一种用于验证自由落体时容器中水不会喷出的实验装置的制作方法

本实用新型涉及实验装置领域，尤其涉及一种用于验证自由落体时容器中水不会喷出的实验装置。

背景技术：

物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。这种运动在真空中才能发生，在有空气的空间，当空气阻力很小可以忽略时，物体的下落可以近似地看作自由落体运动。物体在真空管中下落，阻力为零，此时物体做自由落体运动。

生活中我们都知道，在矿泉水瓶瓶底钻眼,让矿泉水瓶做自由落体运动,下落过程中水不会从孔中喷出。这是由于：矿泉水瓶静止时，上层的水由于受重力作用，对下层的水产生压力。瓶底的水在上层水的压力作用下以一定的初速度喷出。当矿泉水瓶和水一起自由落体时（忽略阻力），水的重力完全用于使水产生9.8m/s²的加速度，改变水的速度，不再有上层水压紧下层水的效果，所以小孔处的水不会喷出。

中学物理课程是以观察和实验为基础的学科，实验教学既是物理知识教学的基础，也是物理课堂教学中实施素质教育的一条重要渠道。通过科学规范的教学实验，使学生在获取物理知识的同时，提高他们学习的兴趣，培养他们的分析能力和实践能力，全面提高课堂教学效果。

有鉴于此，有必要提供一种验证自由落体时水会不会喷出的实验装置，供学生实验。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于验证自由落体时容器中水不会喷出的实验装置，通过电磁铁断电，让透明筒中的盛水器皿自由落体运动，直观、方便的观察出盛水器皿中的水是否会喷出。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种用于验证自由落体时容器中水不会喷出的实验装置，包括：透明水瓶、固定在高空的电磁铁、单刀双掷开关、电源以及磁铁，所述透明水瓶中装有少量的水，所述透明水瓶的瓶底和周壁钻有多个喷水孔，所述电磁铁、单刀双掷开关、电源依序串联，所述磁铁固定在透明水瓶的瓶盖上，所述电磁铁通电后，磁铁与电磁铁磁性连接，透明水瓶悬吊在高空，透明水瓶中的水从喷水孔喷出；所述电磁铁断电后，透明水瓶做自由落体运动，透明水瓶中的水在自由落体运动时不会喷出。本实用新型的实验装置简单、使用方便，老师或家长帮学生把透明水瓶悬吊到高空，学生推动单刀双掷开关让电磁铁断电，既能观察透明水瓶自由落体时水是否喷出的现象，又能实际参与到实验中，增强学生的动手操作能力、提高实验效果。

为了保证实验安全，本实施例将电源和单刀双掷开关固定在安装板上，安装板的固定远离实验现场，电源、单刀双掷开关、电磁铁的连接处做绝缘处理，防止实验时触电，保证实验过程的人身安全。

作为本实用新型的进一步限定，还包括：可容纳透明水瓶的透明筒、设置在透明筒上端的上盖、设置在透明筒下端的下盖，所述透明筒的上端和下端均开口，所述透明筒的直径至少为透明水瓶的二倍，所述透明筒的直径与高度比为1/4～1/10，所述电磁铁固定在上盖的内腔中，所述上盖上设有供电线穿过的穿线孔。本实用新型通过在透明水瓶的外侧设置透明筒，在实验时只需将透明筒倒置，上盖位于下方，只需从上盖的位置装入透明水瓶，然后接通电源，固定在透明水瓶上的磁铁与电磁铁磁性连接，随后安装好上盖，倒转透明筒使上盖位于上方，电磁铁断电后，透明水瓶做自由落体运动，学生方便观测自由落体状态下的透明水瓶中的水是否会喷出，既保证了实验安全，无需老师或家长参与，几个学生一组就能自行实验。透明筒的直径与高度比为1/4～1/10，是为了延长透明水瓶自由落体的时间，更便于学生观察实验现象。

作为本实用新型的进一步限定，所述透明筒的两端均设有防滑层，防滑层由橡胶材料制成，防滑层的高度为透明筒高度的1/8～1/4。本实用新型设置防滑层的目的，是为了便于学生在倒置透明筒，防止倒置过程中手滑摔碎透明筒。

作为本实用新型的进一步限定，所述透明筒的高度为1.5m～3m，所述透明水瓶的直径为10cm～50cm。本实用新型将透明筒的高度设置成1.5m～3m，既便于观测又方便使用。

作为本实用新型的进一步限定，所述上盖包括：盖体、自盖体底面向下盖方向延伸的凸环，该凸环的外壁与透明筒的内壁接触；

所述电磁铁固定在盖体的底面，且电磁铁位于凸环内，所述凸环的内径大于透明水瓶的外径。本实用新型将凸环塞入透明筒内，凸环与透明筒紧配合，实现上盖和透明筒的固定。

作为本实用新型的进一步限定，所述凸环的高度为透明筒高度的1/8～1/15。限定凸环的高度是便于凸环与透明筒的固定连接。

作为本实用新型的进一步限定，所述盖体的顶面设有拉手，所述盖体、拉手和凸环一体成型，所述上盖由橡胶材料制成。通过在盖体的顶面设置拉手，抓紧拉手能实现上盖和透明筒的分离，具有使用方便的优点。

作为本实用新型的进一步限定，还包括抽真空泵和真空管，所述下盖上设有管接头，所述真空管的一端与真空泵连接，真空管的另一端与管接头连接，所述抽真空泵通过真空管与透明筒连通。本实用新型将透明筒抽真空，透明水瓶在透明筒中自由落体运动，透明水瓶下降时空气阻力近似为零。

