CN210627613U - 虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种辅助教学试验器具，解决的技术问题是提供一种结构简单、便于研究虹吸的触发和终止条件，还可组装形成不倒翁、且便于调整不倒翁的重心高度的教学试验装置。本实用新型采用技术方案是：虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，包括杯具、虹吸管、抽吸装置和不倒翁底座，杯具包括杯体、杯盖和杯把，杯体和杯盖之间螺纹配合，杯盖上设置两个排气孔和密封软塞，杯盖的外侧还设置盖把，杯体侧壁的底部设置排空管，排空管上设置开关，虹吸管的外侧穿设卡止夹，杯把上设置与虹吸管适配的卡槽；不倒翁底座的外轮廓为平面截球体得到的几何体，并与杯体底部螺纹连接。本实用新型用于虹吸试验、不倒翁重心高度变化等教学试验。

Description

虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种辅助教学试验器具，具体是一种涉及物理学中的虹吸及不倒翁力学原理等知识的教学展示的试验装置。

背景技术

物理教学过程中，通过教具进行试验，可显著提高学生的认知水平，提高学生对相关知识点的理解水平和应用能力。虹吸是一种主要关于大气压和液压的物理现象，涉及的知识点较多，在通过试验进行辅助教学方式上，目前几乎都是通过两个杯子，例如两个烧杯，另外加上一根虹吸管，例如一根吸管，来进行展示教学。由于虹吸现象的相关知识点较多，在引课过程需要介绍关于相关知识点，例如关于大气压力、水的液压、水的不可压缩性、空气的易压缩性、连通器等相关知识点，在进行复习的时候，并不能通过上述的两个杯子和虹吸管进行辅助教学。此外，通过两个杯子和一根虹吸管进行试验，只能简单直接地展示虹吸过程，由于调整虹吸管的位置不方便或不能调整，故难以试验触发虹吸的条件和虹吸终止的不同条件。

不倒翁力学原理涉及物理中重心位置与物体平衡的相关知识点。在进行这些知识点的教学过程中，教师能够使用的现有不倒翁始终是不倒的，因为现有的不倒翁结构固定、重心高度是固定的。但是，在什么条件下不倒翁才会不倒，什么条件下就会倒下？现有的不倒翁并不能进行试验探究。因此，如何调整不倒翁的重心高度，使不倒翁能在“倒下”与“不倒下”两种状态下进行转换，以提高试验的趣味性、观赏性、操作性、参与性，是提高教学质量的重要方面。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、便于研究虹吸的触发和终止条件,还可组装形成不倒翁、且便于调整不倒翁的重心高度的教学试验装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，包括杯具、虹吸管、抽吸装置和不倒翁底座，杯具包括杯体、杯盖和杯把，杯体的内壁设置螺纹，杯盖的外边缘设置与杯体内壁的螺纹适配的外螺纹，杯盖上设置两个排气孔，排气孔的孔径与虹吸管的外径一致，排气孔处设置密封软塞，杯盖的外侧还设置盖把，杯体侧壁的底部设置排空管，排空管上设置开关，并且排空管与虹吸管的进水端适配，抽吸装置与虹吸管的出水端适配，虹吸管的外侧还穿设一个卡止夹，杯把上设置与虹吸管适配的卡槽；不倒翁底座的外轮廓为平面截球体得到的几何体，不倒翁底座的圆形面与杯体底部之间螺纹连接。

