本實(shí)用新型涉及一種物理教學(xué)演示裝置，具體涉及一種用于浮力教學(xué)的演示裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，社會上要求普及素質(zhì)教育的要求也越來越高。因此，在高中物理教學(xué)中，也越來越希望通過實(shí)驗(yàn)來加深對所學(xué)物理知識的理解。

但是，高中物理知識中的浮力定律的教學(xué)，目前還僅限于書本教學(xué)，沒有可以通過實(shí)驗(yàn)，直觀、方便地演示浮力定律的教學(xué)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于浮力教學(xué)的演示裝置，可以通過實(shí)驗(yàn)，直觀、方便地演示浮力定律。

本實(shí)用新型采取的詳細(xì)技術(shù)方案為：一種用于浮力教學(xué)的演示裝置，其包括體積測量部以及重量測量部；體積測量部包括儲液筒、測量筒、將儲液筒與測量筒聯(lián)通的聯(lián)通管、以及插入儲液筒的柱塞；柱塞包括外柱塞以及內(nèi)柱塞，外柱塞的中心設(shè)置有貫穿的螺紋孔；內(nèi)柱塞旋入外柱塞的螺紋孔、且內(nèi)柱塞的底端面向下超出外柱塞的底端面；外柱塞的外徑與儲液筒的內(nèi)徑相等、且外柱塞的頂部向外延伸形成凸緣；內(nèi)柱塞頂端的中心、底端的中心分別固定設(shè)置有頂部吊環(huán)、底部吊環(huán)；外柱塞的凸緣的底端面到外柱塞底端的距離為柱塞深度B；聯(lián)通管內(nèi)壁的最低點(diǎn)到儲液筒上端面的距離為儲液筒壁高C；則滿足柱塞深度B大于儲液筒壁高C；重量測量部包括整體呈L形的支架、以及吊稱，吊稱的兩端分別與支架、頂部吊環(huán)連接；吊稱的高度可調(diào)。

進(jìn)一步地，聯(lián)通管的上端面與水平面的夾角為傾斜角A，則滿足A大于零度且小于九十度。將柱塞插入儲液筒時(shí)，可以使柱塞與液體的液面之間的空氣快速地進(jìn)入測量筒后，從測量筒排出，從而可以減小實(shí)驗(yàn)誤差。

進(jìn)一步地，測量筒的頂部還設(shè)置有與外界聯(lián)通的測量管；測量管內(nèi)腔的截面積小于測量筒內(nèi)腔的截面積?？梢詼p小估讀誤差，進(jìn)而進(jìn)一步地減小實(shí)驗(yàn)誤差。

優(yōu)選地，測量管內(nèi)腔的截面積為一平方厘米、且測量管上設(shè)置有刻度。讀取刻度上的數(shù)值，就可以直接得出單位為零點(diǎn)一立方厘米或者一立方厘米的體積，方便驗(yàn)證時(shí)的計(jì)算。

進(jìn)一步地，內(nèi)柱塞的底端呈圓錐形。內(nèi)柱塞從液體中取出時(shí)，可以使附著在內(nèi)柱塞表面上的液體容易滴入儲液筒中，可以進(jìn)一步地減小實(shí)驗(yàn)誤差。

進(jìn)一步地，外柱塞的表面以及內(nèi)柱塞的表面均設(shè)置有憎水涂層。柱塞從液體中取出時(shí)，可以使附著在柱塞表面上的液體容易滴入儲液筒中，可以進(jìn)一步地減小實(shí)驗(yàn)誤差。

進(jìn)一步地，外柱塞的外壁還設(shè)置有鑲嵌在外柱塞內(nèi)的密封圈。可以確保外柱塞與儲液筒之間的密封性；進(jìn)一步地減小實(shí)驗(yàn)誤差。

