用于物理教学的浮力实验装置及实验方法与流程

本发明涉及物理教学实验技术领域，具体为用于物理教学的浮力实验装置及实验方法。

背景技术：

物理课程教学中，浮力现象是物理课程的重点内容，液体浮力产生的原因以及影响浮力的因素始终是教学的难点。浮力的大小只与物体所排开液体的体积及液体的密度有关，而与物体所在的深度无关，当液体密度不变时，物体排开液体的体积越大，浮力越大；当物体排开的液体体积不变时，液体密度越大，浮力越大；当液体密度和排开液体体积的乘积越大，浮力越大。

教师在讲解的时候一般会通过物理浮力的实验来辅导教学，现有的浮力实验装置中，不能演示浮力产生的原因，在进行浮力演示时都是在弹簧拉力器下悬挂实验块并实验块慢慢的放进水中进行实验，实验块在运动过程中会影响弹簧拉力器的准确性，并且弹簧拉力器在长时间使用后其准确性会发生改变，影响实验结果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供用于物理教学的浮力实验装置及实验方法，以解决上述背景技术中提出的现有的实验装置不能演示浮力产生的原因，在进行浮力演示时实验块在运动过程中会影响弹簧拉力器的准确性，弹簧拉力器在长时间使用后其准确性会发生改变的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于物理教学的浮力实验装置及实验方法，包括第一实验台、第二实验台、第一小型液压升降机、第二小型液压升降机、开关、压力传感器、实验筒、量筒、塑料片、塑料桶、支架、拉力显示屏、拉力传感器、实验块、连接板和重量显示器，所述第一实验台的内腔镶嵌有第二小型液压升降机，所述第一实验台与第二实验台的顶部内腔均镶嵌有压力传感器，且压力传感器与重量显示器电性连接，所述实验筒设在第一实验台的顶部，所述实验筒的内侧分别设有塑料片与塑料桶，且塑料桶位于塑料片的顶部，所述第二实验台的内侧镶嵌有第一小型液压升降机，所述开关固定安装在第二实验台的外侧，且开关与第一小型液压升降机电性连接，所述量筒设在第二实验台的顶部，所述支架的顶部连接有连接板，且连接板的顶部依次连接有拉力传感器和实验块，所述拉力显示屏镶嵌在连接板的外壁上，所述重量显示器分别镶嵌在第一实验台与第二实验台的顶部。

所述的用于物理教学的浮力实验装置的实验方法，包括以下试验步骤：

1)首先将实验筒外侧的溢流孔塞住，将塑料桶放在塑料片的中间，并使塑料桶完全遮住塑料片中间的内孔；

2)往实验筒内部加水，并按住塑料桶，直至实验筒内部的水完全没过塑料桶；

3)松开塑料桶，这时由于塑料桶下方不受水的托力，塑料桶不会浮起来，之后水不断通过塑料片中间的内孔流下去，塑料桶下方装满水后产生向上的浮力，塑料桶在浮力的作用下浮到水面上，从而得到浮力的产生原因；

4)在实验筒内加入水，并使水面的高度稍微低于溢流管口的高度，并通过镶嵌在第二实验台表面的重量显示器对量筒的重量进行记录；

5)通过使用开关同时启动第一小型液压升降机与第二小型液压升降机，使第一实验台与第二实验台同时上升，直到实验块的1/3没入水中；

6)通过拉力显示屏对拉力进行记录，并利用设在第二实验台的重量显示器对检测到的数据进行记录，观察量筒内水的体积，从而计算出浮力的大小；

7)升高实验台直到实验块没入水中1/2时，计算浮力大小；

8)最后再次升高实验台直到实验块全部没入水中后停止实验台的升高，再次计算出浮力的大小；

9)将三次浮力的实验数据进行对比，完成浮力的演示实验过程。

优选的，所述实验筒的外侧设有溢流管。

优选的，所述塑料片为圆环状结构。

优选的，所述塑料桶的直径比塑料片的内径大，且塑料片的外径与实验筒的内径相同。

优选的，所述塑料桶的顶部设有进水口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该用于物理教学的浮力实验装置及实验方法设有塑料瓶和圆环，可对浮力产生原因进行实验，使学生对浮力的理解更加透彻，设有小型液压升降机，可对实验台进行升降，从而使实验块固定不动进行实验，避免实验块在运动过程中影响拉力的测试，连接有拉力传感器以及拉力显示器，可使拉力的检测数据更加准确，实验台顶部内腔均设有压力传感器，可对实验筒以及量筒内部水的重量检测，并互相进行验证，使实验数据更加准确，更具备说服力。

附图说明

图1为本发明浮力产生原因演示装置结构示意图；

图2为本发明浮力实验演示装置结构示意图；

图3为本发明实验台俯视结构示意图；

图4为本发明塑料片结构示意图。

图中：1、第一实验台，2、第二实验台，3、第一小型液压升降机，4、第二小型液压升降机，5、开关，6、压力传感器，7、实验筒，8、量筒，9、塑料片，10、塑料桶，11、支架，12、拉力显示屏，13、拉力传感器，14、实验块，15、连接板，16、重量显示器。

