一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置的制作方法

本发明属于浮力实验装置技术领域，具体涉及一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置。

背景技术：

力指物体在流体(包括液体和气体)中，各表面受流体(液体和气体)压力的差(合力)，公元前245年，阿基米德发现了浮力原理，浮力的定义式为f浮＝g排(即物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力)，计算可用它推导出公式f浮＝ρ液gv排，物理教学常常涉及到各个方面的力学的课题，教师往往制作各种各样的教具，来计算物体所排除液体的重力，所用教具一般包括重物、烧杯、接水容器和弹簧测力计等。

现有技术存在以下问题：

1、现有的力学课题教学虽然有实物作为参照，但是一个力实验流程换另一个力实验流程需要花费长时间，导致学生无法再脑海中形成一个具体的场景，达不到很好的记忆效果，降低了上课的效果；

2、在测量弹簧测量计上物理的浮力时，一般采用支撑架和手拿的方式将物体导入到溶液内，而这两种方式导致不便于控制物体的高度，并且不便于保证弹簧测力计是否处于垂直状态，从而影响物体浮力的测量；

3、在排水法的实验流程中，一般采用外加量杯的形式将烧杯排出的水收集，而这种方式需要调整量杯与烧杯的位置，并且可能出现排水的过程中水溅出的情况，给实验者带来不便。

技术实现要素：

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置，具有直观表达测量物体浮力、便于调节弹簧测力计高度和将烧杯与排出水的量杯为一体的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括底座、支撑架和顶座，所述底座的顶部滑动连接所述支撑架，所述支撑架的顶部固定有所述顶座，所述顶座的顶部通过螺栓方式连接有收线器外壳，所述收线器外壳的内侧壁转动连接有收线盘和导向盘，所述收线器外壳的外侧壁靠近所述收线盘的一端连接有马达b，所述马达b的输出轴转动连接收线盘，所述马达b与外部电源电性连接，所述收线盘的外侧壁缠绕绳子，所述绳子一端与所述收线盘固定，另一端与弹簧测力计连接，所述弹簧测力计的一端远离所述绳子一端连接有测量块，所述底座的顶部中间位置处固定有底盘，所述底盘的顶部设有放置盘，所述底盘的内部下表面固定有马达a，所述马达a的输出轴转动连接所述放置盘，所述马达a与外部电源电性连接，所述放置盘的顶部分别安装有烧杯a、烧杯b和烧杯c，所述烧杯c的一侧远离所述烧杯b的一侧连接有量杯。

为了使得弹簧测力计在沿竖直方向移动，作为本发明的一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置优选技术方案，所述收线器外壳与所述顶座的接触面开设通孔，且所述绳子贯穿所述通孔。

为了使得在更换底座上烧杯内溶液更换，此时只需通过拆卸支撑架，作为本发明的一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置优选技术方案，所述支撑架的底端焊接固定有滑板，所述底座的上表面开设与所述滑板相适配的凹槽，所述支撑架与所述底座通过所述滑板与所述凹槽滑动连接。

为了使得测量块能够导入到烧杯内，作为本发明的一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置优选技术方案，所述测量块和所述弹簧测力计均正处于所述烧杯a的上方。

为了增加烧杯与放置盘之间的摩擦力，作为本发明的一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置优选技术方案，所述放置盘的顶部开设三个圆形槽，所述圆形槽内具有防滑垫。

为了便于将烧杯内的液体排出，作为本发明的一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置优选技术方案，所述烧杯c的一侧靠近所述量杯的上方设有出液管，所述出液管与所述烧杯c一体成型。

为了便于拆卸量杯与烧杯c，作为本发明的一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置优选技术方案，所述烧杯c的一侧靠近所述量杯一侧安装有连接部，所述连接部的一侧远离所述烧杯c一侧滑动连接有滑块。

为了使得滑块便于滑入到烧杯c内，作为本发明的一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置优选技术方案，所述连接部一侧靠近所述滑块一侧开设滑槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、教师在做浮力实验时，一般会给学生演示四个流程，第一流程为了检测浮力是否与排开液体的密度有关，第二流程为了检测浮力是否与物体浸入液体的体积有关，第三流程为探究浮力的大小和排开液体所受重力的大小的关系，而第三个流程一般采用两种不同的实验方式证明，而这三个流程当中的实验演示需要花费较长时间，在第一流程当中的实验做完后，通过马达a的工作带动放置盘转动，使烧杯b旋转至测量块的下方，从而便于教师进行第二流程内实验的操作，以此类推，在更换实验时，只需放置盘的转动，改变测量块下方的烧杯，提高了实验的进度，便于学生理解和记忆；

2、在测量测量块的浮力时，通过马达b的工作，带动收线盘的转动，由收线盘外侧的绳子的收放，从而匀速改变弹簧测力计和测量块的高度，便于将测量块导入到烧杯相应的高度；

3、教师在测量烧杯c内溶液排出的液体时，通过烧杯c将溶液导入到量杯内，便于将排出的液体得到收集，减小了液体导出时发生飞溅的情况，并且去掉了烧杯c与量杯对准的步骤。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中的收线装置俯视结构图；