進(jìn)一步地，儲液筒的頂端還設(shè)置有倒角。倒角可以起到導(dǎo)向作用，方便柱塞插入儲液筒。

進(jìn)一步地，還包括基臺板；體積測量部以及支架均固定在基臺板上。可以使本實(shí)用新型的一種用于浮力教學(xué)的演示裝置為一個(gè)整體，便于移動。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：1、可以通過實(shí)驗(yàn)，直觀、方便地演示浮力定律；2、實(shí)驗(yàn)誤差較??；3、讀取刻度上的數(shù)值，就可以直接得出單位為一立方厘米的體積，方便驗(yàn)證時(shí)的計(jì)算。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型中的一種用于浮力教學(xué)的演示裝置的部分剖視的示意圖。圖1中，粗實(shí)線表示吊線5。

圖2是本實(shí)用新型中的一種用于浮力教學(xué)的演示裝置的俯視的示意圖。圖2中，虛線表示外柱塞141的凸緣所在的位置。

圖3是本實(shí)用新型中的一種用于浮力教學(xué)的演示裝置的部分剖視的示意圖。圖3中，點(diǎn)狀填充表示液體6；粗實(shí)線表示吊線5；儲液筒11內(nèi)未放入重物4；測量管131內(nèi)的液面高度位于初始刻度D。

圖4是本實(shí)用新型中的一種用于浮力教學(xué)的演示裝置的部分剖視的示意圖。圖4中，點(diǎn)狀填充表示液體6；粗實(shí)線表示吊線5；儲液筒11內(nèi)放入了重物4；測量管131內(nèi)的液面高度位于測量刻度E。

體積測量部1；儲液筒11；倒角111；聯(lián)通管12；測量筒13；測量管131；柱塞14；外柱塞141；內(nèi)柱塞142；頂部吊環(huán)1421；底部吊環(huán)1422；密封圈143；重量測量部2；支架21；吊稱22；基臺板3；重物4；吊線5；液體6；傾斜角A；柱塞深度B；儲液筒壁高C；初始刻度D；測量刻度E；重物體積V。

具體實(shí)施方式

請參閱圖1-圖2，本實(shí)用新型為一種用于浮力教學(xué)的演示裝置，其包括體積測量部1以及重量測量部2。

體積測量部1包括儲液筒11、測量筒13、將儲液筒11與測量筒13聯(lián)通的聯(lián)通管12、以及插入儲液筒11的柱塞14。

柱塞14包括外柱塞141以及內(nèi)柱塞142，外柱塞141的中心設(shè)置有貫穿的螺紋孔；內(nèi)柱塞142旋入外柱塞141的螺紋孔、且內(nèi)柱塞142的底端面向下超出外柱塞141的底端面。

外柱塞141的外徑與儲液筒11的內(nèi)徑相等、且外柱塞141的頂部向外延伸形成凸緣。

內(nèi)柱塞142頂端的中心、底端的中心分別固定設(shè)置有頂部吊環(huán)1421、底部吊環(huán)1422。

外柱塞141的凸緣的底端面到外柱塞141底端的距離為柱塞深度B；聯(lián)通管12內(nèi)壁的最低點(diǎn)到儲液筒11上端面的距離為儲液筒壁高C；則滿足柱塞深度B大于儲液筒壁高C。

重量測量部2包括整體呈L形的支架21、以及吊稱22，吊稱22的兩端分別與支架21、頂部吊環(huán)1421連接(比如通過吊線5連接)；吊稱22的高度可調(diào)(比如，通過滑輪調(diào)節(jié)支架21與吊稱22之間的吊線5的長度；附圖中滑輪未畫出)。

本實(shí)用新型的一種用于浮力教學(xué)的演示裝置的工作原理為：請參閱圖3，將液體6(通常為水，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需選擇油或者其他液體)灌入儲液筒11；并將柱塞14插入儲液筒11、直至外柱塞141的凸緣的底端面與儲液筒11的上端面接觸；此時(shí)測量筒13內(nèi)液體6的液面上升，記錄初始刻度D。

將柱塞14從儲液筒11中抽出，將內(nèi)柱塞142從外柱塞141中旋出并將外柱塞141放置在一邊，將重物4通過吊線5(用于綁定重物4的吊線5的直徑通?？梢圆捎弥睆奖M可能小的塑料線，以減少實(shí)驗(yàn)誤差)綁定在底部吊環(huán)1422上；使吊稱22的高度升高、直至重物4懸空，進(jìn)行第一次稱重，記錄第一次稱重重量F(以字母F表示為第一次稱重重量)。

