CN209015523U - 一种中学物理实验演示装置 - Google Patents

Abstract

一种中学物理实验演示装置，涉及一种实验设备，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，在所述筒体外表面上间隙配合有与所述筒体相适配的环形板，在所述环形板上设有集液盒，所述所述筒体卡放在支架上，在所述支架上部挂放有弹簧测力计，在所述弹簧测力计下部设有收紧套绳，在所述筒体内底面上设有底部定滑轮；通过本实用新型不仅可进行物理浮力实验的演示教学，而且还可针对在溶液内不同深度时物体的浮力进行针对性的实验演示，极大的加深了学生对物理浮力的理解和掌握，大大提高了老师的教学质量。

Description

一种中学物理实验演示装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验设备，尤其是涉及一种中学物理实验演示装置。

背景技术

公知的，物理实验在物理教学中有着不可替代的地位和作用，它不仅是物理教学中的方法和手段，更是学生的学习目标。加强对学生实验能力的培养，提高学生学习物理的兴趣，教师只有在物理教学中重视物理实验才能使物理教学效果有所提高，而学生也只能真正参与到物理实验中才能真正的感受物理学科的魅力所在。物理实验能使学生直观地了解物理定律，而不是通过教师灌输，时学生对物理概念原理、定律、法则的理解打下坚实的基础。同时，物理实验可将书本中的内容直观的展现在学生面前时，学生会产生神奇的感觉，好奇心、求知欲一并俱来。

物体的浮力定律，又称阿基米德定律，阿基米德定律是物理学中力学的一条基本 原理，即：浸在液体（或气体）里的物体受到竖直向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体 排开的液体的重力。公式表示是，从公式可以看出，液体对物体的浮力与 液体的密度和物体的排开液体体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸入的深度等 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。

理论来源于实践，在物理教学中，无法将实际生活中的例子课堂上，要使学生能真正理解浮力现象，教学实验演示就显得尤为重要，是加深学生对浮力现象理解的关键。根据统计，有大部分的学生无法真正理解并认为物体所受浮力大小与溶液的密度和物体排开溶液的体积有关，与物体的重量和形状以及浸入溶液的深度无关这一理论。无法真正理解浮力现象，就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。

为使学生能够很好的理解这一比较抽象的理论，物理教学中往往通过一些浮力实验装置的演示来加深学生的记忆，从而促进对该理论的有效掌握。目前使用的演示浮力现象的实验装置比较简单，操作不便，演示结果给学生的印像不深刻，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过多，不便于携带，并且演示效果不好，学生无法真正理解浮力现象，物理浮力现象的演示实验的教学效果不佳，因此，急缺一种物理浮力实验的演示用具；

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，等质量的不同物体漂浮在液面所受到的浮力与其浸没在水中时所受的浮力大小的判断及演示、等体积的不同物体漂浮在液面所受到的浮力与其浸没在水中时所受的浮力大小的判断及演示、同一物体在不同溶液中漂浮所受到的浮力大小的判断及演示、同一物体浸没在不同溶液中所受到的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、针对密度小于溶液的物体漂浮于液面上的物体受到浮力的情况，其在液面的浮力与浸没在液中的浮力不等，然而在当前实验操作中无法针对漂浮于液面的物体通过使其处于浸没状态来测量其受到的浮力大小不同，当借助外力向下按压物体使其浸入时，物体容易受力不均翻转或起起伏伏，根本无法测量其排开水的体积，进而无法测得其不同状态下的浮力大小。

4、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溶液（例如水）的浮力效应，如果需要演示其他溶液，则需要进行反复操作，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；

5、在进行同一物体在不同密度溶液的浮力实验中，需要进行不同密度的溶液的准备，实验常用的溶液为不同浓度的氯化钠溶液，准备不同溶液的氯化钠溶液则是需要教师准备或者临时调配，会浪费大量的时间，影响物理实验教学的进行；

