CN213815195U - 一种阿基米德原理的实验教学演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阿基米德原理的实验教学演示装置，包括：固定架、第一数字测力计以及第二数字测力计；第一数字测力计和第二数字测力计分别通过固定组件竖直安装在固定架上，且可通过固定组件在竖直方向上滑动；第一数字测力计的测量端上连接有物块，物块的下方设置有溢水杯，溢水杯内储存有清水，且溢水杯放置在固定架的载物面上；第二数字测力计的测量端上连接有接水容器，其中，所述溢水杯的出水口位于接水容器的上方，且接水容器的底面高于载物面的顶面。本实用新型能够利用两数字测力计直接得出浮力的大小以及排出液体的重力，从而直观的演示阿基米德原理；另外，本实用新型能够快速得出多组实现数据，提高了实验的便捷性。

Description

一种阿基米德原理的实验教学演示装置

技术领域

本实用新型涉及实验教学技术领域，具体涉及一种阿基米德原理的实验教学演示装置。

背景技术

随着教育教学方式的改革，教学不仅限于书本知识的传授，而越来越偏向于学生实践操作，实践操作不仅可锻炼学生的动手能力，还能使学生直观的认知各种物理现象，从根本上掌握其代表的知识点。

目前对于阿基米德原理的演示，通常需要利用多个实验器材(例如弹簧测力计、浸入水中的圆柱体和接水小桶等)，使学生通过各个器材单独的测量多种实验数据(例如，物块的重力、接收小桶的重力等)，从而通过测量的数据来计算出浮力大小和排出的液体重力，以便发现浮力与排开液体重力的关系，进而演示阿基米德原理。

上述实验装置存在以下不足：由于需要使用多个器件进行数据的测量，使得实验操作步骤非常繁琐，费时费力，且测量出的数据需要通过计算才能得出浮力的大小与排出的液体重力，不利于学生直观的认知阿基米德原理。

实用新型内容

为了解决现有的阿基米德实验装置需要使用多个实验器件进行数据的测量，使得实验操作步骤非常繁琐，费时费力，且实验不利于学生直观的认知阿基米德原理的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够一次性得出浮力的大小和排开的液体重力，便于让学生直观的认知阿基米德原理的实验教学演示装置。

本实用新型所采用的技术方案为：

本实用新型提供了一种阿基米德原理的实验教学演示装置，包括：固定架、第一数字测力计以及第二数字测力计；

所述第一数字测力计和所述第二数字测力计分别通过固定组件竖直安装在所述固定架上，且可通过所述固定组件在竖直方向上滑动；

所述第一数字测力计的测量端上连接有物块，所述物块的下方设置有溢水杯，其中，所述溢水杯内储存有清水，且所述溢水杯放置在所述固定架的载物面上；

所述第二数字测力计的测量端上连接有接水容器，其中，所述溢水杯的出水口位于所述接水容器的上方，且所述接水容器的底面高于所述载物面的顶面。

基于上述公开的内容，本实用新型通过使用两个数字测力计，分别测量浸入溢水杯中物块的浮力，以及溢水杯中排出的水的重力(即接水容器中的重力)，进而可直接得出浮力的大小以及排出液体的重力，得到浮力大小与排出液体重力之间的关系，实现阿基米德原理的直观演示。

另外，本装置还可通过调整第一数字测力计的高度，从而改变物块浸入水中的体积，即本装置无需改变物块体积，即可快速读出多组数据，从而便于学生进行多次验证，大大的提高了使用的便捷性。

通过上述设计，本实用新型能够利用两数字测力计直接得出浮力的大小以及排出液体的重力，从而直观的演示阿基米德原理；另外，本实用新型能够快速得出多组实现数据，提高了实验的便捷性。

在一个可能的设计中，所述固定架包括：底板、横杆以及两根竖杆；

所述竖杆分别可拆卸的安装在所述底板顶面的左右两端上，所述横杆的两端分别与对应侧的所述竖杆可拆卸连接；

所述底板作为所述固定架的载物面，其顶面放置有所述溢水杯。

基于上述公开的内容，本实用新型公开了固定架的具体组成结构，即包括底板、横杆和竖杆；同时，将固定架设置为可拆卸结构，可在不使用时快速收纳，便于仪器的保存，而在使用时可快速组装进行实验，提高了使用的便捷性。