进一步的是：所述杯体内壁的上段设置螺纹，下段设置两个竖向卡槽，两个卡槽之间设置隔板。

具体的：所述杯体和杯把上还设置长度刻度，并且两种长度刻度的零刻度位为杯底所在平面。

具体的：所述抽吸装置为吸耳球或者注射器。

具体的：所述杯体和杯盖均为透明塑料材质，虹吸管也为透明塑料材质，不倒翁底座为铁和/或铅材质。

进一步的是：所述杯体的外侧设置连接槽，杯把用于与杯体连接的一端设置卡口，卡口与连接槽相互适配。

进一步的是：所述不倒翁底座的外轮廓呈半球状，不倒翁底座在圆形面还设置空腔。

本实用新型有益效果是：进行虹吸试验时，不倒翁底座与杯体拆开，虹吸管的进水端可直接插入杯具或连接于排空管，虹吸管的中部可卡于杯把的卡槽的不同高度，便于调整虹吸管的最高点位，同时使出水端处于不同的高度位置，虹吸管的出水端可放置于一个接水容器中，向杯体内加水，将虹吸管排空，即可触发虹吸，从而在不同条件下开展虹吸试验，探究虹吸的触发条件以及终止条件。虹吸管上设置卡止夹，可中断虹吸并开始虹吸，便于教学过程的解释。

虹吸管的进水端连接于排空管时，可通过放低虹吸管或抽吸装置将虹吸管排空；虹吸管的进水端直接放置杯体内时，可通过抽吸装置将虹吸管排空，或者将虹吸管进水端穿过杯盖上的一个排气孔，同时另一个排气孔封闭，通过旋转下压杯盖将虹吸管排空。将虹吸管排空，从而达到触发虹吸的基础条件。

杯体内的隔板可将杯体内部分隔为两个部分，隔板上提，两个部分之间形成连通器，可进行连通器的教学展示。杯体、杯盖和虹吸管选择透明塑料材质，便于观察虹吸现象。杯体和杯把上还设置长度刻度，便于直接比较虹吸管出水端的高度与杯体液位的高度。

进行不倒翁试验时，将不倒翁底座与杯体螺纹连接，当杯体空着时，杯体和不倒翁底座形成不倒翁；杯体内装入不同量的水，可相应增高杯体和不倒翁底座的整体重心高度，从而使杯体和不倒翁底座达到“倒下”与“不倒下”两种状态，从而便于不倒翁力学原理教学。

附图说明

图1是本实用新型虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置的结构示意图。

图中零部件、部位及编号：杯具1、杯体11、杯盖12、杯把13、排空管14、隔板15、虹吸管2、卡止夹21、不倒翁底座3、吸耳球4。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，包括杯具1、虹吸管2、抽吸装置和不倒翁底座3，杯具1包括杯体11、杯盖12和杯把13，杯体11的内壁设置螺纹，杯盖12的外边缘设置与杯体11内壁的螺纹适配的外螺纹，杯盖12与杯体11之间螺纹配合，杯盖12可调整杯体11内部的体积大小，可进行空气的可压缩性和液体的不可压缩性的试验。杯盖12的外侧还设置盖把，便于通过盖把旋转杯盖12。杯盖12上设置两个排气孔，排气孔的孔径与虹吸管2的外径一致，排气孔处设置密封软塞或旋塞，一个排气孔可用于插入虹吸管2，另一个排气孔可用于平衡杯体11的气压。密封软塞和旋塞均最好通过绳索连接于杯盖12，避免丢失。杯体11侧壁的底部设置排空管14，并且排空管14与虹吸管2的进水端适配。排空管14上设置开关，开关可为阀门、软塞或者旋塞，其中开关为软塞时，软塞可通过绳索连接于杯体11。虹吸管2的两端分别为进水端和出水端，虹吸管2的外侧穿设一个卡止夹21，卡止夹21用于阻断虹吸管，可中止虹吸过程。抽吸装置与虹吸管2的出水端适配，抽吸装置用于与虹吸管2的出水端连接，并将虹吸管2内的空气部分或全部排出，例如抽吸装置为吸耳球4或者注射器。杯把13上设置与虹吸管2适配的卡槽，虹吸管2的进水端通过杯盖12上的排气孔放置于杯体11内，或者进水端直接连接于排空管14，虹吸管2的中部可卡于杯把13的卡槽内，便于调整虹吸管2在杯把13的卡槽中的位置，从而调整虹吸管2的最高点的高度和出水端的高度。

