CN218100501U - 一种用于观察金属热传导的实验教具 - Google Patents

Abstract

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种制造成本低廉、有效提升试验效率、便于观察、有效降低安全隐患的用于观察金属热传导的实验教具。该实验教具包括实验平台、底座、安装座、低电压加热装置、多个金属棒、多个温度采集装置。该实验教具，通过低电压加热装置对多个金属棒的右端进行加热，然后通过多个温度采集装置来观察每个金属棒的左端的温度变化情况，通过每个温度采集装置的数值变化的先后、以及数值变化的大小便可以对比得出不同材质的金属棒的热传导速度是不一样的，本实验教具没有明火且采用低电压加热装置，这样便可有效的降低实验中的安全隐患，操作简单，适合在教学用具技术领域推广。

Description

一种用于观察金属热传导的实验教具

技术领域

本实用新型涉及教学用具技术领域，具体涉及一种用于观察金属热传导的实验教具。

背景技术

热传导实验是小学科学课本上的一个重要实验。教学实践证明，实验教具的好坏直接关系到教学的成功与失败，好的实验教具有利于学生有效地掌握基础知识、基本方法，培养学生的技能，有利于教材内容的完成。

现有的热传导实验教具是采用一段铁丝上每隔一定距离用凡士林粘上一根火柴，将铁丝固定在铁架台上，火柴都向下悬挂，用酒精灯给铁丝的一端加热，观察哪端的火柴先掉下来。这种实验教具受凡士林用量和火柴重量的影响较大，成功率很低，难以实现实验的目的；在做实验过程中，还需经常要使用到酒精灯供热，这样不仅麻烦且容易对学生的安全造成威胁，速度慢不安全。中国专利公开了一种热传导、辐射综合实验仪器(授权公告号：CN201185051)，其包括热源体，以热源体为中心两侧对称分布的玻璃空气球，以及连接在两个玻璃空气球之间的导气管、平衡阀和加注有色液体的玻璃U形管，两个玻璃空气球分别被桶状玻璃容器套装，在热源体外部套装玻璃桶体，两个玻璃容器和玻璃桶体设置在一个平台上，平台上设置有刻度尺，备用有多个与桶体插接配合的平面或弧面金属插板，并在平面或弧面金属插板外表层分别涂有不同颜色的涂层。中国专利还公开了一种金属热传导演示教具(授权公告号：CN201229687)，其包括变压器，金属棒，发光二极管，温控开关，还包括一低电压加热器，低电压加热器内置有多根不同材质的金属棒，每根金属棒上分别依次通过导线串接温控开关、发光二极管和电池形成串联回路；发光二极管上并联蜂鸣器，发光二极管上并联音乐盒。但是这两种热传导教具的结构较为复杂，制造成本较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种制造成本低廉、有效提升试验效率、便于观察、有效降低安全隐患的用于观察金属热传导的实验教具。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：该用于观察金属热传导的实验教具，包括实验平台、底座、安装座、低电压加热装置、多个金属棒、多个温度采集装置；

所述底座设置在实验平台的上表面的右端，所述底座上设置有竖杆，所述竖杆的下端通过第一可拆卸结构固定设置在底座上表面的中心位置，所述竖杆的上端设置有横杆，所述横杆的右端与竖杆的上端固定连接且二者互相垂直；

所述安装座通过第二可拆卸结构固定设置在横杆的左端；

所述多个金属棒的右端均通过第三可拆卸结构固定设置在安装座的左侧，所述多个金属棒的材质互不相同；

所述多个温度采集装置通过支架固定在实验平台的左端的上方，所述多个温度采集装置的数量与多个金属棒的数量相同且一一对应，所述多个温度采集装置分别用于采集对应的金属棒的左端的实时温度；

所述低电压加热装置固定设置在安装座的下表面，所述低电压加热装置用于对多个金属棒的右端进行同时加热。

进一步的是，所述多个金属棒上均缠绕有感温变色纸，所述感温变色纸由左向右缠绕在对应的金属棒上，所述感温变色纸的右端与安装座的左端面之间存在间隙。

进一步的是，所述支架包括竖板和横板，所述竖板的下端通过第四可拆卸结构固定设置在实验平台的左端，所述横板的下端与竖板的上端固定连接且二者互相垂直，所述竖板位于横板长度方向的中部，所述多个温度采集装置分别均布设置在横板的右侧表面上。

进一步的是，所述多个温度采集装置均采用数显温度传感器，每个数显温度传感器的显示部件固定在横板的右侧表面上，每个数显温度传感器的温度探测头与对应的金属棒的左端相连，每个数显温度传感器的温度探测头与显示部件之间通过引线连接。