在一个可能的设计中，所述底板顶面的左右两端上分别设有螺纹盲孔，所述竖杆的底端表面上设有与所述螺纹盲孔相配合的第一外螺纹，所述竖杆通过所述第一外螺纹与对应侧的所述螺纹盲孔的相互配合，可拆卸的安装在所述底板上。

基于上述公开的内容，本实用新型公开了竖杆与底板的连接结构，即利用螺纹连接，实现快速组装以及拆卸。

在一个可能的设计中，所述横杆的两端分别设有第一螺纹通孔，每根所述竖杆的顶端上分别设有第二螺纹通孔，所述横杆通过螺纹穿过所述第一螺纹通孔和所述第二螺纹通孔的螺杆可拆卸的连接在所述竖杆上。

基于上述公开的内容，本实用新型公开了横杆与两竖杆之间的连接结构，即分别在横杆的两端，以及竖杆上开设螺纹通孔，利用螺杆与螺纹通孔的螺纹连接，从而将横杆固定在两竖杆上。

在一个可能的设计中，所述第一数字测力计通过所述固定组件滑动安装在位于左侧的所述竖杆上，所述第二数字测力计通过所述固定组件滑动安装在位于右侧的所述竖杆上。

基于上述公开的内容，本实用新型公开了第一数字测力计以及第二数字测力计的具体安装位置，即第一数字测力计安装在左侧的竖杆上，而第二数字测力计安装在右侧的竖杆上，以便分别完成浮力以及排出的水的重力的测量。

在一个可能的设计中，所述固定组件包括：固定块和夹持块，其中，所述夹持块可拆卸的安装在所述固定块的侧面；

所述固定块的顶面设有竖向贯穿固定块的穿孔，所述穿孔的内壁上设有内螺纹，所述竖杆上设有与所述内螺纹相配合的第二外螺纹；

所述固定块通过所述穿孔内的内螺纹与所述第二外螺纹的螺纹配合，滑动安装在所述竖杆上。

基于上述公开的内容，本实用新型公开了固定组件的具体结构，即固定块螺纹连接在竖杆上，通过螺纹配合，可实现在竖杆上的上下移动，从而实现试数字测力计高度的调整；而夹持块则用于固定数字测力计，设置成可拆卸的，可便于器材的收纳，提高使用的便捷性。

在一个可能的设计中，所述夹持块螺纹连接在所述固定块的侧面。

在一个可能的设计中，所述夹持块上开有U形的安装槽，所述第一数字测力计和所述第二数字测力计分别固定在对应侧的所述安装槽内。

基于上述公开的内容，本实用新型公开了数字测力计的安装部位，即固定在安装槽内(可以但不限设置为：安装槽的槽径等于数字测力计的最大长度，从而将数字测力计卡紧在安装槽内，实现固定)。

在一个可能的设计中，所述第一数字测力计和所述第二数字测力计的测量端固定连接有挂钩，其中，所述物块挂载在所述第一数字测力计的所述挂钩上，所述接水容器挂载在所述第二数字测力计的所述挂钩上。

基于上述公开的内容，本实用新型通过设置挂钩，可便于挂载物块以及接水容器，提高了使用的便捷性。

在一个可能的设计中，所述第一数字测力计和所述第二数字测力计的最大量程为2N或 5N，且精度为0.001N。

基于上述公开的内容，设置不同的量程可实现不同浮力大小的测量，提高了实验的测量范围，同时，精度越小，测量的数据精度越高，可保证实验的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的实验教学演示装置的结构示意图。

图2是本实用新型提供的底板的结构示意图。

图3是本实用新型提供的竖杆的结构示意图。

图4是本实用新型提供的横杆的结构示意图。

图5是本实用新型提供的固定块的结构示意图。

图6是本实用新型提供的夹持块的结构示意图。

附图标记：10-固定架；20-第一数字测力计；30-第二数字测力计；40-固定组件；50- 物块；60-溢水杯；70-接水容器；11-底板；12-横杆；13-竖杆；11a-螺纹盲孔；12a-第一螺纹通孔；13a-第二螺纹通孔；41-固定块；42-夹持块；41a-穿孔；42a-安装槽；42b-安装柱；80-挂钩。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。