6、在调配氯化钠溶液时一般采用搅拌棒搅拌，容易搅拌不均匀，导致溶液浓度不均，进而实际操作使用的溶液密度与理论计算得出的溶液密度不一致，导致实验测量数据不准确。

7、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；

8、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；

9、在使用弹簧测力计时，通常是教师或学生手持弹簧测力计，对重物进行重力的测量以及对物体浸在水中的所受的力进行测量在测量过程中，如果通过人手持弹簧测力计容易产生读数误差，并且手持弹簧测力计也会造成读数不便；

10、在一般的实验教学过程中，容器箱内的液体通常会比较多，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，浮力是否与物体浸入液体本身的深度有关，一般的实验装置无法便捷的进行直观的证明演示；

11、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。

12、在物理教学中，现有的浮力实验所采用的器材一般包括重物、烧杯、接水容器和弹簧测力计等，进行多阻实验时，还需要更多的实验用具，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。

13、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，实现等质量的不同物体漂浮在液面所受到的浮力与其浸没在水中时所受的浮力大小的判断及演示、等体积的不同物体漂浮在液面所受到的浮力与其浸没在水中时所受的浮力大小的判断及演示、同一物体在不同溶液中漂浮所受到的浮力大小的判断及演示、同一物体浸没在不同溶液中所受到的浮力大小的判断及演示的对比演示装置，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，本实用新型公开了一种中学物理实验演示装置，通过本实用新型不仅可实现密度小于溶液的物体漂浮在液面状态和受力浸入溶液中两种状态下浮力大小不同的测定，还可实现同一物体在不同溶液中漂浮所受到的浮力大小的判断及演示以及同一物体浸没在不同溶液中所受到的浮力大小的判断及演示，本实用新型通过集中收纳的方式将全部实验器材拆卸式整体存储，便于携带。

实现本实用新型的技术方案如下：

一种中学物理实验演示装置，包括筒体、支架、弹簧测力计和盒体，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，在所述筒体外表面上间隙配合有与所述筒体相适配的环形板，在所述环形板上设有集液盒，所述所述筒体卡放在支架上，在所述支架上部挂放有弹簧测力计，在所述弹簧测力计下部设有收紧套绳，在所述筒体内底面上设有底部定滑轮，所述收紧套绳穿过筒体内底面上的底部定滑轮挂放在所述弹簧测力计下部。

所述的中学物理实验演示装置，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。

所述的中学物理实验演示装置，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。

本实用新型的有益效果是，本实用新型所述的一种中学物理实验演示装置，以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，本实用新型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，本实用新型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。

通过设置弹簧测力计以及收紧套绳和在筒体内底面上设有底部定滑轮，可使密度小于溶液的物体实现浸没在溶液中的所受浮力的实验情况演示，还能实现物体浸入溶液深度的改变，并通过弹簧测力计的读数直观的判断物体在处于溶液不同深度时所受的浮力，进而验证浮力大小与物体浸入溶液的深度无关的理论，实验过程可使学生直观的观察到，当物体完全浸入溶液时，改变深度，弹簧测力计的读数没有变化，有利于学生对浮力定律的理解和记忆；

在浮力实验的过程中，通过在筒体上设置环形板以及在环形板上设置集液盒，使排出溶液的收集非常便利，环形板以及积液盒可根据需求上下移动，实现排出液体最短距离的盛接，降低排出液体的流出高度，进而效避免排出溶液外溅或者洒漏，有利于测量排出溶液的体积，进而加快浮力定律的实验进程，避免传统浮力实验时使用烧杯，需要用其他物体垫在烧杯底部，使烧杯底部倾斜，才能使烧杯内部的水溢出，在进行测量时的极大不便，以及在这个过程中，烧杯容易发生倾斜，导致内部液体洒漏，造成浮力实验中止，浪费时间的不便；

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，弹簧测力计的支撑，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。