进一步的是，所述加热装置包括PTC低电压加热片和与之相适配的电源适配器，所述电源适配器的输入端与外接电源相连，所述电源适配器的输出端与PTC低电压加热片通过导线相连，所述导线上设置有用于控制PTC低电压加热片的控制开关。

进一步的是，所述第一可拆卸结构包括设置在底座上表面中心位置的矩形盲孔，所述矩形盲孔与竖杆相适配，所述竖杆的下端插入至矩形盲孔内且二者过盈配合；所述第二可拆卸结构包括矩形套筒，所述矩形套筒的大小与横杆的大小相适配，所述矩形套筒的左端固定设置在安装座的右端面的中心位置，所述矩形套筒的右端套设在横杆的左端且二者过盈配合。

进一步的是，所述第三可拆卸结构包括安装座左端面设置的多个插孔，所述多个插孔的数量与多个金属棒的数量相同且一一对应，所述多个插孔均为盲孔且互相之间存在间隙，所述多个金属棒的右端分别插入对应的插孔中。

进一步的是，所述第四可拆卸结构包括设置在实验平台左端的矩形凹槽，所述矩形凹槽与实验平台的左端面互相平行且位于实验平台前后方向的中部，所述矩形凹槽的长度与竖板的前后方向的长度相适配，所述矩形凹槽的宽度大于竖板的厚度，所述矩形凹槽内设置有夹板，所述夹板的高度与矩形凹槽的深度相适配，所述夹板的前后长度与矩形凹槽的长度相适配，所述夹板的厚度与竖板的厚度之和小于矩形凹槽的宽度，所述矩形凹槽的左侧壁的中心位置设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔内设置有与之相适配的丝杆，所述丝杆的右端穿过螺纹孔后通过轴承固定在夹板的左侧表面的中心位置，所述丝杆的左端延伸至实验平台的左端面的左侧，所述丝杆的左端设置有旋钮。

进一步的是，所述实验平台的上表面设置有收纳仓，所述收纳仓用于收纳底座、安装座、加热装置、多个金属棒、多个温度采集装置、竖杆、横杆、支架，所述收纳仓的上端敞口处设置有盖板。

进一步的是，所述多个金属棒的数量为三个，分别为由铝制成的铝棒、由铜制成的铜棒、由铁制成的铁棒。

本实用新型的有益效果：该用于观察金属热传导的实验教具，通过低电压加热装置对多个金属棒的右端进行加热，然后通过多个温度采集装置来观察每个金属棒的左端的温度变化情况，从而可直观的看出每个金属棒对于热量的传导速度是不一样的，通过每个温度采集装置的数值变化的先后、以及数值变化的大小便可以对比得出不同材质的金属棒的热传导速度是不一样的，由于采用的是低电压加热装置对多个金属棒的右端进行加热，与现有的使用酒精灯供热的实验教具对比来看，本用于观察金属热传导的实验教具没有明火且采用的是低电压加热装置，这样便可有效的降低实验中的安全隐患，另外，现有的使用酒精灯供热的实验教具具受凡士林用量和火柴重量的影响较大，成功率很低，本用于观察金属热传导的实验教具是通过温度采集装置、低电压加热装置、不同材质的金属棒进行试验的，不受器材本身的特性影响，这样便可有效提升试验效率，再者，本用于观察金属热传导的实验教具通过温度采集装置的数据便可以直观的看出热传导速度的不同，数据的对比更容易让学生有直观的实验感受，最后，本装置相较于已经公开的“一种热传导、辐射综合实验仪器和一种金属热传导演示教具”中的实验器材的构件，相对简单，器成本低廉，综上，该用于观察金属热传导的实验教具可以实现制造成本低廉、有效提升试验效率、便于观察、有效降低安全隐患的目的。

附图说明

图1是本实用新型所述的该用于观察金属热传导的实验教具的结构示意图；

图2是本实用新型所述的安装座、低电压加热装置、金属棒组合的结构示意图；

图3是本实用新型所述的安装座、矩形套筒组合的结构示意图；

图4是本实用新型所述的实验平台、底座组合的结构示意图；

图5是图4中A的局部放大图；

图中标记说明：实验平台1、底座2、安装座3、低电压加热装置4、金属棒5、温度采集装置6、竖杆7、横杆8、支架9、竖板901、横板902、感温变色纸10、电源适配器11、控制开关12、矩形盲孔13、矩形套筒14、插孔15、矩形凹槽16、夹板17、丝杆18、旋钮19、收纳仓20、盖板21、导线22、PTC低电压加热片23。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

