CN206431926U - 物理浮力实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种物理浮力实验装置,涉及物理实验器械领域。它包括底座;底座上连接有圆柱形透明的容器箱和滑动板;容器箱上部连通有倾斜设置的溢流管;与溢流管进口对应的位置,容器箱内安装有竖直向下与溢流管连通的导流管;容器箱内滑动密封连接有隔离板;通孔内安装有电磁阀;隔离板侧边连接有两根拉线;容器箱内填充有液体;浮力块在液体上漂浮;浮力块上端开有均匀分布的插接孔;插接孔内放置有砝码;所述的浮力块为边长已知的长方体,浮力块竖直的侧面上刻有刻度线。本实用新型的有益效果是:液体的排出更加稳定,计量精确,由浮力块本身即可计算读取排开的水量,可直观进行浮力与水深无关的演示。
Description
技术领域
本实用新型涉及物理实验器械领域。
背景技术
验证物体在液体中所受浮力大小是物理实验中的基本实验之。在测量物体在液体中所受浮力的物理实验中,浸在液体中的物体排出一定体积的液体,这部分体积的液体所受的重力等于物体所受的浮力。在一般的实验装置中,溢流口直接与液面齐平,而在实验操作中,液面易受到物体的影响而引起波动,由于液面与溢流口的最低点已经齐平,高出则会被排出,波动的液面容易造成过量的液体的排出,影响到实验结果,一般的排出液体的量由量筒读数取得,方式单一,若没有量筒时则无法进行实验。在一般的实验教学过程中,容器箱内的液体通常会较多,在视觉上产生大量的水将物体托起的效果,学生经常会产生疑问,浮力是否与液体本身的深度有关,而一般的实验装置无法便捷的进行直观的证明演示。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题,是针对上述存在的技术不足,提供一种物理浮力实验装置。液体的排出更加稳定,计量精确,由浮力块本身即可计算读取排开的水量,可直观进行浮力与水深无关的演示。
本实用新型采用的技术方案是:提供一种物理浮力实验装置,包括底座、浮力块、量筒;底座上连接有圆柱形透明的容器箱和滑动板;容器箱底部设置有排水口;排水口上安装有阀门;容器箱上部连通有倾斜设置的溢流管;与溢流管进口对应的位置,容器箱内安装有竖直向下与溢流管连通的导流管;滑动板在溢流口出水端口的下方,在底座上滑动,滑动板上放置有多个量筒,量筒接口与溢流管出口对应;容器箱内滑动密封连接有隔离板;隔离板外围为密封环;隔离板中部开有通孔;通孔内安装有电磁阀;隔离板侧边连接有两根拉线,拉线对称设置;容器箱侧壁上端安装有两个与拉线位置对应的导轮;拉线的另一端分别绕过对应的导轮,且连接有拉环;容器箱内填充有液体;浮力块在液体上漂浮;浮力块上端开有均匀分布的插接孔;插接孔内放置有砝码;所述的浮力块为边长已知的长方体,浮力块竖直的侧面上刻有刻度线。
进一步优化本技术方案,物理浮力实验装置的容器箱外壁上竖直方向刻有高度线。
进一步优化本技术方案,物理浮力实验装置的导流管内安装有电控阀。
本实用新型与传统浮力实验装置相比,其有益效果在于:
1、导流管竖直向下,与溢流管的进水口垂直,水流需从导流管下端进入然后从溢流管排出,可减少液体表面波动对液体溢流量造成的影响,使溢出液体的测量更加准确。在溢水口的出水端,并排设置多个量筒,方便于进行分段测量,并利用差值法记录数据进行实验,使实验更加准确。隔离板可将容器箱内部空间分割成上下两部分,且通过电磁阀控制连通,隔离板即为容器箱上部空间的底端,则可以通过拉线将隔离板提升高度,减少上部的水量,上下两部分通过电磁阀流通,内部水量总量没有变,液面高度不便,直观演示浮力与排出的水量有关而与水量或水深无关。浮力块上放置不同数量的砝码则可改变浮力块总体重量,配合差值法的记录,浮力块在液体中稳定后即为浮力与重力相等,浮力块重量可知,浮力块的边长均为定值,在浮力块的竖直面上设置刻度线,可直观观察到浮力块在液体中的浸入深度,同时可由长宽高辅助测定排出的水量,浮力块浸入液体中的体积即为排出的水量;量筒并排设置在滑动板上,方便于更换量筒,并将量筒有序排列与数据对应。
