专利名称：机械能转化为内能教学实验装置的制作方法
技术领域：
机械能转化为内能教学实验装置技术领域[0001]本实用新型涉及物理教学实验装置技术领域，特别涉及机械能转化为内能教学 实验装置。
背景技术：
[0002]机械能转换为内能、内能转换为机械能是中学物理教学的十分重要和不可缺少 的内容。传统的物理教学中，本实验的一般方法是将蘸有乙醚的棉花球放入气缸内， 然用使用活塞压缩气缸内部气体，对气体做功，气缸内部气体温度升高，达到乙醚的燃 点，棉花球就会燃烧。实验虽然比较直观地展现了机械能转换为内能的过程，但是实验 过程过于复杂，而且乙醚的用量更加不好掌握，用量太少，学生观察不到明显的火焰， 演示效果不明显；用量太多则增加实验的危险性。机械能转化为内能教学实验装置结构 简单、操作方便、效果明显，便于演示和观察，可以大大提高实验教学的效果。发明内容[0003]本实用新型提供一种机械能转化为内能的教学实验装置，该装置结构简单、操 作方便、效果明显，可以大大提高实验教学的效果。[0004]本实用新型主要由一个以高强度硼化玻璃为材料制成的“L”型的械能转化为内 能操作单元和一个由惠斯能电桥构成的温度监测单元构成。械能转化为内能操作单元的 直径较大的圆筒内安装有充气活塞，可以通过抽压活塞减小或增大“L”型容器内部的 气压。在直径较小的圆筒内安装有一个20ΚΩ的热敏电阻(Rt)，温度探测输出端(Ni、 N2)通过两根导线穿过“L”型容器(Ml)的外壁与热敏电阻(Rt)两端连接。电阻(R1、 R2)、电位器(R3)、检流计(G)、直流电源Pl组成温度监测单元。当电桥中XI、幻所 连接的热敏电阻(Rt)的阻值发生变化时，检流计的指针将发生较大的摆动。因为热敏电 阻(Rt)置于“L”型容器(Ml)内部，当(Ml)内部气体因压强变化而发生温度变化时， 热敏电阻(Rt)的阻值将发生较大变化，检流计的指针将发生较大的摆动，借此表明容器 (Ml)内温度的同步变化。[0005]实验时用力压下活塞(B)，压缩容器(Ml)内部空气，发现检流计的指针按顺时 针向右发生较大偏转(表明容器内温度升高)；用力向外拉活塞(B)使空气膨胀，电流表 的指针反向摆动(表明温度降低)。这表明压下活塞(B)，活塞(B)对容器(Ml)内部 空气做功，容器(Ml)内部空气内能增加温度升高；用力向外拉活塞(B)使空气膨胀， (Ml)内部空气对活塞(B)做功，内能减小温度降低。利用本装置可以简捷方便的完成 机械能转化为内能的演示实验并可大大提高实验教学的效果。
[0006]图1为本实用新型实施例的机械能转化为内能操作单元示意图。[0007]图2为本实用新型实施例的温度监测单元内部电路图。
具体实施方式
[0008]
以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。[0009]如图1及图2所示，本实用新型主要由一个以高强度硼化玻璃为材料制成的机械 能转化为内能操作单元和一个由惠斯能电桥构成的温度监测单元构成。[0010]图1中Ml是以高强度硼化玻璃为材料制成的由两个直径不同相互贯通的圆筒构 成的“L”型容器，大圆筒的直径约为5cm，圆筒高15cm，小圆筒直径约为2cm，圆筒 长10cm。在直径较大的圆筒内安装有充气活塞(B)，可以通过抽压活塞(B)提高减小或 增大容器(Ml)内部的气压。在直径较小的圆筒内安装有一个20K Ω的热敏电阻(Rt)， 温度探测输出端(Ni、Ν2)通过两根导线穿过“L”型容器(Ml)的外壁与热敏电阻(Rt) 两端连接。Sl是一个可以可开关的排气阀门。[0011]图2中，电阻(Rl、R2)、电位器(R3)、检流计(G)、电源开关(kl)直流电源 (Pl)及XI、X2端连接的热敏电阻(Rt)组成一个惠斯通电桥，封装在一个塑料盒中，构 成温度监测单元，用于监测“L”型容器(Ml)内部温度变化。