热胀冷缩演示装置的制作方法

本实用新型涉及一种热胀冷缩演示装置。

背景技术：

物理学从根本上说是实验的科学，任何物理学理论都是从实验现象中抽象出来并要受到实验检验的。现象是物理学的根源，通过观察现象来学习物理是一条有效的途径，有些现象，不通过实验演示，很难让学生形成清晰的物理图像。演示实验能起到激发学生兴趣、促进学生思考、加深学生对相关知识的理解的作用。一个精彩的演示实验是以仪器为支柱的，离开了仪器，演示和实验就无法进行，只能是纸上谈兵，因此巧妙地构思和研制演示教具，具有重要的教育意义和应用价值。物理学中热胀冷缩是物体的一个基本性质，由于普通物体受热膨胀或受冷缩小的形变很小，很难用肉眼看清，在教学过程中，即使快速加热普通物体也很难看清其形变过程，学生无法形成直观的印象，学习理解过程困难增加，影响学生的学习兴趣。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以演示热胀冷缩现象的热胀冷缩演示装置。

为解决上述技术问题，本实用新型包括底座和实验杆，所述底座左右两侧分别安装有左安装板和右安装座，所述右安装座的前侧面铰装有指示板，所述指示板的顶端固装有指针，所述右安装座的前侧面对应指针设有刻度线，所述实验杆的左端可拆卸式的固装在左安装板上，所述实验杆的右端可拆卸式的固装在指示板上，所述实验杆的下方设有实验槽体，所述实验槽体的横截面呈上部开口的半环状，所述实验槽体的内径大于实验杆的外径使实验杆的外表面与实验槽体的内表面之间留有间隙，所述实验槽体和实验杆同轴线设置，所述实验槽体的左端固装在左安装板上，所述实验槽体内设有实验腔，所述实验槽体左端的顶面上开设有与实验腔连通的进液口，所述进液口上连接有进液管，所述实验槽体右端的底部开设有与实验腔连通的出液口，所述出液口上连接有出液管。

所述底座的底面上固装有支撑腿，所述支撑腿的底面固装有防滑垫。

所述右安装座包括下安装板、上安装板和将下安装板上端与上安装板下端连接的连接板，所述上安装板与下安装板上下设置、且下安装板设置在上安装板后侧，所述下安装板的前侧铰装有指示板，所述指示板位于上安装板的前侧，所述上安装板的前侧面设有刻度线，所述指示板和下安装板上对应设有铰装孔，铰装孔内穿装有铰轴，所述铰轴在下安装板前侧与指示板后侧之间的轴段上套装有定位套，所述实验杆的右端固装在指示板的后侧。

所述实验杆的左端部和右端部分别设有穿装孔，所述穿装孔的轴线与实验杆的轴线垂直，所述左安装板和指示板上分别对应穿装孔开设有贯通孔，通过在穿装孔和贯通孔内穿设固装螺栓将实验杆的左端和右端分别可拆卸式地固装在左安装板和指示板上。

所述左安装板下端的前后两侧分别连接有水平设置的固定板，每个固定板上开设有螺栓孔，所述底座上对应螺栓孔开设有长条孔，所述长条孔沿底座前后方向设置，所述长条孔的长度大于两个固定板上的螺栓孔之间的距离，所述固定板通过依次穿设在螺栓孔和长条孔内的紧固螺栓固定连接。

采用上述结构后，实验杆两端分别固装在左安装板和指示板上，通过向实验腔内通入热流体或冷流体对实验杆进行加热或降温，由于实验杆左端固定，实验杆长度变化时带动指示板转动，指针随之转动，进行指示，从而很好的直观演示物体的热胀冷缩现象，提高学生的学习兴趣。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1沿A-A线剖视的结构示意图；

图3为图1沿B-B线剖视的结构示意图；

图4为图1沿C-C线剖视的断面结构示意图；

图5为本实用新型的原理示意图。

具体实施方式

如图5所示，本实用新型利用杠杆传动放大法演示固体的热胀冷缩现象。杠杆传动放大法就是利用杠杆的物理原理实现微小物理量变化的演示。设AB为一杠杆（假设此杠杆为刚体），以其质心O为转轴，短臂A0=l₁，长臂BO=l₂，杠杆在力矩作用下偏转到A’B’位置时，设AA’=X，BB’=Y，根据三角形AOA’和三角形BOB’的相似性，有以下几何关系：Y/X=l₂/l₁，上式变为（1）式Y=Xl₂/l₁，当X有微小变化△X，由（1）式可得Y的微小变化为（2）式△Y=△Xl₂/l₁，根据（1）式和（2）式，如果l₂/l₁=n（n>1），则Y=nX，△Y=n△X。这就说明如果长臂l₂是短臂l₁的n倍，那么杠杆长臂一端偏转的距离（或弧长）将是短臂一端偏转的距离（或弧长）的n倍，这就是杠杆传动放大法的原理。根据演示需要，总是希望n足够大，通过技术手段将物体的微小线度变化转化为杠杆短臂一端的偏移，或将微弱的物理量变化转化为杠杆的转动，这样，在杠杆长臂一端便可产生一段被放大的偏转距离（或弧度），从而提高相关现象的可见度。