如图1-5所示，该用于观察金属热传导的实验教具，包括实验平台1、底座2、安装座3、低电压加热装置、多个金属棒5、多个温度采集装置6；

所述底座2设置在实验平台1的上表面的右端，所述底座2上设置有竖杆7，所述竖杆7的下端通过第一可拆卸结构固定设置在底座2上表面的中心位置，所述竖杆7的上端设置有横杆8，所述横杆8的右端与竖杆7的上端固定连接且二者互相垂直；

所述安装座3通过第二可拆卸结构固定设置在横杆8的左端；

所述多个金属棒5的右端均通过第三可拆卸结构固定设置在安装座3的左侧，所述多个金属棒5的材质互不相同；

所述多个温度采集装置6通过支架9固定在实验平台1的左端的上方，所述多个温度采集装置6的数量与多个金属棒5的数量相同且一一对应，所述多个温度采集装置6分别用于采集对应的金属棒5的左端的实时温度；

所述低电压加热装置4固定设置在安装座3的下表面，所述低电压加热装置4用于对多个金属棒5的右端进行同时加热。该用于观察金属热传导的实验教具，通过低电压加热装置4对多个金属棒5的右端进行加热，然后通过多个温度采集装置6来观察每个金属棒5的左端的温度变化情况，从而可直观的看出每个金属棒5对于热量的传导速度是不一样的，通过每个温度采集装置6的数值变化的先后、以及数值变化的大小便可以对比得出不同材质的金属棒5的热传导速度是不一样的，由于采用的是低电压加热装置4对多个金属棒5的右端进行同时加热，与现有的使用酒精灯供热的实验教具对比来看，本用于观察金属热传导的实验教具没有明火且低电压加热装置4，这样便可有效的降低实验中的安全隐患，另外，现有的使用酒精灯供热的实验教具具受凡士林用量和火柴重量的影响较大，成功率很低，本用于观察金属热传导的实验教具是通过温度采集装置6、低电压加热装置4、不同材质的金属棒5进行试验的，不受器材本身的特性影响，这样便可有效提升试验效率，再者，本用于观察金属热传导的实验教具通过温度采集装置6的数据便可以直观的看出热传导速度的不同，数据的对比更容易让学生有直观的实验感受，最后，本装置相较于已经公开的“一种热传导、辐射综合实验仪器和一种金属热传导演示教具”中的实验器材的构件，相对简单，器成本低廉。

在上述实施例中，为了进一步让学生直观的感受到不同的金属棒5的热传导速率是不一样的，所述多个金属棒5上均缠绕有感温变色纸10，所述感温变色纸10由左向右缠绕在对应的金属棒5上，所述感温变色纸10的右端与安装座3的左端面之间存在间隙。通过观察每个金属棒5上的感温变色纸10从右往左的颜色改变的快慢，也可以直观的看出不同的金属棒5的热传导速率是不一样的，学生通过温度采集装置6的温度数据变化和每个金属棒5上的感温变色纸10的颜色变化能够更加直观的得出实验结果，另外，感温变色纸10可以采用感温变色粉末与甲胶油混合涂在纸上制作而成，相较于市面上的感温变色纸10价格普遍较高，这样可进一步降低制作成本。

在一些实施例中，作为优选的，所述支架9包括竖板901和横板902，所述竖板901的下端通过第四可拆卸结构固定设置在实验平台1的左端，所述横板902的下端与竖板901的上端固定连接且二者互相垂直，所述竖板901位于横板902长度方向的中部，所述多个温度采集装置6分别均布设置在横板902的右侧表面上。

在一些实施例中，作为优选的，所述多个温度采集装置6均采用数显温度传感器，每个数显温度传感器的显示部件固定在横板902的右侧表面上，每个数显温度传感器的温度探测头与对应的金属棒5的左端相连，每个数显温度传感器的温度探测头与显示部件之间通过引线连接。通过数显温度传感器便可直观的看到每个金属棒5左端的温度变化情况。