通过在盒体内盛放装有氯化钠的瓶体，可实现在筒体内调配不同密度的溶液，通过改变溶液的密度，进而可以得出浮力的大小与溶液的密度有关，通过向筒体内添加固体氯化钠，在进行均匀搅拌后可形成氯化钠溶体进而演示相同物体在不同溶液中所受浮力大小，提供对比实验，在物体所受浮力大小的演示中，无需在再使用其他的搅拌装置进行溶液的调配，也不需要更换溶液，使得实验操作更为简便，并且可视性好，全方位多角度测量物体浮力与观察物体浮力现象，在操作过程中具有很强的趣味性，可提升学生学习物理的兴趣，使得浮力现象教学效果更加。

通过在搅拌盖上设置搅拌杆，以及设置搅拌板和转杆，能实现筒体内的溶液的搅拌，转杆上设置可拆卸的搅拌板，可根据需要在转杆上增加搅拌板，从而实现对溶液上、中、下三部分进行全方位搅拌，另外，由于插接搅拌板，大大增加了搅拌面积，使得搅拌更为充分彻底，避免传统调配氯化钠溶液时采用棍状的搅拌棒搅拌容易搅拌不均匀，导致溶液浓度不均，进而实际操作使用的溶液密度与理论计算得出的溶液密度不一致，导致实验测量数据不准确的情况发生。

通过筒体、支架与弹簧测力计，可实现筒体与弹簧测力计的固定，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；

通过在筒体外侧壁上设置开口以及设置数个与开口两内侧壁过盈配合的插接板和可拆卸的缩口式漏嘴，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；

通过设置与筒体相适配的环形板以及在环形板上设置集液盒，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，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；

通过在弹簧测力计下部设有收紧套绳，在筒体内底面上设置底部定滑轮，并且收紧套绳穿过筒体内底面上的底部定滑轮挂放在所述弹簧测力计下部，可对物体浸入溶液的深度进行改变，再通过观察与记录弹簧测力计的读数，进而验证物体浸入溶液后，所受浮力的大小与物体在溶液中所处的深度无关；

通过设置盒体以及盒盖，在盒体内部设置下凹槽以及在盒盖上面设置上凹槽，用来实现筒体的放置，在需要进行实验时将筒体取出，并取出卡放在在放置卡槽内的其他实验用具，将盒体与盒盖闭合，即可实现简易的实验台搭建，帮助进行物理浮力现象的实验演示，实验完毕后所有用具均可拆卸收纳在盒体内，便于实验用具的取用与携带，使得实验用具的使用具有灵活性，可在多个地点进行物理浮力现象的演示实验,具有很强的实用性。

本实用新型的一种中学物理实验演示装置，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液面所受到的浮力相等，浸没在水中时所受的浮力不等，且浮力大小与物体的体积成正比（浮力大小与物体所处深度无关）；等体积的不同物体漂浮在液面所受到的浮力不等，且浮力大小与物体的密度成正比，浸没在水中时所受的浮力相等；同一物体在不同溶液中漂浮所受到的浮力相等，排出水的体积与溶液密度成反比；同一物体浸没在不同溶液中所受到的浮力不等，且浮力大小与溶液密度成正比等浮力规律，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实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的筒体搅拌状态结构示意图。

