体在超重、失重条件下的形变，从而在物理实验教学过程中向学生直观、清晰的展示并讲解超重、失重原理及现象。
本实用新型的技术方案：一种演示超重失重物理实验的装置，主要包括方形框架、弹簧和演示块，所述演示块为透明且封闭的中空壳体，中空壳体内的中上部和中下部分别设置弹性薄膜，在两弹性薄膜之间的密封空间内注满液体；所述演示块置于方形框架中心处，并通过上下两侧的弹簧与方形框架连接。
本实用新型中方形框架主要起支撑作用，通过上下两个弹簧将演示块固定在方形框架的中心处。上下两个弹簧不仅起到连接固定作用，防止演示块左右前后摆动；也同时在制造超重、失重状态中为演示块提供外力作用，即通过拉伸上端弹簧、压缩下端弹簧使演示块受到向上的外力，通过压缩上端弹簧、拉伸下端弹簧使演示块受到向下的外力。演示块外面设置的透明壳体既可以保护内部的弹性薄膜以及注入液体，也方便观察液体以及弹性薄膜在超重、失重状态下的形变。
进一步优化，所述演示块为中空圆柱体或中空矩形体。
进一步优化，所述方形框架的下端为矩形板，其余三端为矩形条，从而可以很容易的将方形框架固定的放置在平面上。
进一步优化，所述演示块由透明的玻璃或者硬质塑料制作，
进一步优化，所述方形框架由轻质材料制作，如木材、硬质塑料或铝材，方便在老师或学生在演示过程中搬动装置。
进一步优化，所述液体为有颜色的水，与透明的演示块区别明显，便于学生清晰的观察超重、失重状态下水以及弹性薄膜的形变。
进一步优化，所述方形框架置于电子秤上，通过电子秤可以观察到超重和失重状态下的装置对电子秤的压力变化，即超重状态下装置对电子秤的压力大于装置的重力，失重状态下装置对电子秤的压力小于装置的重力。
本实用新型中演示块在静止状态下，由于受到重力作用，液体以及下端的弹性薄膜向下凸起，而上端的弹性薄膜处于水平。当用手向下移动演示块时，将拉伸上端弹簧、压缩下端弹簧使演示块受到向上的外力；松手后演示块具有向上的加速度并向上运动，此时演示块处于超重状态，演示块内的液体以及下端的弹性薄膜更进一步向下凸起，而上端的弹性薄膜为水平且下方出现了空隙。当用手向上移动演示块时，将压缩上端的弹簧、拉伸的下端弹簧使演示块受到向下的外力；松手后演示块具有向下的加速度并向下运动，此时演示块处于失重状态，演示块内的液体以及上端的弹性薄膜向上凸起，而下端的弹性薄膜将恢复水平。
本实用新型以液体在超重、失重条件下的形变为观察对象，通过演示块内部设置的弹性薄膜以及弹性薄膜之间注满的液体，可以直观、清晰的展示在超重、失重条件下液体以及弹性薄膜的形变过程，而且本实用新型结构设计合理且简单，容易理解和操作，在物理实验教学中可以帮助学生观察并理解超重、失重现象出现的条件以及原因。
附图说明
图1所示为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1中所示，本实用新型主要包括方形框架1、弹簧2和演示块3，所述演示块3为透明且封闭的中空壳体，中空壳体内的中上部和中下部分别设置弹性薄膜5，在两弹性薄膜5之间的密封空间内注满液体4；所述演示块3置于方形框架1中心处，并通过上下两侧的弹簧2与方形框架1连接。
而且进一步的，所述演示块3为中空圆柱体或中空矩形体；所述方形框架1的下端为矩形板，其余三端为矩形条，从而可以很容易的将方形框架1固定的放置在平面上；所述演示块3由透明的玻璃或者硬质塑料制作；所述方形框架1由轻质材料制作，如木材、硬质塑料或铝材，方便在老师或学生在演示过程中搬动装置；所述液体4为有颜色的水，与透明的演示块3区别明显，便于学生清晰的观察超重、失重状态下液体4以及弹性薄膜5的形变；所述方形框架1置于电子秤6上，可以通过电子秤6观察到超重和失重状态下的装置对电子秤6的压力变化。
本实用新型中方形框架1主要起支撑作用，通过上下两个弹簧2将演示块3固定在方形框架1的中心处。上下两个弹簧2不仅起到连接固定作用，防止演示块3左右前后摆动；也同时在制造超重、失重状态中为演示块3提供外力作用，即通过拉伸上端弹簧2、压缩下端弹簧2使演示块3受到向上的外力，通过压缩上端弹簧2、拉伸下端弹簧2使演示块3受到向下的外力。演示块3外面设置的透明壳体既可以保护内部的弹性薄膜5以及注入的液体4，也方便观察液体4以及弹性薄膜5在超重、失重状态下的形变。
本实用新型在不同状态下的变化如下：
（1）正常状态：演示块3处于静止状态，由于受到重力作用，液体4以及下端的弹性薄膜5向下凸起，而上端的弹性薄膜5处于水平；电子秤6上显示装置对电子秤6的压力等于装置所受的重力；
（2）超重状态：用手向下移动演示块3时，将拉伸上端的弹簧2、压缩下端的弹簧2使演示块3受到向上的外力；松手后演示块3具有向上的加速度并向上运动，此时演示块3处于超重状态，演示块3内的液体4以及下端的弹性薄膜5更进一步向下凸起，而上端的弹性薄膜5为水平且下方出现了空隙；电子秤6上显示装置对电子秤6的压力大于装置所受的重力；
（3）失重状态：用手向上移动演示块3时，将压缩上端的弹簧2、拉伸下端的弹簧2使演示块3受到向下的外力；松手后演示块3具有向下的加速度并向下运动，此时演示块3处于失重状态，演示块3内的液体4以及上端的弹性薄膜5向上凸起，而下端的弹性薄膜5将恢复水平；电子秤6上显示装置对电子秤6的压力小于装置所受的重力。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型基本设计原理的前提下，本实用新型还会有多种替换或改进，这些替换或改进都落入本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种演示超重失重物理实验的装置，主要包括方形框架（1）、弹簧（2）和演示块（3），其特征在于：所述演示块（3）为透明且封闭的中空壳体，中空壳体内的中上部和中下部分别设置弹性薄膜（5），在两弹性薄膜（5）之间的密封空间内注满液体（4）；
所述演示块（3）置于方形框架（1）中心处，并通过上下两侧的弹簧（2）与方形框架（1）连接。
2.根据权利要求1所述的一种演示超重失重物理实验的装置，其特征在于：所述演示块（3）为中空圆柱体或中空矩形体。
3.根据权利要求1所述的一种演示超重失重物理实验的装置，其特征在于：所述方形框架（1）的下端为矩形板，其余三端为矩形条。
4.根据权利要求1所述的一种演示超重失重物理实验的装置，其特征在于：所述演示块（3）由透明的玻璃或者硬质塑料制作。
5.根据权利要求1所述的一种演示超重失重物理实验的装置，其特征在于：所述方形框架（1）由轻质材料制作，如木材、硬质塑料或铝材。
6.根据权利要求1所述的一种演示超重失重物理实验的装置，其特征在于：所述液体（4）为有颜色的水。
7.根据权利要求1所述的一种演示超重失重物理实验的装置，其特征在于：所述方形框架（1）放置于电子秤（6）上。
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| CN108447358A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-08-24 | 宁佐贝 | 演示超重失重状态的物理教学实验装置 |
| CN109300369A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-02-01 | 黄汇彤 | 高中物理力学实验用弹簧测力装置及测力方法 |
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