專利名稱：熱對流和熱傳導的對比實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種教學實驗裝置，具體涉及一種熱對流和熱傳導的對 比實驗裝置。
背景技術：
空氣和水的導熱性是六年級牛津上海版《科學》學習的內容，為了讓六 年級的學生能夠獲得相關的知識，必須通過老師的演示或者學生的探究，完 成水和空氣在熱對流和熱傳導的比較實驗。原有的實驗是在兩根試管內加 入同一種流體(空氣或水)，分別把溫度計插入這二根試管的底部和上端的流 體內，在上端插入溫度計的試管底部用酒精燈加熱，由于流體發(fā)生了熱的對 流，觀察到上端溫度計的溫度變化比較大；再把底部插入溫度計的試管上端
用酒精燈加熱，是由于流體的分子之間存在著相互作用，熱運動的能量將逐 漸向周圍層層傳遞，發(fā)生了熱傳導，正因為空氣和水導熱性比較差，觀察到
的溫度變化非常小。實驗效果存在著一些問題；
1、 用同一個酒精燈火焰分別在試管底部和試管上端加熱，如果要完成氣 體和液體的熱對流和熱傳導比較實驗，4個實驗所化的時間比較長。同時學 生在比較實驗時，由于試管加熱的部位不同，液體的取量不同，溫度計插入 試管內流體的深度不同，加熱的時間不同，有時會出現(xiàn)上端加熱而底部溫度 計的溫度也升高比較快現(xiàn)象，直接影響學生獲得空氣和水都是熱的不良導體 實驗結論。
2、 如果用兩個酒精燈在試管底部和試管上端同時加熱進行比較，由于酒 精燈火焰不同，加熱的溫度不同，也同樣存在著學生在實驗過程中，試管加 熱的部位不同，液體的取量不同，溫度計插入試管內流體的深度不同，也同 樣會影響到有些同學獲得的實驗結論。
實用新型內容
本實用新型的目的為了解決比較實驗不應該出現(xiàn)的問題，使實驗更方便， 實驗時間更短，實驗效果更好。
為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是 一種熱對流和熱傳導的 對比實驗裝置，包括玻璃管、溫度計、橡皮塞、小圓洞、針管、酒精燈，所 述的玻璃管被彎折成高端玻璃管、中端玻璃管和低端玻璃管三段，高端玻璃 管垂直與中端玻璃管的一端連接相通，中端玻璃管的另一端與低端玻璃管連 接相通，溫度計通過橡皮塞分別與高端玻璃管和低端玻璃管相連接，在中端 玻璃管與低端玻璃管交界處設有一小圓洞，針管通過小圓洞與玻璃管連接， 酒精燈置于中端玻璃管的下方。
上述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其中，所述的玻璃管的長度為
80厘米，內徑為1.8厘米。
上述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其中，所述的高端玻璃管與中 端玻璃管連接呈"L"型，所述的低端玻璃管為"U"型，管口向上。
上述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其中，所述的小圓洞的直徑為 0. 5厘米。
上述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其中，所述的高端玻璃管的開 口處設有一凹槽。
上述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其中，所述的高端玻璃管的長 度為30厘米，低端玻璃管的高度為18厘米。
上述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其中，所述的酒精燈加熱點與 兩邊溫度計玻璃泡測量點的距離保持相同。