应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本实用新型的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

实施例一

如图1～6所示，本实施例所提供的阿基米德原理的实验教学演示装置，可以但不限于包括：固定架10、第一数字测力计20以及第二数字测力计30。

所述第一数字测力计20和所述第二数字测力计30分别通过固定组件40竖直安装在所述固定架10上，且可通过所述固定组件40在竖直方向上滑动。

所述第一数字测力计20的测量端上连接有物块50，所述物块50的下方设置有溢水杯 60，其中，所述溢水杯60内储存有清水，且所述溢水杯60放置在所述固定架10的载物面上。

所述第二数字测力计30的测量端上连接有接水容器70，其中，所述溢水杯60的出水口位于所述接水容器70的上方，且所述接水容器70的底面高于所述载物面的顶面。

在本实施例中，固定架10则作为固定部件，用于固定第一数字测力计20和第二数字测力计30，而第一数字测力计20则用于测量物块浸入水中的浮力，第二数字测力计30则用于测量溢水杯60内排出的水的重力。

即通过固定组件40调整第一数字测力计20的高度，使其测量端上挂载的物块50浸入溢水杯60内的清水中，进而使清水从溢水杯60的出水口溢出，进入到接水容器70中，以便利用第二数字测力计30完成溢出的清水重力的测量。

在本实施例中，使用两数字测力计的重置功能可直接读出浮力以及溢出的清水重力，而无需先读出物块50未浸入水中前的重力，然后读出浸入后的重力，进而将两者之间的差值作为浮力大小；同理，也无需先读出接收容器未接水之前的重力以及接水后的重力。通过上述设计，可更加直观的演示阿基米德原理，让学生更容易发现以及理解。

在本实施例中，数字测力计的重置功能则是归零功能，即在第一数字测力计20上挂载了物块50后，将第一数字测力计20上的数值进行归零，然后，将物块50浸入溢水杯60内，此时第一数字测力计20上显示的数值则是浮力；同理，在第二数字测力计30上挂载了接水容器70(接水容器为空)后，将第二数字测力计30数值进行归零，而当接水容器70接收了溢水杯60中溢出的清水后，第二数字测力计30上显示的数值则是溢出的清水的重力。

同时，本实施例提供的装置，还可通过固定组件40调整第一数字测力计20的高度，以便改变物块50浸在清水中的体积，从而读出物块50浸入不同体积下的浮力和排开液体的重力，即本装置一次实验就可读取多组数据，使实验更便于学生进行科学探究。

在本实施例中，采用数字测力计进行测量，相比于传统的弹簧测力计，其精度更高，使得测得的数据更真实和精准，大大的提高了实验的准确性。

在本实施例中，举例物块50可以但不限于为铁块或铜块等，形状可以但不限于为圆柱形。

在本实施例中，举例接水容器70可以但不限于为：玻璃杯。

在本实施例中，举例溢水杯60的杯壁上可以但不限于设置有刻度线。

在本实施例中，举例第一数字测力计20和第二数字测力计30的精度可以但不限于为 0.001N，而最大量程可以但不限于为：2N或5N。

通过上述设计，本实施例所提供的实验教学演示装置，一方面能够利用两数字测力计直接得出浮力的大小以及排出液体的重力，从而直观的演示阿基米德原理；另一方面，能够快速得出多组实现数据，提高了实验的便捷性；另外，本装置测量精度高，测量数据更加准确，结果更加真实。

实施例二

如图1～6所示，本实施例提供了实现实施例一中实验教学演示装置具体实现结构。

如图2～4所示，下面为提供一种固定架10的具体结构，可以但不限于包括：底板11、横杆12以及两根竖杆13，所述竖杆13分别可拆卸的安装在所述底板11顶面的左右两端上，所述横杆12的两端分别与对应侧的所述竖杆13可拆卸连接，所述底板11作为所述固定架 10的载物面，其顶面放置有所述溢水杯60。