使吊稱22的高度下降、直至重物4(內(nèi)柱塞142不與液體6接觸)完全浸入液體6且不與儲液筒11接觸，進(jìn)行第二次稱重，第二次稱重重量G(以字母G表示為第二次稱重重量)。

再次使吊稱22的高度升高、直至重物4懸空，并將內(nèi)柱塞142旋入外柱塞141。

請參閱圖4，再次使吊稱22的高度下降，將柱塞14插入儲液筒11、直至外柱塞141的凸緣的底端面與儲液筒11的上端面接觸；此時(shí)，測量筒13內(nèi)液體6的液面上升，記錄測量刻度E。

第二次稱重重量G減去第一次稱重重量F等于重物6所受到的浮力。

測量刻度E減去初始刻度D，乘以π乘以測量筒13內(nèi)徑的平方等于重物體積V。

通過計(jì)算驗(yàn)證ρgV＝G-F，從而可以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證浮力定律(以字母ρ表示為液體密度，g表示地球引力常數(shù))。

由上述可以看出，通過本實(shí)用新型的一種用于浮力教學(xué)的演示裝置可以通過實(shí)驗(yàn)，直觀、方便地演示浮力定律。

進(jìn)一步地，聯(lián)通管12的上端面與水平面的夾角為傾斜角A，則滿足A大于零度且小于九十度，優(yōu)選為四十五度。將柱塞14插入儲液筒11時(shí)，可以使柱塞14與液體6的液面之間的空氣快速地進(jìn)入測量筒13后，從測量筒13排出，從而可以減小實(shí)驗(yàn)誤差。

進(jìn)一步地，測量筒13的頂部還設(shè)置有與外界聯(lián)通的測量管131；測量管131內(nèi)腔的截面積小于測量筒13內(nèi)腔的截面積。根據(jù)圓柱體的體積公式可知，相同的體積變化，截面積較小的容器中液體6的液面上升較大，即測量刻度E與初始刻度D之間的差值較大，可以減小估讀誤差，進(jìn)而進(jìn)一步地減小實(shí)驗(yàn)誤差。

優(yōu)選地，測量管131內(nèi)腔的截面積為一平方厘米、且測量管131上設(shè)置有刻度(附圖未畫出)。刻度的單位可以設(shè)置為一毫米或者一厘米，讀取刻度上的數(shù)值，就可以直接得出單位為零點(diǎn)一立方厘米或者一立方厘米的體積，方便驗(yàn)證時(shí)的計(jì)算。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的一種用于浮力教學(xué)的演示裝置還包括基臺板3；體積測量部1以及支架21均固定在基臺板3上?？梢允贡緦?shí)用新型的一種用于浮力教學(xué)的演示裝置為一個(gè)整體，便于移動。

進(jìn)一步地，內(nèi)柱塞142的底端呈圓錐形。內(nèi)柱塞142從液體6中取出時(shí)，可以使附著在內(nèi)柱塞142表面上的液體6容易滴入儲液筒11中，可以進(jìn)一步地減小實(shí)驗(yàn)誤差。

進(jìn)一步地，外柱塞141的表面以及內(nèi)柱塞142的表面均設(shè)置有憎水涂層。柱塞14從液體6中取出時(shí)，可以使附著在柱塞14表面上的液體6容易滴入儲液筒11中，可以進(jìn)一步地減小實(shí)驗(yàn)誤差。

進(jìn)一步地，外柱塞141的外壁還設(shè)置有鑲嵌在外柱塞141內(nèi)的密封圈143?？梢源_保外柱塞141與儲液筒11之間的密封性；進(jìn)一步地減小實(shí)驗(yàn)誤差。

進(jìn)一步地，儲液筒11的頂端還可以設(shè)置有倒角111。倒角111可以起到導(dǎo)向作用，方便柱塞14插入儲液筒11。

需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗指所指的裝置或元件必須具有特定的方位、為特定的方位構(gòu)造和操作，因而不能理解為對本實(shí)用新型保護(hù)內(nèi)容的限制。

以上的具體實(shí)施方式僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神及原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。