一种教学用的可控自动计时泵水仪

本公开属于课堂演示教具领域，尤其涉及一种教学用的可控自动计时泵水仪。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

功率是一个基本的物理概念，也是一个实践中容易犯错的工程问题，准确理解和掌握这个概念对于物理学习和工程实践具有基础性意义。

功率概念最早出现在初中物理，现行的教材和教学中，关于《功率》授课，通常的做法是，教师根据教材举例，或生活实例(如爬楼梯，搬重物)，直接引出功率概念和定义；也有教师，为了形象直观，采用起重机模型演示机械做功的快慢过程。

对于初中学生，功率这一概念是完全陌生和抽象的，是一个学习难点。现行教材和教学实践中存在的问题有，(1)理性和抽象举例丰富，感性的视觉体验不足，难以形成牢固的“以形象为基础的理性功率概念”；(2)起重机模型提供了“做功快慢”的实际场景，但存在着“计量方式、精度、可视性”等方面的不足。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本公开提供一种教学用的可控自动计时泵水仪，其能够作为初中物理课堂教学的实验仪器，提升学生的学习兴趣、帮助学生建立具有感性物理图像基础的功率概念，加强学生对相关知识的理解和掌握。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种教学用的可控自动计时泵水仪，包括：底座和展示板，所述展示板通过固定板与底座固定连接，所述底座上设置有两个透明水槽，每个透明水槽中各设置有一个抽水泵，每个抽水泵后方展示板的正面嵌有自动计时器，所述抽水泵通过透明塑料管分别连接有量筒。

进一步地，所述展示板的背面设置有与自动计时器连接的控制电路板。

进一步地，两个抽水泵的抽水功率不同。

进一步地，两个抽水泵连接的透明塑料管的直径相同。

进一步地，每个抽水泵分别由一个开关单独控制。

进一步地，每个开关同时与抽水泵后方对应的自动计时器相连。

进一步地，所述自动计时器包括led数码管和单片机秒表，并与计时模式切换开关相连。

进一步地，所述计时模式切换开关为双向计时模式切换开关，包括正计时和倒计时模式。

进一步地，两个量筒的体积相同且均设置有带孔泡沫盖。

进一步地，两个透明水槽体积相同且盛放有等量的彩色水。

本公开的有益效果是：

本公开的一种教学用的可控自动计时泵水仪，实现了两种可控性功能，即抽水泵和计时器间的时间同步以及两套泵水展示装置之间的协同。利用该泵水仪，教师可以在课堂上实现对《功率》一节的直观形象性教学，将功率这一抽象的概念与具体物理过程结合起来，实现抽水泵做功w、所用时间t、和做功快慢即功率p的可视化；彩色液体可增强视觉效果以及液量变化的可读性；在量筒上口加装泡沫盖避免液体喷溅，保障实验安全性；相对一个水槽，两个水槽的设计降低初始水面高低不同对做功的影响。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例提供的一种教学用的可控自动计时泵水仪结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种教学用的可控自动计时泵水仪的展示板背面示意图；

其中，1、展示板；2、自动计时器；3、水槽；4、固定板；5、导线安装槽；6、底座；7、抽水泵；8、开关；9、带孔泡沫盖；10、透明塑料管；11、量筒；12、计时模式切换开关；13、控制电路板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

如图1所示，本实施例的一种教学用的可控自动计时泵水仪，包括：底座和展示板，所述展示板通过固定板与底座固定连接，所述底座上设置有两个透明水槽，每个透明水槽中各设置有一个抽水泵，每个抽水泵后方展示板的正面嵌有自动计时器，所述抽水泵通过透明塑料管分别连接有量筒。所述展示板的背面设置有与自动计时器连接的控制电路板。两个抽水泵的抽水功率不同。两个抽水泵连接的透明塑料管的直径相同。每个抽水泵分别由一个开关单独控制。每个开关同时与抽水泵后方对应的自动计时器相连。所述自动计时器包括led数码管和单片机秒表，并与计时模式切换开关相连。所述计时模式切换开关为双向计时模式切换开关，包括正计时和倒计时模式。两个量筒的体积相同且均设置有带孔泡沫盖。两个透明水槽体积相同且盛放有等量的彩色水。

作为一种实施方式，

本实用新型包括两套不同功率外观相同的自动计时泵水装置a和b，分别由展示板1、自动计时器2、透明水槽3、固定板4、导线安装槽5、底座6、抽水泵7、开关8、带孔泡沫盖9、透明塑料管10、量筒11、计时模式切换开关12、控制电路板13等构成。

如图1，展示板1通过固定板4与底座6连接。自动计时器2嵌于展示板1间，是一体结构。两个分开关8分别同时控制1组抽水泵7和计时器2，开关闭合和断开，对应的抽水泵和计时器则同时开启和停止工作，这样，就可以通过量筒11中的水量和计时器2分别读取抽水泵做功的多少和做这些功所用时间，从而实现抽水泵做功w、所用时间t和做功速度的可视化。

如图2，自动计时器2和抽水泵7通过导线除了与开关8和控制电路板13相连外，还与计时模式切换开关12相连，可实现正计时和倒计时模式。利用正计时模式，两个抽水泵可以单独工作，使抽水量相同，即做功相同，但时间不同；利用倒计时模式，可比较相同时间两个抽水泵做功的多少，这两种模式都可进而计算并比较两个抽水泵的功率，使学生理解并掌握功率这一物理概念的定义和计算方法。重要的是，倒计时模式还提供了一种方便精确的计时方法，教师可以设定不同时间t反复操作和计算，以加深学生对功率概念的感官印象；同时，这种重复操作中，学生可以自然得出每个水泵的功率是不变的(额定功率)。

如图2，控制电路板13的主要结构和作用是：数码管输出引脚，与数码管连接，控制数码管显示；继电器模块，由单片机引脚控制，实现程序控制抽水泵的启动和关闭；电源输入模块，将220v电压转为5v电压为单片机供电，转为12v为数码管供电；mcu控制器，本系统采用51单片机作为控制器；晶振，产生单片机所必须的时钟频率；控制开关，开关交互，实现了对抽水泵和数码管的同时控制。

作为一种实施方式，

该实用新型可以实现两种可控性功能：抽水泵和计时器间的时间同步以及两套泵水展示装置之间的协同：

(1)引入功率概念：通过可视且量化的抽水快慢引入功率概念。同时启动两个抽水泵，演示泵水的实际场景，量筒中水量多少和变化快慢反映了两个抽水马达的做功能力和快慢，这种做功能力和快慢就叫功率；

(2)功率的定义和计算：计算并比较两个抽水泵的功率，说明功率这一物理概念的定义和计算方法，即(注意，h为量筒高度，二者相同，因此比较功率实际就是比较泵水量v及其所用时间t)；

(3)额定功率：改变抽水时间(t′)，重新计算功率p′1和p′2，通过p′1＝p1和p′2＝p2，说明具体马达(机械)的功率是确定的。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。