专利名称：可变面积的大气压强演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可变面积的大气压强演示器。
背景技术：
大气压强演示是中学物理教学的重要内容之一，中学课堂里的模拟马德堡半球实验一般用的是铁制的马德堡半球，但要做到使两半球密封良好不太容易，往往导致实验失败，而且要使用抽气机抽气，因此携带和实验操作都比较麻烦.[1](罗星凯中学物理疑难实验专题研究广西师范大学出版社1998. 64.)根据多数老师们反映，用现在的铁制马德堡半球作大气压强演示实验存在以下问题1.现有整个实验装置体积、质量都较大，拿到教室很不方便，可靠性也不高；2.抽气机必须要用电才能工作，使用操作时也不方便；3.面积不能改变，不能说明压力与受力面积之间的关系。
实用新型内容本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种简单可靠、使用方便的可变面积的大气压强演示器。本实用新型的目的通过下述技术方案来实现一种可变面积的大气压强演示器，其特征在于包括两半对称的腔体以及将腔体内气体抽出的抽气管组件，所述各半腔体具有相互贴合的接触平面，当两半腔体的接触平面贴合时两腔体内部形成密闭的空间，所述腔体表面设有从腔体内部延伸至外部的抽气嘴，所述腔体内部设有凹槽、以及填充在凹槽内部与凹槽适配的密封橡胶圈，所述圆盘外部设有拉动部件。作为优选，所述腔体内部设有使两半腔体保持同心度的定位凸台。作为优选，所述拉动部件包括固定在圆盘上的拉环及穿在拉环上的拉绳。作为优选，所述抽气嘴上设有单向阀。作为优选，所述抽气管组件包括套在抽气嘴上的乳胶管、乳胶管连接的连接套管、连接套管连接的抽气管。作为优选，所述腔体为碟状圆盘或半球状圆盘。作为优选，所述凹槽为多条同心的环形凹槽。作为优选，所述多条环形凹槽的直径不同。作为优选，所述腔体为塑料腔体。本实用新型的使用方法当在两腔之间放上密封胶圈后，圆盘和橡胶圈即组成一个封闭空间，由于此空间很小所以只要用注射器通过抽气管就可很方便地抽取其中的空气，空气被抽出后封闭空间将形成一定的真空度，当取下注射器后大气压通过单向阀可自动阻断空气的回流，使被抽空间保持一定的真空度，这样就可以进行实验演示。本实用新型的有益效果本演示装置其结构简单、制作容易、体积小重量轻、携带方便、节约能源、使用安全可靠，单向阀可在抽气后自动封闭演示空间，操作简单方便，使用时可以通过放置直径不同的密封橡胶圈来改变腔体内部的面积大小，不需抽气机，只用注射器抽气就可演示大气压强及压强一定时拉力(压力)与受力面积关系。
图I是本实用新型的结构示意图。图2是左半腔体的主视图。图3是左半腔体的侧视图。图4是右半腔体的主视图。图5是右半腔体的侧视图。 图6是抽气管组件的结构示意图。其中，I为左半腔体，2为右半腔体，3为抽气管组件，4为接触平面，5为凹槽，6为密封橡胶圈，7为拉环，8为拉绳，9为抽气嘴，10为单向阀，31为乳胶管，32为连接套管，33为抽气管，34为注射器，35为定位凸台。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。如图所示，一种可变面积的大气压强演示器，包括两半对称的腔体1、2以及将腔体内气体抽出的抽气管组件3，所述腔体为碟状圆盘或半球状圆盘。所述抽气管组件包括套在抽气嘴上的乳胶管31、乳胶管连接的连接套管32、连接套管连接的抽气管33。所述各半腔体具有相互贴合的接触平面4，当两半腔体的接触平面贴合时两腔体内部形成密闭的空间，所述腔体表面设有从腔体内部延伸至外部的抽气嘴9，所述抽气嘴上设有单向阀10。所述腔体内部设有凹槽5、填充在凹槽内部与凹槽适配的密封橡胶圈6、以及使左右腔体保持同心度的定位凸台35，所述凹槽为多条同心的环形凹槽。所述多条环形凹槽的直径不同。所述圆盘外部设有拉动部件。所述拉动部件包括固定在圆盘上的拉环7及穿在拉环上的拉绳8。所述腔体为塑料腔体。可用厚5mm左右的有机玻璃板切割成圆板，先用三氯甲烷或二氯乙烷进行粘结，待固化后用车床切削加工成所需尺寸，加工时注意放置胶圈处保持平整，避免使用时漏气。演示时将某一规格直径的密封橡胶圈放在相应的环槽位置，将两圆盘合上，注意使抽气管方向向上，用IOOml左右的注射器34套在乳胶管上，稍许用力闭合两盘后即可抽气，抽气后感到有较大阻力时，稳住注射器，拔掉乳胶管后快速松手即可。因为此时大气压强的作用将自动密闭演示器内外空间，抽气用力越大密闭效果越好。演示完成后若要放气时，可取下抽气管用手轻轻转动单向阀即可。