图3是本实用新型的搅拌上盖结构示意图。

图4是本实用新型的筒体内部结构示意图。

图5是本实用新型的底部定滑轮结构示意图。

图6是本实用新型的筒体结构示意图。

图7是本实用新型的环形板结构示意图。

图8是本实用新型的插接板结构示意图。

图9是本实用新型的收紧套绳结构示意图。

图10是本实用新型的支架结构示意图。

图11是本实用新型的盒体结构示意图。

图中：1.横杆，2.挂钩，3.弹簧测力计，4.抽拉内杆，5.筒体，6.顶丝，7.支杆，8.滑槽，9.环形板，10.开口，11.缩口式漏嘴，12.插接板，13.底板，14.搅拌杆，15.搅拌上盖，16.凸起棱，17.侧槽，18.弧形插槽，19.凸起卡板，20.搅拌板，21.转杆，22.插接口，23.收紧套绳，24.底部定滑轮，25.侧板，26.滑轮，27.挡板，28.底部固定板，29.卡放口，30.集液盒，31.滑动卡块，32.弧形插接头，33.内凹滑槽，34.环口，35.松紧绳，36.套绳，37.把手，38.插接头，39.卡放槽，40.盒盖，41.上卡板，42.上凹槽，43.盒体，44.筒体放置槽，45.下凹槽，46.器具放置槽，47.对比实验配重物，48.配重物放置槽，49.瓶体放置槽，50.抽拉板。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型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实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

结合附图1～11所给出的中学物理实验演示装置，在所述筒体5外侧壁上设有开口10，在所述筒体5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12，在所述数个插接板12外侧的筒体5外壁上均设有刻度，在所述筒体5上的开口10的两内壁上均设有凸起棱16，在所述数个插接板12两侧壁上均设有与所述开口10两内壁上的凸起棱16相适配的内凹滑槽33，所述插接板12通过两侧的内凹滑槽33与开口10两内壁上的凸起棱16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11，在所述数个插接板12外表面上部均设有弧形插槽18，在所述缩口式漏嘴11尾部设有与所述弧形插槽18相适配的弧形插接头32，所述缩口式漏嘴11通过尾部的弧形插接头32与插接板12外表面上的弧形插槽18进行插接配合，在所述筒体5外表面上间隙配合有与所述筒体5相适配的环形板9，所述的环形板9为环状板体，在所述环形板9上表面上设有数个卡放口29，在所述卡放口29上卡放有集液盒30，在所述环形板9的内环内表面两侧分别设有滑动卡块31，在所述筒体5外表面两侧设有与所述环形板9内环两侧的滑动卡块31相适配的滑槽8，在所述筒体5两侧的滑槽8一侧间隔有序设有数个侧槽17，所述环形板9通过滑动卡块31在所述筒体5两侧的滑槽8上滑动并利用滑槽8上的侧槽17进行限位卡放，所述所述筒体5卡放在支架上，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47，在所述底板13上表面上的卡放槽17两侧分别设有支杆7，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，所述抽拉内杆4与支杆7之间通过顶丝6进行限位固定，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，在所述横杆1上部设有把手37，在所述支架上部挂放有弹簧测力计3，在所述弹簧测力计3下部设有收紧套绳23，所述的收紧套绳23由松紧绳35和数根套绳36组成，在所述松紧绳35的一端设有环口34，所述松紧绳35的另一端穿过松紧绳35一端的环口34形成环形松紧口，所述松紧绳35穿出环口34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35下部设有数根套绳36，所述数根套绳36的两端分别与所述环形松紧口的松紧绳35两侧边固定，所述数根套绳36根据需要可分别“十字形”交叉或“*”形交叉，在所述筒体5内底面上设有底部定滑轮24，所述的底部定滑轮24由侧板25、滑轮26、挡板27和底部固定板28组成，在所述底部固定板28上表面上设有两块侧板25，在所述两块侧板25中部设有与所述侧板25转轴连接的滑轮26，在所述两侧板25前后两侧均设有挡板27，所述底部定滑轮24通过底部固定板28与筒体5内部下表面进行粘接，所述收紧套绳23穿过筒体5内底面上的底部定滑轮24挂放在所述弹簧测力计3下部。

进一步的，为了便于进行对比实验，可在筒体5内增设隔板将筒体5分隔为两个溶液腔，在所述两个溶液腔的筒体5外侧壁上均设有开口10，进而实现在浮力实验过程中溢出的液体从两溶液腔外侧壁上的开口10处溢出并流入与开口10相对应的环形板9上的集液槽30内，并在筒体5内的两个溶液腔内底面上均设置底部定滑轮24从而便于进行不同溶液或不同物体的浮力对比实验；