图3为本发明中的底座俯视结构示意图；

图4为本发明中的a放大图；

图5为本发明中的连接部侧视结构示意图；

图6为本发明中的实验1流程图；

图7为本发明中的实验2流程图；

图8为本发明中的实验3流程图；

图9为本发明中的实验4流程图；

图中：1、底座；2、底盘；21、马达a；3、放置盘；31、烧杯a；32、烧杯b；33、烧杯c；331、量杯；332、连接部；333、滑块；4、支撑架；41、滑板；5、顶座；51、收线器外壳；52、导向盘；53、收线盘；54、马达b；6、弹簧测力计；7、测量块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种有助于学生理解与记忆的物理浮力实验装置，包括底座1、支撑架4和顶座5，所述底座1的顶部滑动连接所述支撑架4，所述支撑架4的顶部固定有所述顶座5，所述顶座5的顶部通过螺栓方式连接有收线器外壳51，所述收线器外壳51的内侧壁转动连接有收线盘53和导向盘52，所述收线器外壳51的外侧壁靠近所述收线盘53的一端连接有马达b54，所述马达b54的输出轴转动连接收线盘53，所述马达b54与外部电源电性连接，所述收线盘53的外侧壁缠绕绳子，所述绳子一端与所述收线盘53固定，另一端与弹簧测力计6连接，所述弹簧测力计6的一端远离所述绳子一端连接有测量块7，所述底座1的顶部中间位置处固定有底盘2，所述底盘2的顶部设有放置盘3，所述底盘2的内部下表面固定有马达a21，所述马达a21的输出轴转动连接所述放置盘3，所述马达a21与外部电源电性连接，所述放置盘3的顶部分别安装有烧杯a31、烧杯b32和烧杯c33，所述烧杯c33的一侧远离所述烧杯b32的一侧连接有量杯331。

本实施例中，教师在做浮力实验时，一般会给学生演示四个流程，第一流程为了检测浮力是否与排开液体的密度有关，第二流程为了检测浮力是否与物体浸入液体的体积有关，第三流程为探究浮力的大小和排开液体所受重力的大小的关系，而第三个流程一般采用两种不同的实验方式证明，而这三个流程当中的实验演示需要花费较长时间，在第一流程当中的实验做完后，通过马达a21的工作带动放置盘3转动，使烧杯b32旋转至测量块7的下方，从而便于教师进行第二流程内实验的操作，以此类推，在更换实验时，只需放置盘3的转动，改变测量块7下方的烧杯，提高了实验的进度，便于学生理解和记忆，在测量测量块7的浮力时，通过马达b54的工作，带动收线盘53的转动，由收线盘53外侧的绳子的收放，从而匀速改变弹簧测力计6和测量块7的高度，便于将测量块7导入到烧杯相应的高度，并且在绳子收放的过程中，由导向盘52的转动，限制了绳子的传输位置，教师在测量烧杯c33内溶液排出的液体时，通过烧杯c33将溶液导入到量杯331内，便于将排出的液体得到收集，减小了液体导出时发生飞溅的情况，并且去掉了烧杯c33与量杯331对准的步骤。

具体的，所述收线器外壳51与所述顶座5的接触面开设通孔，且所述绳子贯穿所述通孔。

本实施例中，绳子在收放的过程中，通过通孔处，便于弹簧测力计6在烧杯的上方调节高度。

具体的，所述支撑架4的底端焊接固定有滑板41，所述底座1的上表面开设与所述滑板41相适配的凹槽，所述支撑架4与所述底座1通过所述滑板41与所述凹槽滑动连接。

本实施例中，在实验做完或者实验过程中，通过抽拉支撑架4，使滑板41在底座1内的凹槽中滑动，从而便于将支撑架4与底座1拆分，教师便于更换烧杯内的溶液。

具体的，所述测量块7和所述弹簧测力计6均正处于所述烧杯a31的上方。

本实施例中，为了便于测量测量块7的浮力，将测量块7和弹簧测力计6处于烧杯的上方。

具体的，所述放置盘3的顶部开设三个圆形槽，所述圆形槽内具有防滑垫。

本实施例中，在方式三个烧杯时，通过圆形槽将烧杯的一部分底部嵌入到放置盘3内部，然后通过防滑垫，增加了烧杯与放置盘3之间的摩擦。

具体的，所述烧杯c33的一侧靠近所述量杯331的上方设有出液管，所述出液管与所述烧杯c33一体成型。

本实施例中，通过出液管将烧杯c33中的液体排出到量杯331内，便于测量测量块7的浮力。

具体的，所述烧杯c33的一侧靠近所述量杯331一侧安装有连接部332，所述连接部332的一侧远离所述烧杯c33一侧滑动连接有滑块333。

具体的，所述连接部332一侧靠近所述滑块333一侧开设滑槽

本实施例中，在更换量杯331时，通过滑块滑入到滑槽内，使滑块333与连接部332初步连接，然后向下滑动，从而将滑块333固定在连接部332内。

本发明的工作原理及使用流程：浮力实验1，

步骤1：弹簧测力计测金属块所受的重力g；

步骤2：沿竖直方向用弹簧测力计吊着金属块，使金属块浸没在烧杯a溶液中，记录f值；

步骤3：沿竖直方向用弹簧测力计吊着金属块，使金属块浸没在烧杯b溶液中，记录f值；

步骤4：利用f浮＝g-f，分别计算出两次的浮力。

浮力实验2，

步骤1：通过马达a21带动放置盘3旋转，使烧杯b旋转至测量块7的下方；

步骤2：沿竖直方向用弹簧测力计吊着金属块，使金属块的大约三分之二的体积浸入烧杯b中，此时记录f值；

步骤3：沿竖直方向用弹簧测力计吊着金属块，使金属块浸没在烧杯b溶液中，记录f值；

步骤4：利用f浮＝g-f，分别计算出两次的浮力。

浮力实验3：

步骤1：弹簧测力计测出量桶的重力，弹簧测力计测出金属块的重力

步骤2：通过马达a21带动放置盘3旋转，使烧杯c33旋转至测量块7的下方；

步骤3：沿竖直方向用弹簧测力计吊着金属块，使金属块浸没在烧杯c溶液中，记录f值；

步骤4：用弹簧测力计测出水桶的总重力；

步骤5：计算出小石块所受到水的浮力和排除水的重力。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。