一种物理教学用浮力实验演示装置的制作方法

本实用新型涉及物理实验用具领域，尤其是一种物理教学用浮力实验演示装置。

背景技术：

浮力是指物体在流体（包括液体和气体）中，各表面受流体（液体和气体）压力的差（合力）。浮力的定义式为f浮=g排(即物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力)，计算可用它推导出公式f浮=ρ液gv排（ρ液：液体密度，单位千克/立方米；g：重力与质量的比值，g=9.8n/kg；v排：排开液体的体积，单位立方米）。现有的浮力课程教学时，缺少专用的浮力实验装置，教师多通过绘图辅助受力分析来进行理论推导教学，由于理论知识较为抽象，学生不容易理解，教学效果不佳。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服上述技术缺点提供一种物理教学用浮力实验演示装置。可直观的显示出浮力的大小与测试铁柱排开液体的体积之间的关系，并且可进行精确的数值计算验证，可直观的显示出浮力的大小与液体密度之间的关系，操作简单方便，形象直观。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案为：一种物理教学用浮力实验演示装置，包括底板、托块、u形管、测试铁柱、弹簧秤、丝杆，所述底板中部固定设有托块，托块上设有u形槽，u形槽内放置有与其槽壁弧度相适匹配的u形管，u形管两侧管壁上均设有容积刻度线，u形管的两侧管内放置有环形浮片，所述底板两侧对称设有支撑杆，两侧支撑杆上均套有滑动套筒，两侧滑动套筒之间连接有连接杆，连接杆中部设有固定螺母，固定螺母左侧的连接杆上套有固定套筒并通过固定螺栓螺接固定，固定套筒下侧通过挂绳悬挂有弹簧秤，弹簧秤下端通过拉绳连接有测试铁柱，测试铁柱外壁上设有高度刻度线，两侧支撑杆的端部之间连接固定有顶杆，顶杆中部设有轴承，轴承上端固定连接有t形柄，轴承下端固定连接有丝杆，丝杆下端螺接在固定螺母中。实验时，u形管内倒入水，u形管两侧管体内液面齐平，在两侧均放入环形浮片，环形浮片漂浮在液面上，便于读取u形管的容积刻度线，调节固定套筒的位置使测试铁柱对准u形管左侧管体中部，通过固定螺栓将固定套筒螺接固定，正反转动t形柄可带动丝杆旋转，从而可使固定螺母带动连接杆平滑上升或下降，从而使弹簧秤和测试铁柱平滑上升或下降，记录弹簧秤悬挂测试铁柱时的初始数值，然后将测试铁柱逐渐下降到u形管左侧管内的水内，可以看到随测试铁柱进入水体的深度，弹簧秤上测试铁柱的测试数值逐渐减小，可以测试出浮力随测试铁柱进入水内的体积增大逐渐增大，测试铁柱穿过环形浮片再进入水内，环形浮片可方便读取测试铁柱上的高度刻度线，测试时，通过u形管初始时环形浮片指示的容积刻度线，测试铁柱进入水后，u形管内环形浮片指示的容积刻度线，可以计算出测试铁柱进入水内排出水的体积，即为v排，可通过ρ液gv排计算测试铁柱进入水中所受到的浮力，通过浮力加上弹簧秤上显示的数值与测试铁柱的重量相比较，从而可验证浮力的数值计算；另将测试铁柱进入水中一定的深度，通过测试铁柱上的高度刻度线记录测试铁柱的进水深度，记录弹簧秤上显示的测试数值，然后将u形管内换上不同密度的盐水，再将测试铁柱进入盐水中与上次实验同样的深度，记录弹簧秤上显示的测试数值，比较两次实验时弹簧秤的测试数值，即可实验出液体密度对浮力的影响。

所述托块为透明塑料制成，环形浮片为低密度聚乙烯材质制成。低密度聚乙烯塑料的密度小于水的密度，因而环形浮片会一直漂浮在液面上，便于读取容积刻度线和高度刻度线。

所述环形浮片的外侧圆边直径比u形管内径小2mm，环形浮片的内侧圆边直径比测试铁柱的直径大2mm。

本实用新型所具有的有益效果是：本实用新型结构设计合理，可直观的显示出浮力的大小与测试铁柱排开液体的体积之间的关系，并且可进行精确的数值计算验证，可直观的显示出浮力的大小与液体密度之间的关系，操作简单方便，形象直观，便于学生理解学习，提高了教学效果。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型做以下详细说明。