在一些实施例中，作为优选的，所述低电压加热装置4包括PTC低电压加热片23和与之相适配的电源适配器11，所述电源适配器11的输入端与外接电源相连，所述电源适配器11的输出端与PTC低电压加热片23通过导线22相连，所述导线22上设置有用于控制PTC低电压加热片23的控制开关12。通过运用提热速度快的PTC低电压加热片23代替原来的明火加热源，既可提高实验效率，也可减少安全隐患。使用时，打开电源适配器11上的控制开关12，通过PTC低电压加热片23给多个金属棒5的右端同时加热，一段时间后，每个金属棒5上的感温变色纸10从右端向左端开始变色，同时连接在每个金属棒5左端的数显温度传感器的温度数值不断上升，每个数显温度传感器上的温度数值上升的速率均不相同，比较直观地说明了不同材料的金属的热传导性能的不同的原理。

在一些实施例中，作为优选的，所述第一可拆卸结构包括设置在底座2上表面中心位置的矩形盲孔13，所述矩形盲孔13与竖杆7相适配，所述竖杆7的下端插入至矩形盲孔13内且二者过盈配合，通过矩形盲孔13，可以实现竖杆7的快速安装与拆卸，也方便后续的收纳，在不使用时，可以将其拆卸下来，避免占用过多的空间；所述第二可拆卸结构包括矩形套筒14，所述矩形套筒14的大小与横杆8的大小相适配，所述矩形套筒14的左端固定设置在安装座3的右端面的中心位置，所述矩形套筒14的右端套设在横杆8的左端且二者过盈配合，通过矩形套筒14与横杆8的适配，可以实现安装座3的快速安装和拆卸，在不使用时，可以将其拆卸下来，方便后续的收纳。

在一些实施例中，作为优选的，所述第三可拆卸结构包括安装座3左端面设置的多个插孔15，所述多个插孔15的数量与多个金属棒5的数量相同且一一对应，所述多个插孔15均为盲孔且互相之间存在间隙，所述多个金属棒5的右端分别插入对应的插孔15中。采用插孔15的方式可以实现简单快捷的固定多个金属棒5。

在一些实施例中，作为优选的，所述第四可拆卸结构包括设置在实验平台1左端的矩形凹槽16，所述矩形凹槽16与实验平台1的左端面互相平行且位于实验平台1前后方向的中部，所述矩形凹槽16的长度与竖板901的前后方向的长度相适配，所述矩形凹槽16的宽度大于竖板901的厚度，所述矩形凹槽16内设置有夹板17，所述夹板17的高度与矩形凹槽16的深度相适配，所述夹板17的前后长度与矩形凹槽16的长度相适配，所述夹板17的厚度与竖板901的厚度之和小于矩形凹槽16的宽度，所述矩形凹槽16的左侧壁的中心位置设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔内设置有与之相适配的丝杆18，所述丝杆18的右端穿过螺纹孔后通过轴承固定在夹板17的左侧表面的中心位置，所述丝杆18的左端延伸至实验平台1的左端面的左侧，所述丝杆18的左端设置有旋钮19。在安装支架9时，只需要将竖板901的下端插入到矩形凹槽16内，然后通过旋钮19转动丝杆18，使得夹板17与竖板901的下相接触并将竖板901抵靠在矩形凹槽16的额右侧壁上将其夹紧固定，拆卸时，只需要松动丝杆18，使得夹板17与竖板901之间存在间隙，便可将竖板901从矩形凹槽16拔出，方便后续的收纳。

为了方便收纳实验器材，避免实验器材放置在外部遗失或者收到水等物质的腐蚀，所述实验平台1的上表面设置有收纳仓20，所述收纳仓20用于收纳底座2、安装座3、低电压加热装置4、多个金属棒5、多个温度采集装置6、竖杆7、横杆8、支架9，所述收纳仓20的上端敞口处设置有盖板21。通过收纳仓20便可将各个实验器材收纳起来，避免实验器材放置在外部遗失或者收到水等物质的腐蚀。

在一些实施例中，作为优选的，所述多个金属棒5的数量为三个，分别为由铝制成的铝棒、由铜制成的铜棒、由铁制成的铁棒。采用铝棒、铜棒、铁棒是因为比较常见的材料，使得制造成本低廉，可以进一步控制整体的制造成本。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：包括实验平台(1)、底座(2)、安装座(3)、低电压加热装置(4)、多个金属棒(5)、多个温度采集装置(6)；

所述底座(2)设置在实验平台(1)的上表面的右端，所述底座(2)上设置有竖杆(7)，所述竖杆(7)的下端通过第一可拆卸结构固定设置在底座(2)上表面的中心位置，所述竖杆(7)的上端设置有横杆(8)，所述横杆(8)的右端与竖杆(7)的上端固定连接且二者互相垂直；