2、容器箱外壁上刻画高度线,方便于显示隔离板在容器箱内的高度,直观的观察和记录上部剩余水量;
3、导流管内安装电控阀,可电控导流管的导通与截止,在液体不稳定时,关闭电控阀,进一步控制液体波动造成的误差,提高排出水量的精确度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为本使用新型分解结构示意图;
图3为本实用新型平面结构示意图;
图中,1、底座;2、浮力块;3、电控阀;4、容器箱;5、滑动板;6、排水口;7、阀门;8、溢流管;9、导流管;10、量筒;11、隔离板;12、密封环;13、通孔;14、电磁阀;15、拉线;16、导轮;17、拉环;18、液体;19、插接孔;20、砝码;21、刻度线;22、高度线。
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作进一步详细的说明。
如图1-3所示,物理浮力实验装置,包括底座1、浮力块2、量筒10;底座1上连接有圆柱形透明的容器箱4和滑动板5;容器箱4底部设置有排水口6;排水口6上安装有阀门7;容器箱4上部连通有倾斜设置的溢流管8;与溢流管8进口对应的位置,容器箱4内安装有竖直向下与溢流管8连通的导流管9;滑动板5在溢流口出水端口的下方,在底座1上滑动,滑动板5上放置有多个量筒10,量筒10接口与溢流管8出口对应;容器箱4内滑动密封连接有隔离板11;隔离板11外围为密封环12;隔离板11中部开有通孔13;通孔13内安装有电磁阀14;隔离板11侧边连接有两根拉线15,拉线15对称设置;容器箱4侧壁上端安装有两个与拉线15位置对应的导轮16;拉线15的另一端分别绕过对应的导轮16,且连接有拉环17;容器箱4内填充有液体18;浮力块2在液体18上漂浮;浮力块2上端开有均匀分布的插接孔19;插接孔19内放置有砝码20;所述的浮力块2为边长已知的长方体,浮力块2竖直的侧面上刻有刻度线21;容器箱4外壁上竖直方向刻有高度线22;导流管9内安装有电控阀3。
本实用新型在使用时,第一种实验方法为,在容器箱4内加入适量的液体18,使液体18的表面与溢流管8进水口齐平不再外溢,然后放入已测量重力的浮力块2,并利用一个量筒10接收溢出的液体18,为一个实验数据,并进一步放置砝码20进行试验;第二种实验方法,可舍弃第一个实验数据,有常识可知,在液面上放置一个物体时,与物体侧面接触的水会引起小高度的攀升,造成溢出的水量小于实际排开的水量,而当浮力块2侧面较长时,则对精确度造成影响,在放入液体18时,无需考虑液面是否与溢流管8进水口齐平,放入浮力块2后,将一定水量排出,稳定后,液面一定与溢流管8进水口齐平,然后放置砝码20进一步进行实验。放置砝码20进行实验时,液体18产生的浮力已经与浮力块2形成平衡,浮力块2仅为承载平台,推动滑动板5将上一次接溢流水量的量筒10移开,空的量筒10置于溢流管8对应的下方,准备接水计量,在浮力块2上依次放置不同数量的砝码20,每次均使用空的量筒10进行承接,每个量筒10内的水量即为两次相邻实验的排出水量的差值,相对应的重量差值为新加入的砝码20重量,由于量筒10内水量的读数采用最低液面估读的方式进行读数,若由两次估读结果进行减法运算得水量差值,则容易造成误差累积,同时不采用累积的重量与排水量进行记录,因为砝码20虽为已知重量或可测重量,但长期的使用,造成重量的改变,累积读数同样容易造成误差的累积,利用本实验装置进行差值法实验,结果较为精确。