如图1所示，本实用新型包括底板1、托块3、u形管4、测试铁柱8、弹簧秤11、丝杆16，所述底板1中部固定设有托块3，托块3上设有u形槽5，u形槽5内放置有与其槽壁弧度相适匹配的u形管4，u形管4两侧管壁上均设有容积刻度线7，u形管4的两侧管内放置有环形浮片6，所述底板1两侧对称设有支撑杆2，两侧支撑杆2上均套有滑动套筒15，两侧滑动套筒15之间连接有连接杆21，连接杆21中部设有固定螺母17，固定螺母17左侧的连接杆21上套有固定套筒13并通过固定螺栓14螺接固定，固定套筒13下侧通过挂绳12悬挂有弹簧秤11，弹簧秤11下端通过拉绳10连接有测试铁柱8，测试铁柱8外壁上设有高度刻度线9，两侧支撑杆2的端部之间连接固定有顶杆20，顶杆20中部设有轴承18，轴承18上端固定连接有t形柄19，轴承18下端固定连接有丝杆16，丝杆16下端螺接在固定螺母17中。实验时，u形管4内倒入水，u形管4两侧管体内液面齐平，在两侧均放入环形浮片6，环形浮片6漂浮在液面上，便于读取u形管4的容积刻度线7，调节固定套筒13的位置使测试铁柱8对准u形管4左侧管体中部，通过固定螺栓14将固定套筒13螺接固定，正反转动t形柄19可带动丝杆16旋转，从而可使固定螺母17带动连接杆21平滑上升或下降，从而使弹簧秤11和测试铁柱8平滑上升或下降，记录弹簧秤11悬挂测试铁柱8时的初始数值，然后将测试铁柱8逐渐下降到u形管4左侧管内的水内，可以看到随测试铁柱8进入水体的深度，弹簧秤11上测试铁柱8的测试数值逐渐减小，可以测试出浮力随测试铁柱8进入水内的体积增大逐渐增大，测试铁柱8穿过环形浮片6再进入水内，环形浮片6可方便读取测试铁柱8上的高度刻度线9，测试时，通过u形管4初始时环形浮片6指示的容积刻度线7，测试铁柱8进入水后，u形管4内环形浮片6指示的容积刻度线7，可以计算出测试铁柱8进入水内排出水的体积，即为v排，可通过ρ液gv排计算测试铁柱8进入水中所受到的浮力，通过浮力加上弹簧秤11上显示的数值与测试铁柱8的重量相比较，从而可验证浮力的数值计算；另将测试铁柱8进入水中一定的深度，通过测试铁柱8上的高度刻度线9记录测试铁柱8的进水深度，记录弹簧秤11上显示的测试数值，然后将u形管4内换上不同密度的盐水，再将测试铁柱8进入盐水中与上次实验同样的深度，记录弹簧秤11上显示的测试数值，比较两次实验时弹簧秤11的测试数值，即可实验出液体密度对浮力的影响。

所述托块3为透明塑料制成，环形浮片6为低密度聚乙烯材质制成。低密度聚乙烯塑料的密度小于水的密度，因而环形浮片6会一直漂浮在液面上，便于读取容积刻度线7和高度刻度线9。

所述环形浮片6的外侧圆边直径比u形管4内径小2mm，环形浮片6的内侧圆边直径比测试铁柱8的直径大2mm。

实验时，可将u形管4内加入水，并在u形管4两侧管内放入环形浮片6，待液面齐平后记录u形管4内水的容积，然后将测试铁柱8挂在弹簧秤11上，记录测试铁柱8的重量，然后旋转t形柄19使测试铁柱8平滑下降，使测试铁柱8穿过环形浮片6进入水内，记录u形管4容积，计算测试铁柱8进入水内前后容积的变化，即为v排，然后可根据ρ液gv排计算水对测试铁柱8的浮力，可根据受力分析，通过弹簧秤11上的显示数值及测试铁柱8的重量，进行浮力的数值计算验证，从而可以验证浮力的大小与测试铁柱8排开液体的体积之间的关系；根据上述实验步骤，分别记录测试铁柱8在水内及盐水内进入同样深度时弹簧秤11的测试数值，可以验证浮力的大小与液体密度之间的关系。