所述安装座(3)通过第二可拆卸结构固定设置在横杆(8)的左端；

所述多个金属棒(5)的右端均通过第三可拆卸结构固定设置在安装座(3)的左侧，所述多个金属棒(5)的材质互不相同；

所述多个温度采集装置(6)通过支架(9)固定在实验平台(1)的左端的上方，所述多个温度采集装置(6)的数量与多个金属棒(5)的数量相同且一一对应，所述多个温度采集装置(6)分别用于采集对应的金属棒(5)的左端的实时温度；

所述低电压加热装置(4)固定设置在安装座(3)的下表面，所述低电压加热装置(4)用于对多个金属棒(5)的右端进行同时加热。

2.根据权利要求1所述的一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：所述多个金属棒(5)上均缠绕有感温变色纸(10)，所述感温变色纸(10)由左向右缠绕在对应的金属棒(5)上，所述感温变色纸(10)的右端与安装座(3)的左端面之间存在间隙。

3.根据权利要求2所述的一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：所述支架(9)包括竖板(901)和横板(902)，所述竖板(901)的下端通过第四可拆卸结构固定设置在实验平台(1)的左端，所述横板(902)的下端与竖板(901)的上端固定连接且二者互相垂直，所述竖板(901)位于横板(902)长度方向的中部，所述多个温度采集装置(6)分别均布设置在横板(902)的右侧表面上。

4.根据权利要求3所述的一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：所述多个温度采集装置(6)均采用数显温度传感器，每个数显温度传感器的显示部件固定在横板(902)的右侧表面上，每个数显温度传感器的温度探测头与对应的金属棒(5)的左端相连，每个数显温度传感器的温度探测头与显示部件之间通过引线连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：所述低电压加热装置(4)包括PTC低电压加热片(23)和与之相适配的电源适配器(11)，所述电源适配器(11)的输入端与外接电源相连，所述电源适配器(11)的输出端与PTC低电压加热片(23)通过导线(22)相连，所述导线(22)上设置有用于控制PTC低电压加热片(23)的控制开关(12)。

6.根据权利要求5所述的一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：所述第一可拆卸结构包括设置在底座(2)上表面中心位置的矩形盲孔(13)，所述矩形盲孔(13)与竖杆(7)相适配，所述竖杆(7)的下端插入至矩形盲孔(13)内且二者过盈配合；所述第二可拆卸结构包括矩形套筒(14)，所述矩形套筒(14)的大小与横杆(8)的大小相适配，所述矩形套筒(14)的左端固定设置在安装座(3)的右端面的中心位置，所述矩形套筒(14)的右端套设在横杆(8)的左端且二者过盈配合。

7.根据权利要求6所述的一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：所述第三可拆卸结构包括安装座(3)左端面设置的多个插孔(15)，所述多个插孔(15)的数量与多个金属棒(5)的数量相同且一一对应，所述多个插孔(15)均为盲孔且互相之间存在间隙，所述多个金属棒(5)的右端分别插入对应的插孔(15)中。

8.根据权利要求7所述的一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：所述第四可拆卸结构包括设置在实验平台(1)左端的矩形凹槽(16)，所述矩形凹槽(16)与实验平台(1)的左端面互相平行且位于实验平台(1)前后方向的中部，所述矩形凹槽(16)的长度与竖板(901)的前后方向的长度相适配，所述矩形凹槽(16)的宽度大于竖板(901)的厚度，所述矩形凹槽(16)内设置有夹板(17)，所述夹板(17)的高度与矩形凹槽(16)的深度相适配，所述夹板(17)的前后长度与矩形凹槽(16)的长度相适配，所述夹板(17)的厚度与竖板(901)的厚度之和小于矩形凹槽(16)的宽度，所述矩形凹槽(16)的左侧壁的中心位置设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔内设置有与之相适配的丝杆(18)，所述丝杆(18)的右端穿过螺纹孔后通过轴承固定在夹板(17)的左侧表面的中心位置，所述丝杆(18)的左端延伸至实验平台(1)的左端面的左侧，所述丝杆(18)的左端设置有旋钮(19)。

9.根据权利要求8所述的一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：所述实验平台(1)的上表面设置有收纳仓(20)，所述收纳仓(20)用于收纳底座(2)、安装座(3)、加热装置、多个金属棒(5)、多个温度采集装置(6)、竖杆(7)、横杆(8)、支架(9)，所述收纳仓(20)的上端敞口处设置有盖板(21)。

10.根据权利要求9所述的一种用于观察金属热传导的实验教具，其特征在于：所述多个金属棒(5)的数量为三个，分别为由铝制成的铝棒、由铜制成的铜棒、由铁制成的铁棒。

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