演示浮力与水的深度无关时,利用隔离板11缩小容器箱4内上部的空间,降低上部空间液面高度,操作时,利用拉线15将隔离板11在容器箱4内提升,拉线15在两侧对称设置,以使在提升过程中,隔离板11能够稳定水平上升,在注入过程中,隔离板11的电磁阀14为打开状态,使容器箱4内上下两部分均充满液体18,在抬升隔离板11的过程中,电磁阀14依然打开,使上部空间的液体18进入到下部空间,隔离板11抬升而不抬升液面高度,仅是内部液体18从隔离板11上部空间流动到下部空间,上部空间的液体18高度降低水量减少,且没有气泡的体积占据,抬升的高度可由容器箱4外壁上的高度线22观察到,当抬升到一定高度后,关闭电磁阀14,则容器箱4分为分隔开的上下两部分,上部空间可直观演示出浮力与液体18深度无关。为直接消除下部空间水量在视觉上的影响,可直接由排水口6将下部空间液体18排出。
在记录溢出的水量时,既可通过量筒10内的液面读数记录溢出的水量,也可通过浮力块2侧面的刻度线21进行读取,计算浮力块2下沉的体积,从而得到排开水量的体积,由于浮力块2的底面积为定值,下沉体积大小仅与下沉深度有关,而深度可有刻度线21读取,因此刻度线21可直接与水量一一对应,无需再进行计算。刻度线21所对应的水量,可由长宽高计算,也可进行实验,由实际排出的水量对应的浮力块2侧面的液面高度一一刻画所得。
本实用新型溢出的经过导流管9再由溢流管8排出,导流管9下沉一定深度,可减少液体18表面波动的影响,在导流管9再增加安装电控阀3,则可在操作过程中,关闭电控阀3,关闭导流管9的流通,稳定后再打开电控阀3,将高出的液体18排出,在抬升隔离板11时,关闭电控阀3,可避免在抬升过程中造成的液面高度波动,而排出液体18。
所述的电控阀、电磁阀及其电路均为常规技术手段。
Claims (3)
1.一种物理浮力实验装置,其特征在于:包括底座(1)、浮力块(2)、量筒(10);底座(1)上连接有圆柱形透明的容器箱(4)和滑动板(5);容器箱(4)底部设置有排水口(6);排水口(6)上安装有阀门(7);容器箱(4)上部连通有倾斜设置的溢流管(8);与溢流管(8)进口对应的位置,容器箱(4)内安装有竖直向下与溢流管(8)连通的导流管(9);滑动板(5)在溢流口出水端口的下方,在底座(1)上滑动,滑动板(5)上放置有多个量筒(10),量筒(10)接口与溢流管(8)出口对应;容器箱(4)内滑动密封连接有隔离板(11);隔离板(11)外围为密封环(12);隔离板(11)中部开有通孔(13);通孔(13)内安装有电磁阀(14);隔离板(11)侧边连接有两根拉线(15),拉线(15)对称设置;容器箱(4)侧壁上端安装有两个与拉线(15)位置对应的导轮(16);拉线(15)的另一端分别绕过对应的导轮(16),且连接有拉环(17);容器箱(4)内填充有液体(18);浮力块(2)在液体(18)上漂浮;浮力块(2)上端开有均匀分布的插接孔(19);插接孔(19)内放置有砝码(20);所述的浮力块(2)为边长已知的长方体,浮力块(2)竖直的侧面上刻有刻度线(21)。
2.根据权利要求1所述的物理浮力实验装置,其特征在于:容器箱(4)外壁上竖直方向刻有高度线(22)。
3.根据权利要求1所述的物理浮力实验装置,其特征在于:导流管(9)内安装有电控阀(3)。
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CN112270876A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-01-26 | 山东交通学院 | 一种浮力演示教具及其使用方法 |
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