R3是一个100ΚΩ电位 器，用来调节检流计(G)的静态示数。当电桥中XI、X2所连接的热敏电阻(Rt)的阻值 发生变化时，检流计03)的指针将发生较大的摆动，借此表明温度的同步变化。因为热 敏电阻(Rt)置于“L”型容器(Ml)内部，当(Ml)内部气体因压强变化而发生温度变 化时，热敏电阻(Rt)的阻值将发生较大变化，检流计03)的指针将发生较大的摆动(按 本实施例中的电流方向，当热敏电阻Rt温度升高时阻值会变大，而当热敏电阻Rt阻值 升高时，检流计的指针按顺时针向右发生较大偏转，借此表明容器(Ml)内温度的同步变 化)。[0012]实验时，将温度监测单元的探测输入端(XI、X2)分别连接到机械能转化为内 能演示单元的温度探测输出端(Ni、N2)上，然后打开排气阀门61)将活塞(B)提起 后再关闭排气阀门61)，关闭电源开关(Kl)，调节(R3)使检流计(G)的静态示数指向“0”。然后，用力压下活塞(B)，压缩容器(Ml)内部空气，活塞(B)对容器(Ml)内 部空气做功，容器(Ml)内部空气内能增加温度升高，热敏电阻(Rt)的阻值将因温度升 高而迅速增大，惠斯通电桥的平衡被打破，检流计的指针将按顺时针向右发生较大的摆 动，表示容器内温度升高；如果用力向外拉活塞(B)使空气膨胀，(Ml)内部空气对活塞 (B)做功，内能减小温度降低，热敏电阻(Rt)的阻值将因温度降低而迅速变小，惠斯通 电桥的平衡被打破，检流计的指针将按逆时针向左发生较大的摆动，表明容器内温度降 低。利用本装置可以使学生更直观真切的观察和理解机械能转化为内能现象，大大提高 实验的成功率和实验教学的效果。[0013]该装置结构简单、操作方便、效果明显便于演示和观察，可以大大提高实验教 学的效果。[0014]本实施例中热敏电阻(Rt)选用温度系数较高的具有正温度系数(PTC)型，额定 电压为6V的20ΚΩ热敏电阻；Rl、R2选用20ΚΩ的碳膜电阻，电位器(R3)为100K Ω 的小型电位器，检流计(G)选用AC15型直流复射式检流计；直流电源选用6V直流电 源，可用四节AA电池串联组成。其它元件无特殊要求。权利要求1. 一种机械能转化为内能教学实验装置，包括一个机械能转化为内能操作单元和一 个温度监测单元，其特征在于机械能转化为内能操作单元的主体是由两个直径不同相互 贯通的以高强度硼化玻璃为材料的圆筒构成的“L”型容器，直径较大的圆筒内安装有充 气活塞(B)，直径较小的圆筒内安装有一个热敏电阻(Rt)，温度探测输出端(Ni、N2)通 过两根导线穿过“L”型容器(Ml)的外壁与热敏电阻(Rt)两端连接，电阻(Rl、R2)、 电位器(R3)、检流计(G)、直流电源(Pl)组成温度监测单元。
专利摘要本实用新型涉及物理教学实验装置技术领域，特别涉及机械能转化为内能教学实验装置。本实用新型提供一种结构简单、便于操作的机械能转化为内能教学实验装置。本实用新型主要由一个以高强度硼化玻璃为材料制成的械能转化为内能操作单元和一个由惠斯能电桥构成的温度监测单元构成。实验时压下活塞(B)，压缩容器(M1)内部空气，检流计的指针按顺时针向右发生较大偏转(表示温度升高)，活塞(B)对容器(M1)内部空气做功，容器(M1)内部空气内能增加温度升高；向外拉活塞(B)使空气膨胀，(M1)内部空气内能减小温度降低。利用本装置可以方便的完成械能转化为内能的演示实验并可提高实验教学的效果。
文档编号G09B23/06GK201812407SQ20102056272
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者柳延东 申请人:柳延东