CN214475884U - 一种物理学热胀冷缩实验演示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及教学设备技术领域，具体涉及一种物理学热胀冷缩实验演示装置，包括底座、绕线组件、第一演示组件、第二演示组件、酒精灯和电源组件，绕线组件固定安装在底座顶面的中端，第一演示组件和第二演示组件分别设置在绕线组件的两侧；本实用新型提供的一种物理学热胀冷缩实验演示装置，相比与现有技术的热胀冷缩演示装置，通过利用绕线组件和弹簧在活塞件和铜球之间建立起相连接的平衡位置关系，使得第一演示部件和第二演示部件能够相互配合来动态性地展示气体和固体热胀冷缩的物理现象，装置的展示效果非常直观且具有趣味性。
Description
技术领域
本实用新型涉及教学设备技术领域，具体涉及一种物理学热胀冷缩实验演示装置。
背景技术
热胀冷缩是指物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩的特性。由于物体内的粒子(原子)运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀；但当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。由于生活中常见物体的胀缩形变有限，而肉眼难以观察到，因此不利于学生理解，因此需要使用热胀冷缩现象的实验演示教学装置向学生来展示教学。而现有一般用于教学演示的热胀冷缩实验教具，其中的实验器材一般较为简陋，分别要用到铜球、铁圈、酒精灯、石棉网、铁架台、烧瓶、玻璃管、气球、火柴等，不方便教师携带和收纳；且实验仪器结构复杂，需要花费较多的时间在安装上，教学仪器所实现的展示效果和趣味性也不足，无法充分调动学生的主动性和满足学生的好奇心，因此需研发一种物理学热胀冷缩实验演示装置来解决上述问题。
实用新型内容
针对现有技术的不足，经过发明人的锐意研究，本实用新型提供了一种物理学热胀冷缩实验演示装置，其结构中的绕线组件和弹簧在活塞件和铜球之间建立有相连接的平衡位置关系，可通过活塞和铜球之间在受热和冷却状态的动态位置变化关系来直观体现热胀冷缩的变化性，具有直观且趣味高的演示效果。
本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一种物理学热胀冷缩实验演示装置，包括底座、绕线组件、第一演示组件、第二演示组件、酒精灯和电源组件，所述绕线组件固定安装在所述底座顶面的中端，所述第一演示组件和所述第二演示组件分别设置在所述绕线组件的两侧；所述第一演示组件包括外腔、内腔、支架、电加热器和活塞部，所述活塞部固定安装在所述外腔上端中部设置的开槽中，所述内腔上端与所述活塞部的下端相固定安装，所述内腔通过底部固定安装有的两组所述支架来固定设置在所述外腔的内部中，所述电加热器固定设置在两组所述支架之间，且所述电加热器通过所述电源组件与外部电源相电性连接；所述第二演示组件包括连接架、铜球和金属套筒，所述连接架固定安装在所述金属套筒的垂直侧壁上，所述连接架下端固定安装在所述底座上。
优选的，所述绕线组件包括T型架、绕线轮和钢线，所述电源组件设置安装在所述T型架的下端，所述T型架上端两边缘侧转动连接有两组所述绕线轮，两组所述绕线轮之间设置有所述钢线。
优选的，所述活塞部包括活塞件、塞盖、弹簧和套环件，所述活塞件滑动连接在所述套环件中，所述塞盖与所述套环件相互扣合，所述塞盖与所述活塞件之间设置有所述弹簧，且所述活塞件突出端穿出所述塞盖中部开设有的通孔并与所述钢线末端固定连接。
优选的，为了实现对所述外腔部件进行加水和排水，所述外腔顶端和垂直侧壁上分别设置有进水口和出水口。
优选的，为了对装置的加热功能进行调节，所述电源组件为带有可调旋钮的电源开关组件，所述电加热器为可调功率大小的电加热器。
优选的，为了在本装置进行加热演示过程中对所放置的桌面进行保护，所述底座底面上固定安装有隔热垫板。
本实用新型的有益效果为：
1.本实用所设计的该种热胀冷缩实验演示装置，相比与现有技术的热胀冷缩演示装置，通过利用绕线组件和弹簧在活塞件和铜球之间建立起相连接的平衡位置关系，使得第一演示部件和第二演示部件能够相互配合来动态性地展示气体和固体热胀冷缩的物理现象，装置的展示效果非常直观且具有趣味性。
2.本实用新型所设计的该种热胀冷缩实验演示装置，可一个装置可同时演示气体物质和固体物质热胀冷缩物理变化状态，且本装置在进行教学演示过程中的使用操作便捷，结构简单耐用。
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是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型中活塞部组件的结构示意图；
图3是本实用新型中活塞件部件的结构示意图。
图中：1-底座、2-绕线组件、201-T型架、202-绕线轮、203-钢线、 3-第一演示组件、301-外腔、3011-进水口、3012-出水口、302-内腔、 303-支架、304-电加热器、305-活塞部、3051-活塞件、3052-塞盖、 3053-弹簧、3054-套环件、4-第二演示组件、401-连接架、402-铜球、 403-金属套筒、5-酒精灯、6-电源组件。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1～3，一种物理学热胀冷缩实验演示装置，包括底座1、绕线组件2、第一演示组件3、第二演示组件4、酒精灯5和电源组件6，绕线组件2固定安装在底座1顶面的中端，第一演示组件3和第二演示组件4分别设置在绕线组件2的两侧；第一演示组件3包括外腔301、内腔302、支架303、电加热器304和活塞部305，活塞部 305固定安装在外腔301上端中部设置的开槽中，内腔302上端与活塞部305的下端相固定安装，内腔302通过底部固定安装有的两组支架303来固定设置在外腔301的内部中，电加热器304固定设置在两组支架303之间，且电加热器304通过电源组件6与外部电源相电性连接；第二演示组件4包括连接架401、铜球402和金属套筒403，连接架401固定安装在金属套筒403的垂直侧壁上，连接架401下端固定安装在底座1上，其中铜球402的直径尺寸与金属套筒403内部空腔开设的尺寸相对应设置，令常温状态下的铜球402能在金属套筒 403中可做自由滑动，金属套筒403的材质可选择铜或钢。