根据前述原理，如图1至图4所示，本热胀冷缩演示装置包括底座1和实验杆2，底座1底面的四脚上分别固装有支撑腿3，支撑腿3的底面固装有防滑垫31。底座1左右两侧分别安装有左安装板4和右安装座5，右安装座5的前侧面铰装有指示板6，指示板6的顶端固装有指针61，右安装座5的前侧面对应指针61设有刻度线，实验杆2的左端可拆卸式的固装在左安装板4上，实验杆2的右端可拆卸式的固装在指示板6上。

实验杆2的下方设有实验槽体7，实验槽体7的横截面呈上部开口的半环状即实验槽体7上部设有其横截面呈半圆状的凹槽，实验槽体7的内径（即凹槽的直径）大于实验杆2的外径使实验杆2的外表面与凹槽表面之间留有间隙，间隙的大小仅保证实验杆2膨胀后不会与凹槽接触为宜，防止实验杆2与凹槽产生摩擦降低实验精度，实验槽体7和实验杆2同轴线设置，实验槽体7的左端面固装在左安装板4的右端面上，实验槽体7内设有实验腔72 ，实验槽体7左端的顶面上开设有与实验腔连通的进液口，进液口上连接有进液管，实验槽体7右端的底部开设有与实验腔连通的出液口，出液口上连接有出液管。实验槽体7的外壁由导热性较差的材质制成、内壁由导热性能好的材质制成，便于对实验杆2加热或降温时内侧壁较好的传递。若实验杆2由耐水的材质制成，降温时，可直接往实验杆2上滴加冷水，冷水流下落入凹槽内，实验完毕清洗凹槽即可。凹槽的左右两端分别固装有挡板71，挡板71下部与凹槽表面密封固装，挡板上端面水平且挡板上端面与实验杆2底部留有间隙，当实验杆2为由耐火材料制成的杆体时，如金属的实验杆2，由于凹槽两端设有挡板，正好使凹槽形成盛放区，可直接将酒精倒入凹槽内，然后点燃酒精，酒精燃烧时对实验杆2加热，实验杆2膨胀即可观察热胀现象，操作简单。

右安装座5包括下安装板51、上安装板53和将下安装板51上端与上安装板53下端连接的连接板52，上安装板53与下安装板51上下设置、且下安装板51设置在上安装板53后侧，连接板52水平设置，下安装板51的前侧铰装有指示板6，指示板6位于上安装板53的前侧，上安装板53的前侧面设有刻度线，指示板6和下安装板51上对应设有铰装孔，铰装孔内穿装有铰轴8，铰轴8在下安装板51前侧与指示板6后侧之间的轴段上套装有定位套9，定位套9的设置使指示板6在距下安装板51较远距离时仍可保证指示板6与下安装板51平行设置，实验杆2的右端固装在指示板6的后侧。由于下安装板51靠后设置使下安装板51与指示板6之间形成较大的间距，此空间便于对实验杆2的右端部进行固定，右安装座的此种结构可增大操作空间。

实验杆2的左端部和右端部分别设有穿装孔，穿装孔的轴线与实验杆2的轴线垂直，左安装板4和指示板6上分别对应穿装孔开设有贯通孔，通过在穿装孔和贯通孔内穿设固装螺栓将实验杆2的左端和右端分别可拆卸式地固装在左安装板4和指示板6上。为适应不同形状的实验杆2，如圆形的实验杆2，左安装板4的前侧面设有沉槽，沉槽由左安装板4的左端延伸至其右端，便于圆形实验杆2左端的后侧面卡入沉槽，实验杆2的前侧面上扣装有压紧块10，压紧块10的后侧面设有与实验杆2外表面贴合的沉槽、压紧块的前侧面为平面，实验杆2的右端前后侧面分别卡装压紧块10，通过压紧块的设置，可提高固装螺栓的压紧力，也可对实验杆2进行很好的定位，防止实验杆2与固装螺栓11的接触面过小，造成实验杆2的松动，影响实验的精度。如实验杆2为方形，可直接贴紧左安装板4的前侧面和指示板6的后侧面设置。

左安装板4下端的前后两侧分别连接有水平设置的固定板41，每个固定板上开设有螺栓孔，底座1上对应螺栓孔开设有长条孔，长条孔沿底座1前后方向设置，长条孔的长度大于两个固定板上的螺栓孔之间的距离，固定板通过依次穿设在螺栓孔和长条孔内的紧固螺栓12固定连接。前述结构可调节左安装板4的前后位置，便于根据实验杆2的形状、直径等尺寸调节实验杆2使实验杆2的轴线与指示板6和左安装板4平行，进而使实验杆2的热胀冷缩变化更好地传递到指示板6上，防止实验杆2与指示板6不平行，实验杆2长度发生变化时与指示板6之间发生扭转力，降低指针61的偏移量，进而降低实验的演示精度。

本实用新型中实验杆2两端分别固装在左安装板4和指示板6上，通过向实验腔内通入热流体或冷流体对实验杆2进行加热或降温，由于实验杆2左端固定，实验杆2长度变化时带动指示板6转动，指针61随之转动，进行指示，从而很好的直观演示物体的热胀冷缩现象，提高学生的学习兴趣。本实用新型由于左安装板4位置可调节，可以增大实验杆2的选型，实验时可以随机选取生活中常见杆状物品进行操作，增强学生的印象，使学生更好地在生活中发现物理现象并用物理原理进行解释，提高学生的思维能力。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型。前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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。但凡在本实用新型的发明构思范围之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。