在所述筒体5上设有与所述筒体5相适配的搅拌上盖15，在所述搅拌上盖15下部设有与所述筒体5上部的开口相适配的凸起卡板19，在所述搅拌上盖15下底面中部设有转杆21，在所述转杆21侧表面上间隔有序设有数个插接口22，在所述转杆24上的数个插接口21内插接配合有搅拌板20，在所述搅拌上盖15上表面中部设有与所述搅拌上盖15下表面中部的转杆21相连接的搅拌杆14，在所述盒体43内腔右侧分别设有器具放置槽46和筒体放置槽44，在所述筒体放置槽44内设有与所述筒体5相适配的下凹槽45，在所述盒体43上部设有与所述盒体43相适配的盒盖40，在所述盒盖40内表面上设有与盒体43内的筒体放置槽44相对应的上卡板41，在所述上卡板41上设有与所述盒体43内的筒体放置槽44上的下凹槽45相对应的上凹槽42，在所述盒体43左侧面上设有内嵌式的与所述盒体43进行间隙配合的抽拉板50，在所述抽拉板50上表面上设有数个配重物放置槽48和瓶体放置槽49，在所述数个配重物放置槽48内设有数组对比实验配重物47，所述的对比实验配重物47包括质量相同的木块和石蜡块、体积相同的木块和石蜡块和铁块，在所述瓶体放置槽49内设有存放有盐或氯化钠溶液的瓶体，进一步的，为了便于抽拉板50的抽拉，在抽拉板50外表面上设有暗把手。

实施本实用新型所述的中学物理实验演示装置，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，尤其是在针对物体在液体内部不同位置时的浮力大小研究时，教师可通过本装置进行浮力相关的实验演示教学；

实验前，教师将盒体43打开，将筒体5、支架从盒体43内取出，将支架上的两支杆7插接在底板13上的两插接头38上后，将收紧套绳23的松紧绳35外端穿过筒体5内底面上的底部定滑轮24下部，再将环形板9通过滑动卡块31滑动卡接在筒体5外侧的滑槽8上，往筒体5内倒入清水，并将筒体5卡放在支架的底板13上的卡放槽39上；

在浮力实验前，需要筒体5内清水进行定量，将环形板9沿筒体5外侧的滑槽8滑动至筒体5上开口10上的第二块插接板12处，通过转动环形板9使得环形板9内侧的滑动卡块31划入滑槽8上的侧槽17内实现对环形板9的限位卡放，在环形板9上的卡放口29上放置集液盒30与开口10相对应，在第二块插接板12上的弧形插槽18上插入缩口式漏嘴11，拔出开口10上的第一块插接板12，根据木桶原理，筒体5内的清水会沿开口10流出并流至水平面与第二块插接板12上沿平行，根据第二块插接板12外侧筒体5外壁上的刻度可清楚直接的对筒体5内清水的体积进行定量读取，流出的清水经由缩口式漏嘴11流入集液盒30内进行清理即可；

在进行浮力实验时，先将弹簧测力计3挂放在横杆1上的挂钩2上，并把收紧套绳23的松紧绳35前端与缠绕在弹簧测力计3下部，抽出盒体43一侧的抽拉板50取出对比实验配重物47，再将对比实验配重物47经由收紧套绳23上的松紧绳35形成的环形松紧口放入，通过松紧绳35下部的数根套绳36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35的外端，松紧绳35经由环口34滑动并对环形松紧口进行收缩，从而利用松紧绳35和数根套绳36对配重物的捆绑限位，配重物捆绑完毕后放入筒体5内，随着配重物的放入进行以下浮力实验：