请参阅图1，绕线组件2包括T型架201、绕线轮202和钢线203，电源组件6设置安装在T型架201的下端，T型架201上端两边缘侧转动连接有两组绕线轮202，两组绕线轮202之间设置有钢线203，装置中的绕线组件2用来构建活塞件3051和铜球402之间的动态平台关系。
请参阅图2，活塞部305包括活塞件3051、塞盖3052、弹簧3053 和套环件3054，活塞件3051滑动连接在套环件3054中，塞盖3052 与套环件3054相互扣合，塞盖3052与活塞件3051之间设置有弹簧 3053，且活塞件3051突出端穿出塞盖3052中部开设有的通孔并与钢线203末端固定连接。
请参阅图1，外腔301顶端和垂直侧壁上分别设置有进水口3011 和出水口3012，用来实现对外腔301添加或排出外腔301中装填的水；电源组件6为带有可调旋钮的电源开关组件，电加热器304为可调功率大小的电加热器，方便使用者在教学演示过程中对装置的加热功率大小进行调节；为了在本装置进行加热演示过程中对所放置的桌面进行保护底座1底面上固定安装有隔热垫板。
本实用新型在进行使用时，教学使用者通过进水口3011向第一演示组件3中的外腔301内部加水，通过电源组件6启动电加热器 304对所添加的水进行加热，加热后的水使得内腔302中的空气受热发生膨胀，内腔302中受热膨胀的空气向上顶起活塞部305中的活塞件3051，并使得弹簧3053受挤压收缩，活塞件3051的向上移动令与其通过钢绳203相连接的铜球402位置下移而落入金属套筒403 中；通过第一演示组件3的教学演示可向学生直观形象展示气体受热膨胀的变化效果。在保持第一演示组件3的加热状态情况下，对第二演示组件4中落入金属套筒403内部的铜球402以及对金属套筒403 利用酒精灯5进行加热，在用酒精灯5对铜球402和金属套筒403加热一段时间后，使得铜球402的体积受热膨胀而卡接在金属套筒403 内部，令绕线组件2两端连接的活塞件3051和铜球402之间的位置保持相对固定；之后关闭第一演示组件3中的电加热器304并通过出水口3012排出外腔中装有的热水，使内腔302内的气体逐渐冷却，再熄灭第二演示组件4下端放置的酒精灯5，铜球402在冷却后体积恢复至原样，活塞部305中受挤压状态的弹簧3053复位带动活塞件 3051下移，使得铜球被自动拉出金属套筒403外；通过该种第二演示组件4和第一演示组件1之间的配合操作来带动钢线203末端连接的铜球402的位置移动变化，可向学生直观地展示固体金属受热膨胀和冷缩的形变效果，实现的教学效果好。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种物理学热胀冷缩实验演示装置，包括底座(1)、绕线组件(2)、第一演示组件(3)、第二演示组件(4)、酒精灯(5)和电源组件(6)，其特征在于：所述绕线组件(2)固定安装在所述底座(1)顶面的中端，所述第一演示组件(3)和所述第二演示组件(4)分别设置在所述绕线组件(2)的两侧；所述第一演示组件(3)包括外腔(301)、内腔(302)、支架(303)、电加热器(304)和活塞部(305)，所述活塞部(305)固定安装在所述外腔(301)上端中部设置的开槽中，所述内腔(302)上端与所述活塞部(305)的下端相固定安装，所述内腔(302)通过底部固定安装有的两组所述支架(303)来固定设置在所述外腔(301)的内部中，所述电加热器(304)固定设置在两组所述支架(303)之间，且所述电加热器(304)通过所述电源组件(6)与外部电源相电性连接；所述第二演示组件(4)包括连接架(401)、铜球(402)和金属套筒(403)，所述连接架(401)固定安装在所述金属套筒(403)的垂直侧壁上，所述连接架(401)下端固定安装在所述底座(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种物理学热胀冷缩实验演示装置，其特征在于：所述绕线组件(2)包括T型架(201)、绕线轮(202)和钢线(203)，所述电源组件(6)设置安装在所述T型架(201)的下端，所述T型架(201)上端两边缘侧转动连接有两组所述绕线轮(202)，两组所述绕线轮(202)之间设置有所述钢线(203)。
3.根据权利要求2所述的一种物理学热胀冷缩实验演示装置，其特征在于：所述活塞部(305)包括活塞件(3051)、塞盖(3052)、弹簧(3053)和套环件(3054)，所述活塞件(3051)滑动连接在所述套环件(3054)中，所述塞盖(3052)与所述套环件(3054)相互扣合，所述塞盖(3052)与所述活塞件(3051)之间设置有所述弹簧(3053)，且所述活塞件(3051)突出端穿出所述塞盖(3052)中部开设有的通孔并与所述钢线(203)末端固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种物理学热胀冷缩实验演示装置，其特征在于：所述外腔(301)顶端和垂直侧壁上分别设置有进水口(3011)和出水口(3012)。
5.根据权利要求1所述的一种物理学热胀冷缩实验演示装置，其特征在于：所述电源组件(6)为带有可调旋钮的电源开关组件，所述电加热器(304)为可调功率大小的电加热器。
6.根据权利要求1所述的一种物理学热胀冷缩实验演示装置，其特征在于：所述底座(1)底面上固定安装有隔热垫板。
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