附图说明

图1为第一种实验装置断裂视图的示意图；

图2为第一种实验装置的结构示意图；

图3为第二种实验装置断裂视图的示意图；

图4为第二种实验装置的结构示意图。

图中，1、透明筒；2、透明水瓶；3、磁铁；4、电磁铁；5、上盖；6、下盖。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明创造和简化描述，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发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

为了证明自由运动状态下，容器内的水不会喷出，本实施例提供了一种用于验证自由落体时容器中水不会喷出的实验装置，本实施例通过电磁铁4断电，让透明筒1中的盛水器皿自由落体运动，直观、方便的观察出盛水器皿中的水是否会喷出。

一种用于验证自由落体时容器中水不会喷出的实验装置，包括：透明水瓶2、固定在高空的电磁铁4、单刀双掷开关、电源以及磁铁3，透明水瓶2中装有少量的水，透明水瓶2的瓶底和周壁钻有多个喷水孔，电磁铁4、单刀双掷开关、电源依序串联，磁铁3固定在透明水瓶2的瓶盖上，电磁铁4通电后，磁铁3与电磁铁4磁性连接，透明水瓶2悬吊在高空，透明水瓶2中的水从喷水孔喷出；电磁铁4断电后，透明水瓶2做自由落体运动，透明水瓶2中的水在自由落体运动时不会喷出。本实用新型的实验装置简单、使用方便，老师或家长帮学生把透明水瓶2悬吊到高空，学生推动单刀双掷开关让电磁铁4断电，既能观察透明水瓶2自由落体时水是否喷出的现象，又能实际参与到实验中，增强学生的动手操作能力、提高实验效果。

为了保证实验安全，本实施例将电源和单刀双掷开关固定在安装板上，安装板的固定远离实验现场，电源、单刀双掷开关、电磁铁4的连接处做绝缘处理，防止实验时触电，保证实验过程的人身安全。

为了便于操作，家长或老师无需爬到高处悬吊透明水瓶2，本实施例的实验装置如图1-图4所示，该实验装置还包括：可容纳透明水瓶2的透明筒1、设置在透明筒1上端的上盖5、设置在透明筒1下端的下盖6，透明筒1的上端和下端均开口，透明筒1的直径至少为透明水瓶2的二倍，透明筒1的直径与高度比为1/4～1/10，电磁铁4固定在上盖5的内腔中，上盖5上设有供电线穿过的穿线孔。本实用新型通过在透明水瓶2的外侧设置透明筒1，在实验时只需将透明筒1倒置，上盖5位于下方，只需从上盖5的位置装入透明水瓶2，然后接通电源，固定在透明水瓶2上的磁铁与电磁铁4磁性连接，随后安装好上盖5，倒转透明筒1使上盖5位于上方，电磁铁4断电后，透明水瓶2做自由落体运动，学生方便观测自由落体状态下的透明水瓶2中的水是否会喷出，既保证了实验安全，无需老师或家长参与，几个学生一组就能自行实验。透明筒1的直径与高度比为1/4～1/10，是为了延长透明水瓶2自由落体的时间，更便于学生观察实验现象。

考虑到学生倒置透明筒1时手滑容易摔碎透明筒1，本实施例在透明筒1的两端均设有防滑层，防滑层由橡胶材料制成，防滑层的高度为透明筒1高度的1/8～1/4。本实用新型设置防滑层的目的，是为了便于学生在倒置透明筒1，防止倒置过程中手滑摔碎透明筒1。

为了便于观察，透明筒1的高度为1.5m～3m，透明水瓶2的直径为10cm～50cm。本实施例将透明筒1的高度设置成1.5m～3m，既便于观测又方便使用。

如图1-图4所示，上盖5包括：盖体、自盖体底面向下盖6方向延伸的凸环，该凸环的外壁与透明筒1的内壁接触；电磁铁4固定在盖体的底面，且电磁铁4位于凸环内，凸环的内径大于透明水瓶2的外径。本实用新型将凸环塞入透明筒1内，凸环与透明筒1紧配合，实现上盖5和透明筒1的固定。

优选凸环的高度为透明筒1高度的1/8～1/15。限定凸环的高度是便于凸环与透明筒1的固定连接。

为了便于将凸环拉出透明筒1，本实施例早盖体的顶面设置有拉手，盖体、拉手和凸环一体成型，上盖5由橡胶材料制成。通过在盖体的顶面设置拉手，抓紧拉手能实现上盖5和透明筒1的分离，具有使用方便的优点。

由于真空状态下自由落体的物体阻力最小，本实施例的实验装置还包括抽真空泵和真空管，下盖6上设有管接头，真空管的一端与真空泵连接，真空管的另一端与管接头连接，抽真空泵通过真空管与透明筒1连通。本实用新型将透明筒1抽真空，透明水瓶2在透明筒1中自由落体运动，透明水瓶2下降时空气阻力近似为零。

本实用新型的管接头与透明筒1的连接方式，可以采用透明筒1与管接头一体成型工艺，透明筒1和管接头都由透明材料制成（比如高硼硅玻璃制成），对本领域技术人员来说，透明管如何抽真空、抽真空后的透明管如何保持真空度为现有技术，在本实施例中，真空泵抽真空后，采用堵头封堵管接头处，便能在一定程度上保持透明筒1中的真空度。另外，由于本实施例中的透明筒1对真空度要求不高，所以常规的技术手段都能实现透明筒1的抽真空，因此本实施例关于管接头、真空泵的结构不再赘述。

需要说明的是，本实施例的电磁铁4采用吸盘式电磁铁4，吸盘式电磁铁4在通电状态下可产生强劲吸附力，把它安装在上盖5中，可用于吸附磁铁，本实施例采用电磁铁4和磁铁磁性连接的方式，具有磁性传递方便，控制简单，省力省电，安全可靠的优点。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。