通过上述设计，将固定架10中的各个部件设置为可拆卸结构，可便于实验装置的收纳，大大的提高使用的便捷性；即在不使用时可快速拆卸，完成仪器的保存，而在使用时，可快速组装，以完成实验。

如图2、图3和图4所示，在本实施例中，举例底板11顶面的左右两端上分别设有螺纹盲孔11a，竖杆13的底端表面上设有与螺纹盲孔11a相配合的第一外螺纹，竖杆13通过第一外螺纹与对应侧的螺纹盲孔11a的相互配合，可拆卸的安装在所述底板11上；即竖杆13可直接旋入对应侧的螺纹盲孔11a内，进而螺纹连接在底板11上。

如图3和图4所示，在本实施例中，横杆12的两端分别设有第一螺纹通孔12a，每根竖杆13的顶端上分别设有第二螺纹通孔13a，所述横杆12通过螺纹穿过第一螺纹通孔12a和第二螺纹通孔13a的螺杆可拆卸的连接在竖杆13上；通过上述设计，即利用螺杆螺纹穿过第一螺纹通孔12a和第二螺纹通孔13a，将横杆12的两端分别固定在对应侧的竖杆13上。

如图1所示，在本实施例中，举例第一数字测力计20通过所述固定组件40滑动安装在位于左侧的竖杆13上，第二数字测力计30通过固定组件40滑动安装在位于右侧的竖杆13上。

在本实施例中，举例第二数字测力计30的安装高度低于第一数字测力计20的安装高度；通过上述设计，以便接水容器70收集从溢水杯60溢出的清水。

如图5和图6所示，下面提供一种固定组件的具体结构，可以但不限于包括：固定块41 和夹持块42，其中，夹持块42可拆卸的安装在固定块41的侧面，固定块41的顶面设有竖向贯穿固定块41的穿孔41a，穿孔41a的内壁上设有内螺纹，竖杆13上设有与内螺纹相配合的第二外螺纹，固定块41通过穿孔41a内的内螺纹与第二外螺纹的螺纹配合，滑动安装在竖杆13上。

固定块41滑动安装的原理为：利用穿孔41a，将固定块41穿串在竖杆13上，由于穿孔 41a内设有内螺纹，而竖杆13上设置有第二外螺纹，所以，通过内螺纹和第二外螺纹的相互配合，即可实现固定块41在竖杆13上的上下移动，实现滑动连接。

而夹持块42可拆卸的固定在固定块41上，固定块41移动，即可带动夹持块42上下移动，从而带动数字测力计上下移动，实现高度的调整。

在本实施例中，夹持块42设置为可拆卸连接，可便于仪器的收纳，提高使用的便捷性。

如图6所示，在本实施例中，举例夹持块42上开有U形的安装槽42a，第一数字测力计 20和第二数字测力计30分别固定在对应侧的安装槽42a内。

在本实施例中，举例安装槽42a的槽径等于数字测力计的最大长度(即图1中数字测力计的顶部长度)，以便将数字测力计卡在槽内；同时，可在安装槽42a内设置弹性层(例如橡胶层)，以便增加摩擦，更好的卡紧数字测力计。

如图1所示，在本实施例中，举例夹持块42可以但不限于螺纹连接在固定块41的侧面，即面向另一固定块41的端面上。

在本实施例中，举例夹持块42设置有安装柱42b(如图6所示)，在安装柱42b远离安装槽42a的一端的表面上设置有外螺纹，而固定块41与其连接的端面上设置有螺纹盲孔。通过上述设计，即可实现夹持块42与固定块41的螺纹连接。

如图1所示，在本实施例中，举例在第一数字测力计20和第二数字测力计30的测量端固定连接有挂钩80，其中，物块50挂载在第一数字测力计20的挂钩80上，而接水容器70挂载在第二数字测力计30的挂钩80上。通过上述设计，能够便于挂载待测量的物体(如物块50和接水容器70等)，提高测量物体挂载的便捷性。