依据本实用新型所述的中学物理实验演示装置的教学方法，包含如下四种实验教学方法：

实验1：

1、验证内容：等质量的不同物体漂浮在液面所受到的浮力相等，浸没在水中时所受的浮力不等，且浮力大小与物体的体积成正比（浮力大小与物体所处深度无关）

2、实验步骤：

步骤一：准备两组筒体5或将筒体5内设置隔板分隔为两个溶液腔的筒体5，形成对照实验，并在各溶液腔上方的横杆1上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，先将木块和石蜡块放入收紧套绳23并挂放在弹簧测力计3上进行称重，测出G_木和G_蜡，并且G_木=G_蜡，再将收紧套绳23的松紧绳35前端用穿过底部定滑轮24并悬挂在弹簧测力计3上；

步骤二：分别将悬挂在弹簧测力上的石蜡块和木块漂浮在筒体内的溶液表面，

漂浮过程中随着配重物接触溶液，根据木桶原理，溶液水位上升并从筒体5上开口 10上的第二块插接板12上沿流出，流出后的溶液再经由缩口式漏嘴11流入集液盒30内进行 收集，分别测量两集液盒30收纳的溢出溶液的体积以及已知的溶液密度，通过浮力公式，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：通过提拉横杆将弹簧测力计向上移动，利用筒体底部设置的定滑轮的传 导可将漂浮在溶液表面的木块和石蜡块拽进溶液中，使其呈现在溶液中浸入的状态，此时 两溶液腔内溶液从开口10处的第二块插接板11上沿溢出并流入步骤二中的集液盒30内进 行累积，再分别对石蜡块以及木块根据集液盒收纳的溢出溶液的总体积以及已知的溶液密 度，通过浮力公式，可计算出木块浸入液体后所受的溶液浮力F_木′和石蜡 块浸入液体后所受浮力F_蜡′，由于V_木>V_蜡，F_木′>F_蜡′；

步骤四：继续拽弹簧测力计，改变木块与石蜡块在溶液中的深度，筒体内的剩余溶 液不再发生变化，木块与石蜡块浸入溶液中后，排开溶液的体积不发生变化，通过浮力公式，浮力也不发生变化；

3、实验结论：等质量的不同物体漂浮在液面所受到的浮力相等，浸没在水中时所受的浮力不等，且浮力大小与物体的体积成正比（浮力大小与物体所处深度无关）。

实验二：

1、验证内容：等体积的不同物体漂浮在液面所受到的浮力不等，且浮力大小与物体的密度成正比，浸没在水中时所受的浮力相等。

2、实验步骤：

步骤一：准备两组筒体5或将筒体5内设置隔板分隔为两个溶液腔的筒体5，形成对照实验，并在各溶液腔上方的横杆1上各悬挂一弹簧测力计3，准备配重物实验组中两体积相同的木块和石蜡块，先将木块和石蜡块放入收紧套绳23并挂放在弹簧测力计3上进行称重，测出G_木和G_蜡，并且G_木<G_蜡，再将收紧套绳23的松紧绳35前端用穿过底部定滑轮24并悬挂在弹簧测力计3上；

步骤二：分别将悬挂在弹簧测力上的石蜡块和木块漂浮在筒体内的溶液表面，

漂浮过程中随着配重物接触溶液，根据木桶原理，溶液水位上升并从筒体5上开口 10上的第二块插接板12上沿流出，流出后的溶液再经由缩口式漏嘴11流入集液盒30内进行 收集，分别测量两集液盒30收纳的溢出溶液的体积以及已知的溶液密度，通过浮力公式，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：通过提拉横杆将弹簧测力计向上移动，利用筒体底部设置的定滑轮的传 导可将漂浮在溶液表面的木块和石蜡块拽进溶液中，使其呈现在溶液中浸入的状态，此时 两溶液腔内溶液从开口10处的第二块插接板11上沿溢出并流入步骤二中的集液盒30内进 行累积，再分别对石蜡块以及木块根据集液盒收纳的溢出溶液的总体积以及已知的溶液密 度，通过浮力公式，可计算出木块浸入液体后所受的溶液浮力F_木′和石蜡 块浸入液体后所受浮力F_蜡′，由于V_木=V_蜡，所以F_木′=F_蜡′；

