CN2449311Y - 新“阿基米德原理”演示器 - Google Patents

Abstract

一种能直观地、能从各个不同侧面演示与验证“阿基米德原理”的中学物理教学实验仪器。它是在操作面板两侧各有一条劲度系数相同、与操作面板上刻度盘构成弹簧秤的两根弹簧下分别悬挂物体和接水器,使物体浸入排水器中时排出的水直接流入接水器中,从而能同时从两弹簧秤示数中直接观察出物体受到的浮力与排开的水受到的重力的关系,同时也可演示漂浮时的情形,演示教学效果理想。

Description

新“阿基米德原理”演示器

本实用新型是中学物理教学演示“阿基米德原理”(浮力原理)的一种教学专用实验仪器。

目前，用于教学演示“阿基米德原理”的传统仪器，是将弹簧、圆柱形容器、与圆柱形容器等体积的圆柱体(物体)串接在一起，安装在支架上而构成。实验演示时，先标出弹簧指针的初始位置，然后将圆柱体浸入水中，由于受到浮力作用，使弹簧收缩，指针上移，再标出指针上移的位置；然后再将与圆柱体浸入水中部分等体积的水倒入圆柱形容器中，受重力作用，弹簧指针又被拉伸至初始位置。从而说明“浮力等于物体排开的液体(水)受到的重力”(阿基米德原理)。由于两过程要分步进行比较，而且不能演示排水过程，且也不便于演示物体部分、完全浸没在液体中，物体处于液体内部不同深度时，漂浮、悬浮时的情形，即不便于从各个侧面验证此原理，且整个过程比较抽象，演示教学效果不理想。

本实用新型的目的是提供一种新的“阿基米德原理”演示器，它不仅能同时直接演示出物体受到的浮力与排开的水(液体)受到的重力的关系以及排水过程，也能方便地演示出物体部分、全部浸入时，物体处于液体内部不同深度时，漂浮时，甚至悬浮时物体受到的浮力与排开的水受到的重力的关系(F浮=G排)，从而能较全面地演示与验证“阿基米德原理”，直观性强，获得理想的演示教学效果。

本实用新型的目的是这样实现的：通过高度调节器固定在铁架台上的操作面板上的两侧，各有一根劲度系数(弹性系数)完全相同的、末端附有指针的弹簧，与操作面板上的刻度盘构成弹簧秤，其中一根弹簧下悬挂一物体，另一弹簧下悬挂一接水容器(容器底部附有挂钩)，物体正下方是上部有一出水管的盛满水的容器；另有一木块(也可以是其它可漂浮在水面的物体)。开始时两弹簧指针指在操作面板上刻度盘的初始刻度线(0刻度线)上，当将操作面板下降使物体部分或全部浸入盛满水的容器中时，物体排开的水经出水管流入另一弹簧下悬挂的接水容器中。此时物体由于受到浮力作用而使弹簧收缩，指针上移，浮力的大小等于弹簧减小的拉力；而排入接水容器中的水由于受重力作用而使弹簧拉长，指针下移，重力的大小等于弹簧增加的拉力。此时两弹簧收缩与伸长的长度相等，从两弹簧下的指针在刻度盘上指示出来；而当物体浸没时，物体处于水中任意深处，两指针位置并无变化。另外，可将一木块悬挂在接水器下，此时弹簧指针指示的位置为木块受到的重力，再将木块放入盛满水的容器中，此时木块漂浮，水从容器中排入接水容器中时，此时弹簧指针指示的位置为流入接水容器中的水的重力，两次指针指示的位置相同，由于漂浮时木块受到的浮力与重力相等，因此说(物体)漂浮时的浮力与排开的水(液体)受到的重力相等。从而说明：“物体受到的浮力等于物体排开的液体受到的重力”，达到全面、直观地演示验证“阿基米德原理”的目的。

由于采用上述方案，可以从各个侧面较全面地演示与验证“阿基米德原理”。学生可以直接通过观察比较即能理解此原理，直观性好，演示教学效果理想，而且仪器结构原理简单易懂。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的原理结构图。

图2是操作面板(1)背面部分的结构图。

图中1．操作面板  2．弹簧固定螺丝  3．弹簧  4．金属丝  5．指针  6．刻度盘  7．限位器  8．细线  9．物体  10．排水器  11．木块  12．支承台  13．铁架台底座  14．铁架台圆铁棒  15．接水器  16．细线  17．限位器  18．示数  19．指针  20．金属丝  21．弹簧  22．弹簧固定螺丝  23．调节螺钉  24．高度调节器25．限位器固定螺丝  26．限位器固定螺丝

在附图中，在操作面板(1)上一侧用弹簧固定螺丝(2)固定悬挂弹簧(3)，弹簧末端系一金属丝(4)，在金属丝(4)末端固定一指针(5)，在金属丝(4)末端系一细线(8)，细线穿过固定在操作面板(1)下端的限位器(7)的小孔，在细线(8)末端悬挂一物体(9)；在操作面板(1)的另一侧以同样的方法依次串接安装有弹簧固定螺丝(22)、弹簧(21)、金属丝(20)、指针(19)、细线(16)、限位器(17)、接水器(15)。操作面板上画有刻度盘(6)及与刻度线对应的示数(18)，与弹簧(3)和(21)构成两支弹簧秤。当操作面(1)板竖直静止放置时，弹簧固定螺丝(2)和(22)与限位器(7)和(17)分别能使弹簧(3)和(21)、指针(5)和(19)与操作面板(1)无接触摩擦，指针(5)和(19)此时应在刻度盘(6)“0”刻度线上。在物体(9)的正下方为一放在铁架台底座(13)上的排水器(10)，当排水器(10)中装满水(与出水口相平)时，拧松如图2所示操作面板(1)背面的高度调节器(24)中的调节螺钉(23)，将操作面板(1)下移至物体(9)靠近在排水器(10)水面上时，接水器(15)正好处于排水器(10)出水管口的正下方。铁架台底座(13)放在支承台(12)上。支承台的高度应能使当物体(9)完全浸没在排水器(10)水中且靠近在排水器底部、接水器(15)因而盛有与物体(9)等体积水时，接水器(15)下降所达到的高度位置而不触底。其中物体(9)的“质量/体积”约为“1.1克/厘米3～1.2克/厘米3(平均密度)；接水器(15)的挂纽做成向内凹的“弓”形，防止接水时水沿挂纽流失；排水器(10)的直径约为物体(9)的直径(或宽)的2～2.5倍，可盛水深度约为物体(9)长的2倍，出水管略下斜，管口做成小嗽叭状，可防止管内形成水柱。另处，木块(11)作为漂浮物体，实验时先挂在接水器(15)底部的挂钩上，测出其重量，然后再放入排水器(10)水中，用接水器(15)测出其排出的水的重量。其中木块的平均密度约为0.5～0.7克/厘米³为宜，体积与物体(9)相近。

Claims (1)

1一种“阿基米德原理”演示器，其特征是：在可固定在铁架台上的操作面板上的两侧，各安装有一条劲度系数相同、与操作面板上的刻度盘构成弹簧秤的两根弹簧下，分别悬挂物体和接水器．其中物体下方为一上端有出水管的容器，初始时两弹簧的指针在刻度盘的同一刻度线上。

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