综上所述，本实用新型所提供的阿基米德原理的实验教学演示装置，具有如下技术效果：

(1)本实用新型能够利用两数字测力计直接得出浮力的大小以及排出液体的重力，从而直观的演示阿基米德原理，帮助学生快速理解。

(2)本实用新型可通过快速调整第一数字测力计的高度，从而快速得出多组实现数据，提高了实验的便捷性。

(3)本实用新型测量精度高，测量数据更加准确，结果更加真实。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阿基米德原理的实验教学演示装置，其特征在于，包括：固定架(10)、第一数字测力计(20)以及第二数字测力计(30)；

所述第一数字测力计(20)和所述第二数字测力计(30)分别通过固定组件(40)竖直安装在所述固定架(10)上，且可通过所述固定组件(40)在竖直方向上滑动；

所述第一数字测力计(20)的测量端上连接有物块(50)，所述物块(50)的下方设置有溢水杯(60)，其中，所述溢水杯(60)内储存有清水，且所述溢水杯(60)放置在所述固定架(10)的载物面上；

所述第二数字测力计(30)的测量端上连接有接水容器(70)，其中，所述溢水杯(60)的出水口位于所述接水容器(70)的上方，且所述接水容器(70)的底面高于所述载物面的顶面。

2.如权利要求1所述的实验教学演示装置，其特征在于，所述固定架(10)包括：底板(11)、横杆(12)以及两根竖杆(13)；

所述竖杆(13)分别可拆卸的安装在所述底板(11)顶面的左右两端上，所述横杆(12)的两端分别与对应侧的所述竖杆(13)可拆卸连接；

所述底板(11)作为所述固定架(10)的载物面，其顶面放置有所述溢水杯(60)。

3.如权利要求2所述的实验教学演示装置，其特征在于，所述底板(11)顶面的左右两端上分别设有螺纹盲孔(11a)，所述竖杆(13)的底端表面上设有与所述螺纹盲孔(11a)相配合的第一外螺纹，所述竖杆(13)通过所述第一外螺纹与对应侧的所述螺纹盲孔(11a)的相互配合，可拆卸的安装在所述底板(11)上。

4.如权利要求2所述的实验教学演示装置，其特征在于，所述横杆(12)的两端分别设有第一螺纹通孔(12a)，每根所述竖杆(13)的顶端上分别设有第二螺纹通孔(13a)，所述横杆(12)通过螺纹穿过所述第一螺纹通孔(12a)和所述第二螺纹通孔(13a)的螺杆可拆卸的连接在所述竖杆(13)上。

5.如权利要求2所述的实验教学演示装置，其特征在于，所述第一数字测力计(20)通过所述固定组件(40)滑动安装在位于左侧的所述竖杆(13)上，所述第二数字测力计(30)通过所述固定组件(40)滑动安装在位于右侧的所述竖杆(13)上。

6.如权利要求5所述的实验教学演示装置，其特征在于，所述固定组件(40)包括：固定块(41)和夹持块(42)，其中，所述夹持块(42)可拆卸的安装在所述固定块(41)的侧面；

所述固定块(41)的顶面设有竖向贯穿固定块(41)的穿孔(41a)，所述穿孔(41a)的内壁上设有内螺纹，所述竖杆(13)上设有与所述内螺纹相配合的第二外螺纹；

所述固定块(41)通过所述穿孔(41a)内的内螺纹与所述第二外螺纹的螺纹配合，滑动安装在所述竖杆(13)上。

7.如权利要求6所述的实验教学演示装置，其特征在于，所述夹持块(42)螺纹连接在所述固定块(41)的侧面。

8.如权利要求6所述的实验教学演示装置，其特征在于，所述夹持块(42)上开有U形的安装槽(42a)，所述第一数字测力计(20)和所述第二数字测力计(30)分别固定在对应侧的所述安装槽(42a)内。

9.如权利要求7所述的实验教学演示装置，其特征在于，所述第一数字测力计(20)和所述第二数字测力计(30)的测量端固定连接有挂钩(80)，其中，所述物块(50)挂载在所述第一数字测力计(20)的所述挂钩(80)上，所述接水容器(70)挂载在所述第二数字测力计(30)的所述挂钩(80)上。

10.如权利要求1所述的实验教学演示装置，其特征在于，所述第一数字测力计(20)和所述第二数字测力计(30)的最大量程为2N或5N，且精度为0.001N。

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