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。

请参阅图1-2-3-4，本发明提供技术方案：用于物理教学的浮力实验装置及实验方法，包括第一实验台1、第二实验台2、第一小型液压升降机3、第二小型液压升降机4、开关5、压力传感器6、实验筒7、量筒8、塑料片9、塑料桶10、支架11、拉力显示屏12、拉力传感器13、实验块14、连接板15和重量显示器16，第一实验台1的内腔镶嵌有第二小型液压升降机4，第一实验台1与第二实验台2的顶部内腔均镶嵌有压力传感器6，且压力传感器6与重量显示器16电性连接，实验筒7设在第一实验台1的顶部，实验筒7的外侧设有溢流管，在进行浮力实验时，溢流出来的水会通过溢流管进入到量筒8中，实验筒7的内侧分别设有塑料片9与塑料桶10，且塑料桶10位于塑料片9的顶部，塑料片9为圆环状结构，塑料桶10的直径比塑料片9的内径大，且塑料片9的外径与实验筒7的内径相同，塑料桶10的顶部设有进水口，将塑料桶10放在塑料片9的中间，并使塑料桶10完全遮住塑料片9中间的内孔，然后往实验筒7内部加水，并按住塑料桶10，直至实验筒内部的水完全没过塑料桶10，之后松开塑料桶10，这时由于塑料桶10下方不受水的托力，塑料桶10不会浮起来，之后水不断通过塑料片9中间的内孔流下去，塑料桶10下方装满水后产生向上的浮力，塑料桶10在浮力的作用下浮到水面上，从而得到浮力的产生原因，第二实验台2的内侧镶嵌有第一小型液压升降机3，开关5固定安装在第二实验台2的外侧，且开关5与第一小型液压升降机3电性连接，量筒8设在第二实验台2的顶部，支架11的顶部连接有连接板15，且连接板15的顶部依次连接有拉力传感器13和实验块14，拉力显示屏12镶嵌在连接板15的外壁上，拉力传感器13可对实验过程中的拉力进行检测，并将检测到的信号反馈到拉力显示屏12中进行显示，重量显示器16分别镶嵌在第一实验台1与第二实验台2的顶部，压力传感器6可对实验台顶部的重量进行检测，并将检测到的信号反馈到重量显示器16中进行显示。

所述的用于物理教学的浮力实验装置的实验方法，包括以下试验步骤：

1首先将实验筒7外侧的溢流孔塞住，将塑料桶10放在塑料片9的中间，并使塑料桶10完全遮住塑料片9中间的内孔；

2)往实验筒7内部加水，并按住塑料桶10，直至实验筒7内部的水完全没过塑料桶10；

3)松开塑料桶10，这时由于塑料桶10下方不受水的托力，塑料桶10不会浮起来，之后水不断通过塑料片9中间的内孔流下去，塑料桶10下方装满水后产生向上的浮力，塑料桶10在浮力的作用下浮到水面上，从而得到浮力的产生原因；

4)在实验筒7内加入水，并使水面的高度稍微低于溢流管口的高度，并通过镶嵌在第二实验台2表面的重量显示器16对量筒8的重量进行记录；

5)通过使用开关5同时启动第一小型液压升降机3与第二小型液压升降机4，使第一实验台1与第二实验台2同时上升，直到实验块14的1/3没入水中；

6)通过拉力显示屏12对拉力进行记录，并利用设在第二实验台2的重量显示器16对检测到的数据进行记录，观察量筒8内水的体积，从而计算出浮力的大小；

7)升高实验台直到实验块14没入水中1/2时，计算浮力大小；

8)最后再次升高实验台直到实验块14全部没入水中后停止实验台的升高，再次计算出浮力的大小；

9)将三次浮力的实验数据进行对比，完成浮力的演示实验过程。

工作原理：在使用该用于物理教学的浮力实验装置及实验方法时，首先需对整个用于物理教学的浮力实验装置及实验方法有一个结构上的了解，能够更加便捷的进行使用，根据图1，将实验筒7外侧的溢流孔塞住，将塑料桶10放在塑料片9的中间，并使塑料桶10完全遮住塑料片9中间的内孔，然后往实验筒7内部加水，并按住塑料桶10，直至实验筒7内部的水完全没过塑料桶10，之后松开塑料桶10，这时由于塑料桶10下方不受水的托力，塑料桶10不会浮起来，之后水不断通过塑料片9中间的内孔流下去，塑料桶10下方装满水后产生向上的浮力，塑料桶10在浮力的作用下浮到水面上，从而得到浮力的产生原因，根据图2，在实验筒7内加入水，并使水面的高度稍微低于溢流管口的高度，并通过镶嵌在第二实验台2表面的重量显示器16对量筒8的重量进行记录，然后通过开关5同时启动第一小型液压升降机3与第二小型液压升降机4，使第一实验台1与第二实验台2同时上升，直到实验块14的1/3没入水中，然后通过拉力显示屏12对拉力进行记录，并利用设在第二实验台2的重量显示器16对检测到的数据进行记录，并观察量筒8内水的体积，从而计算出浮力的大小，然后在升高实验台直到实验块14没入水中1/2时，然后计算浮力大小，最后再次升高实验台直到实验块14全部没入水中后停止实验台的升高，再次计算出浮力的大小，然后将三次浮力进行对比，从而完成浮力的实验演示过程。

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。