杯体11、杯盖12和虹吸管2最好都选用透明材质，例如透明塑料材质，以便于观察其中的液位变化。杯体11和杯把13上最好设置长度刻度，并且两种长度刻度的零刻度位为杯底所在平面，以便于比较虹吸管2两端对应的液位关系。杯把13可与杯体12为一个整体，或者，杯把13和杯体12可拆卸连接。例如，杯体11的外侧设置连接槽，杯把13用于与杯体11连接的一端设置卡口，卡口与连接槽相互适配。

为了通过杯体11进行关于连通器的展示，杯体11内壁的上段设置螺纹，下段设置两个竖向卡槽，两个卡槽之间设置隔板15。隔板15可将杯体11内部分隔为两个部分，隔板15下压到底，分开的两部分相互隔离不透水；隔板15上提，两部分之间形成连通器，可进行相应的教学展示。

不倒翁底座3的外轮廓为平面截球体得到的几何体，球体为圆球体或椭球体。不倒翁底座3的圆形面与杯体11底部之间可拆卸连接，例如两者之间螺纹连接或卡扣连接。关于虹吸及其相关试验时，无需用到不倒翁底座3。不倒翁底座3和杯具1配合，形成不倒翁并可进行不倒翁力学原理教学试验。不倒翁底座3为密度大的金属材质，例如为铁和/或铅材质。例如，如图1所示，不倒翁底座3的外轮廓呈半球状。不倒翁底座3可为整体实心结构，或者不倒翁底座3在圆形面还设置空腔，以进一步降低不倒翁底座3的重心高度。

进行不倒翁试验时，将不倒翁底座3与杯体11螺纹连接，杯把13最好从杯体11上取下，杯盖12也最好从杯体11内取出。杯体11空着时，杯体11和不倒翁底座3作为一个整体，重心很低，形成不倒翁。在杯体11内装入不同量的水，可相应增高杯体11和不倒翁底座3整体的重心高度，从而使杯体11和不倒翁底座3达到“倒下”与“不倒下”两种状态，从而便于开展不倒翁力学原理教学试验。

Claims (7)

1.虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，其特征在于：包括杯具(1)、虹吸管(2)、抽吸装置和不倒翁底座(3)，杯具(1)包括杯体(11)、杯盖(12)和杯把(13)，杯体(11)的内壁设置螺纹，杯盖(12)的外边缘设置与杯体(11)内壁的螺纹适配的外螺纹，杯盖(12)上设置两个排气孔，排气孔的孔径与虹吸管(2)的外径一致，排气孔处设置密封软塞，杯盖(12)的外侧还设置盖把，杯体(11)侧壁的底部设置排空管(14)，排空管(14)上设置开关，并且排空管(14)与虹吸管(2)的进水端适配，抽吸装置与虹吸管(2)的出水端适配，虹吸管(2)的外侧还穿设一个卡止夹(21)，杯把(13)上设置与虹吸管(2)适配的卡槽；不倒翁底座(3)的外轮廓为平面截球体得到的几何体，不倒翁底座(3)的圆形面与杯体(11)底部之间螺纹连接。

2.如权利要求1所述的虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，其特征在于：所述杯体(11)内壁的上段设置螺纹，下段设置两个竖向卡槽，两个卡槽之间设置隔板(15)。

3.如权利要求1所述的虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，其特征在于：所述杯体(11)和杯把(13)上还设置长度刻度，并且两种长度刻度的零刻度位为杯底所在平面。

4.如权利要求1所述的虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，其特征在于：所述抽吸装置为吸耳球(4)或者注射器。

5.如权利要求1～4任一权利要求所述的虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，其特征在于：所述杯体(11)和杯盖(12)均为透明塑料材质，虹吸管(2)也为透明塑料材质，不倒翁底座(3)为铁和/或铅材质。

6.如权利要求1～4任一权利要求所述的虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，其特征在于：所述杯体(11)的外侧设置连接槽，杯把(13)用于与杯体(11)连接的一端设置卡口，卡口与连接槽相互适配。

7.如权利要求6所述的虹吸和不倒翁力学原理教学试验装置，其特征在于：所述不倒翁底座(3)的外轮廓呈半球状，不倒翁底座(3)在圆形面还设置空腔。

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