3、实验结论：等体积的不同物体漂浮在液面所受到的浮力不等，且浮力大小与物体的密度成正比，浸没在水中时所受的浮力相等。

实验3：

1、验证内容：同一物体在不同溶液中漂浮所受到的浮力相等，排出水的体积与溶液密度成反比；

2、实验步骤：

步骤一：准备一木块，用收紧套绳23将木块或石蜡块悬挂在弹簧测力计3上，测出G_木；

步骤二：在筒体中添加水溶液，使木块漂浮在溶液表面，根据根据测量集液盒收纳 的溢出溶液的体积V₁以及已知的水密度，通过浮力公式，可计算出木块所 受溶液浮力F_水；

步骤三：取出木块并将筒体5开口10处的第一块插接板11插接在开口10上，往筒体 5内添加氯化钠，再将搅拌上盖15盖合在筒体5上部，通过转动搅拌杆14对筒体5内溶液进行 搅拌并形成氯化钠溶液，再取下第一块插接板11，放入木块使其漂浮在溶液表面，根据根据 测量集液盒30收纳的溢出溶液的体积V₂以及计算得出的氯化钠溶液密度，通过浮力公式，可计算出木块所受溶液浮力F_盐；

3、实验分析：同一木块漂浮在水溶液和漂浮在氯化钠溶液时，所受的浮力F_水=F_盐，但是测量集液盒收纳的溢出溶液的体积V₁与不同，且V₁>V₂。

4、实验结论：同一物体在不同溶液中漂浮所受到的浮力相等，排出水的体积与溶液密度成反比。

实验4：

1、验证内容：同一物体浸没在不同溶液中所受到的浮力不等，且浮力大小与溶液密度成正比；

2、实验步骤：

步骤一：准备一铁块，用收紧套绳23将铁块悬挂在弹簧测力计3上，测出G_铁；

步骤二：在筒体5中添加水溶液，使铁块浸没在溶液中，根据根据测量集液盒收纳 的溢出溶液的体积V₁以及已知的水密度，通过浮力公式，可计算出木块所 受溶液浮力F_水；

步骤三：取出铁块并将筒体5开口10处的第一块插接板11插接在开口10上，往筒体 5内添加氯化钠，再将搅拌上盖15盖合在筒体5上部，通过转动搅拌杆14对筒体5内溶液进行 搅拌并形成氯化钠溶液，再取下第一块插接板11，放入铁块使其浸没在氯化钠溶液内，根据 根据测量集液盒30收纳的溢出溶液的体积V₂以及计算得出的氯化钠溶液密度，通过浮力公 式，可计算出木块所受溶液浮力F_盐；

3、实验分析：实验结果表示密度不同的溶液中，测量集液盒收纳的溢出溶液的体积V₁=V₂，但所受的浮力F_水≠F_盐，因为ρ_水<ρ_盐，所以F_水<F_盐。

同一铁块浸没在不同浓度的溶液内部时的浮力大小并不相等，与物体所受浮力的大小与所处溶液的密度有关；

4、实验结论：同一物体浸没在不同溶液中所受到的浮力不等，且浮力大小与溶液密度成正比。

进一步的，在针对实验1和2中通过提拉把手37使其施加向上拉力从而使得弹簧测力计3连同下部的松紧绳35向上移动，当向上提拉一定距离后，向上提拉的松紧绳35经由筒体5底部的底部定滑轮24进行力的转换为对漂浮在水面上的木块和石蜡块的向下的拉力，从而实现将木块和石蜡块拉入液体内部，当木块和石蜡块沉入液体内一定位置后，通过旋拧两支杆7外侧的顶丝6使其卡顶在支杆7内部的抽拉内杆4表面，从而实现对抽拉内杆4的限位固定；