圆盘尺寸为直径10cm、厚约8cm，总重量(不含注射器)小于200g，根据演示需要装置内可以分别放置直径为4. 5cm、6. 5cm和9. Ocm三种截面积不同的密封橡胶圈，在盘上设有与密封橡胶圈尺寸一致的同心圆环凹槽及定位凸台用以保证胶圈与圆盘及两圆盘之间的同心度，单向阀可以在抽气后自动封闭使演示器内部保持一定的真空度。当在两圆盘之间放上密封胶圈后，圆盘和密封橡胶圈即组成一个封闭空间，由于此空间很小所以只要用注射器通过抽气管就可很方便地抽取其中的空气，空气被抽出后封闭空间将形成一定的真空度，当取下注射器后大气压通过单向阀可自动阻断空气的回流，使被抽空间保持一定的真空度，这样就可以进行实验演示.经计算可知直径为4. 5cm的密封橡胶圈,其面积5■约I. 59 X 10_3m2 ； 6. 5cm的5■约3. 32X 10 2 ；9. Ocm 的夕约 6. 50X l(T3m2，近似成 1:2:4 的关系 根据(或/7二/5)，当演示装置内外之间的压强差为I个标准大气压[101325Pa(N/m2)]时，若用标称直径为4. 5cm的密封橡胶圈，此时演示装置表面受到的总压力将有160N左右.若用6. 5cm的胶圈装置表面受到的压力将有330N左右；若用9. Ocm的胶圈装置表面受到的压力将有650N左右。·根据我们的实验测试，当放置4. 5cm胶圈时，如果用注射器抽取半球内的空气，若抽气时稍加用力，则抽气后可以提起80N (8kg)以上的砝码，保持同样的抽气力度当放置6. 5cm胶圈时可以提起160N( 16kg)以上的砝码，当放置9. Ocm胶圈时可以提起300N(30kg)以上的砝码，所以用注射器抽取半球内的空气时，可以使内外压强差达0.5个大气压左右，因此通过用注射器抽取装置内的空气形成局部真空后，很容易分别提起6 kg、12 kg、24 kg以上的重物.由此说明大气压强的作用，通过面积不同承受的拉力不同实验，还可以说明压力与受力面积的关系。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种可变面积的大气压强演示器，其特征在于包括两半对称的腔体(1、2)以及将腔体内气体抽出的抽气管组件(3)，所述各半腔体具有相互贴合的接触平面(4)，当两半腔体的接触平面贴合时两腔体内部形成密闭的空间，所述腔体表面设有从腔体内部延伸至外部的抽气嘴(9)，所述腔体内部设有凹槽(5)、以及填充在凹槽内部与凹槽适配的密封橡胶圈(6)，所述圆盘外部设有拉动部件。
2.如权利要求I所述的可变面积的大气压强演示器，其特征在于所述腔体内部设有使两半腔体保持同心度的定位凸台(35 )。
3.如权利要求I或2所述的可变面积的大气压强演示器，其特征在于所述拉动部件包括固定在圆盘上的拉环(7 )及穿在拉环上的拉绳(8 )。
4.如权利要求3所述的可变面积的大气压强演示器，其特征在于所述抽气嘴上设有单向阀(10)。
5.如权利要求4所述的可变面积的大气压强演示器，其特征在于所述抽气管组件包括套在抽气嘴上的乳胶管(31)、乳胶管连接的连接套管(32)、连接套管连接的抽气管(33)。
6.如权利要求5所述的可变面积的大气压强演示器，其特征在于所述腔体为碟状圆盘或半球状圆盘。
7.如权利要求6所述的可变面积的大气压强演示器，其特征在于所述凹槽为多条同心的环形凹槽。
8.如权利要求7所述的可变面积的大气压强演示器，其特征在于所述多条环形凹槽的直径不同。
9.如权利要求8所述的可变面积的大气压强演示器，其特征在于所述腔体为塑料腔体。
专利摘要本实用新型公开了一种可变面积的大气压强演示器，包括两半对称的腔体以及将腔体内气体抽出的抽气管组件，各半腔体具有相互贴合的接触平面，当两半腔体的接触平面贴合时两腔体内部形成密闭的空间，腔体表面设有从腔体内部延伸至外部的抽气嘴，腔体内部设有凹槽、以及填充在凹槽内部与凹槽适配的密封橡胶圈，圆盘外部设有拉动部件，本演示装置其结构简单、制作容易、体积小重量轻、携带方便、节约能源、使用安全可靠，单向阀可在抽气后自动封闭演示空间，操作简单方便，使用时可以通过放置直径不同的密封橡胶圈来改变面积大小，不需抽气机，只用注射器抽气就可演示大气压强及压强一定时拉力与受力面积关系。
文档编号G09B23/12GK202502657SQ20122008607
公开日2012年10月24日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者潘学军 申请人:四川师范大学