进一步的，在针对实验3和4中，当在清水中测量出铁块的浮力后，将筒体5开口10处的第一块插接板12插回开口10上，抽出盒体43一侧的抽拉板50并在瓶体放置槽49内取出盛放有氯化钠的瓶体，将氯化钠导入筒体5内的清水中，再将搅拌上盖15盖合在筒体5上部，通过转动搅拌杆14带动转杆21转动，转杆21外表面上的数个搅拌板20对筒体5内的混合液进行搅拌，从而使得氯化钠与清水完全混合溶解形成氯化钠溶液，当搅拌完毕后取下搅拌上盖15，拔出开口10处的第一块插接板12继续进行对比实验即可；

实验完毕后，将筒体5内溶液倒出进行清洗并把筒体5上的环形板9沿滑槽8从筒体5上取下，再将筒体5卡放入盒体43内的下凹槽45内，筒体5放入后把松紧套绳23内的配重物取出放回抽拉板50上的配重物放置槽48内，拆卸支架，将底板13上的两支杆7向上拔动，使得支杆7从底板13上的插接头38内拔出，再将抽拉内杆4划入支杆7内部并旋拧顶丝6进行顶死固定后，将环形板9、支杆7、底板13及集液盒30放入盒体43内的器具放置槽46内，盖合上盒盖40即可进行存放携带。

本实用新型在进行物理浮力实验教学时，具有直观性与对比性，可使学生灵活深刻的理解与掌握阿基米德定律，提升物理浮力现象的教学效果。通过设置弹簧测力计以及收紧套绳和在筒体内底面上设有底部定滑轮，可实现物体浸入溶液深度的改变，并通过弹簧测力计的读数直观的判断物体在处于溶液不同深度时所受的力，进而实现浮力大小与物体浸入溶液本身的深度无关的验证，实验过程可使学生直观的观察到，当物体完全浸入溶液时，改变深度，弹簧测力计的读数没有变化，有利于学生对浮力定律的理解和记忆，并且本装置通过设置搅拌板和转杆，可实现在板体内调配不同密度的溶液，通过改变溶液的密度，读出不同溶液中测力计上的数值，进而可以得出浮力的大小与溶液的密度有关，提供对比实验，不仅操作简单，并且可视性好，全方位多角度测量物体浮力与观察物体浮力现象，在操作过程中具有很强的趣味性，可提升学生学习物理的兴趣，使得浮力现象教学效果更加。

以上述依据本实用新型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 (3)

1.一种中学物理实验演示装置，包括筒体（5）、支架、弹簧测力计（3）和盒体（43），其特征是：在所述筒体（5）外侧壁上设有开口（10），在所述筒体（5）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（12），在所述数个插接板（12）外侧均设有可拆卸的缩口式漏嘴（11），在所述筒体（5）外表面上间隙配合有与所述筒体（5）相适配的环形板（9），在所述环形板（9）上设有集液盒（30），所述筒体（5）卡放在支架上，在所述支架上部挂放有弹簧测力计（3），在所述弹簧测力计（3）下部设有收紧套绳（23），在所述筒体（5）内底面上设有底部定滑轮（24），所述收紧套绳（23）穿过筒体（5）内底面上的底部定滑轮（24）挂放在所述弹簧测力计（3）下部。

2.根据权利要求1所述的中学物理实验演示装置，其特征是：在所述筒体（5）上的开口（10）的两内壁上均设有凸起棱（16），在所述数个插接板（12）两侧壁上均设有与所述开口（10）两内壁上的凸起棱（16）相适配的内凹滑槽（33），所述插接板（12）通过两侧的内凹滑槽（33）与开口（10）两内壁上的凸起棱（16）进行间隙配合。

3.根据权利要求1或2所述的中学物理实验演示装置，其特征是：在所述数个插接板（12）外表面上部均设有弧形插槽（18），在所述缩口式漏嘴（11）尾部设有与所述弧形插槽（18）相适配的弧形插接头（32），所述缩口式漏嘴（11）通过尾部的弧形插接头（32）与插接板（12）外表面上的弧形插槽（18）进行插接配合。