本實用新型的優(yōu)點是，實驗操作容易，學生可以節(jié)省許多實驗的時間參 與探究學習活動的過程，不僅可以用于學生的探究實驗，而且可以用于教師 的演示實驗。根據(jù)控制變量法設計的裝置并且進行實驗，可以減少由于學生 操作失誤而引起的實驗失敗，更具有科學性，可信性。


圖1為本實用新型熱對流和熱傳導的對比實驗裝置的結構示意圖。
具體實施方式

以下根據(jù)附圖進一步說明本實用新型的一種較佳實施方式
參見圖l，用一根長80厘米、內徑1.8厘米的玻璃管10，加工成彎曲形 狀結構，彎折成高端玻璃管3、中端玻璃管4和低端玻璃管5三段，高端玻 璃管3垂直與中端玻璃管4的一端連接相通，中端玻璃管4的另一端與低端 玻璃管5連接相通，高端玻璃管3與中端玻璃管4連接呈"L"型，低端玻璃 管5為"U"型。把高端玻璃管3 (以插溫度計玻璃管口的高的一段)測量熱 的對流，低端玻璃管5 (以插溫度計玻璃管口的低的一段)測量熱的傳導和 中端玻璃管4連成一體。高端玻璃3管長30厘米，在高端玻璃3管口開一個 與外界空氣相通的凹槽，以防止流體加熱時體積膨脹產生壓力過高而發(fā)生的 危險。低端玻璃管5是在水平中端玻璃管4另一端的向下18厘米處彎成U 形管，管口向上。高端玻璃管3管口和低端玻璃5管管口分別插入帶橡皮塞 2的溫度計1，使低端玻璃管5管口和橡皮塞2之間不漏氣，高端玻璃管3 管口和橡皮塞2之間凹槽使玻璃管內與外界相通。并且調整好中端玻璃管4 的加熱部位與兩邊溫度計玻璃泡測量點的距離保持相同，在低端玻璃管5與 中端玻璃管的交界處開了一個0. 5厘米的小圓孔6，可以用帶橡皮塞的針管7 把紅色水注入中端玻璃管4內。
本實驗裝置，充分考慮了火焰溫度、加熱時間、加熱部位、流體的量、 測量部位等可能會影響實驗的許多因素，采用了控制變量的方法設計制作而 成。用同一個酒精燈的火焰加熱、在玻璃管同一個部位加熱，加熱的部位離 兩邊的溫度計測量點的距離相同，加熱的時間相同，通過直接觀察兩邊溫度 計的變化情況就能直接獲得比較的客觀實驗結論。
使用熱對流和熱傳導對比實驗裝置，可以進行氣體的熱對流和熱傳導比 較實驗，也可以進行液體熱對流和熱傳導比較實驗。如果進行空氣熱對流和 熱傳導比較實驗時，可以直接裝置內兩個玻璃管口各自塞上帶橡皮塞的溫度 計，固定在鐵架臺上，在中端玻璃管處用酒精燈加熱，通過觀察溫度變化就 可以進行比較。如果要進行水的熱對流和熱傳導比較實驗時，要在玻璃管內 先加人水，加水的方法是先從高端玻璃管口處開始，待水位與低端玻璃管口 相平時，塞上低端部的帶橡皮塞的溫度計，繼續(xù)加水至離高端玻璃管口5厘米處，塞上高端部位的帶橡皮塞的溫度計，固定在鐵架臺上加熱，進行比較。 完成這兩個實驗比較，同原來的實驗比較可以節(jié)省60%的實驗時間。
在進行水的熱對流和熱傳導對比實驗裝置時，可以用針管通過小圓孔的 橡皮塞注入紅色水在中端玻璃管，當進行加熱時，同時能夠觀察到紅色水在 玻璃管內流動的情況，熱對流時紅色的水上升非?？欤瑫r熱傳導時也有比 較少紅色水擴散現(xiàn)象，通過實驗可以直觀了解水熱傳遞情況。(穿過橡皮塞的 針頭平時不必拔出，只要取出針筒添加有色水即可。做氣體的比較實驗，有 色水針管插入不會影響實驗。)
熱對流和熱傳導對比實驗裝置最大的優(yōu)點是實驗裝置簡單，實驗操作容 易，學生可以節(jié)省許多實驗的時間參與探究學習活動的過程，不僅可以用于 學生的探究實驗，而且可以用于教師的演示實驗。根據(jù)控制變量法設計的裝 置并且進行實驗，可以減少由于學生操作失誤而引起的實驗失敗，更具有科 學性，可信性。該裝置是通過六年級的教學內容開發(fā)出的自制教具和學具， 如果用于初中或者高中的相關熱傳遞的教學中，都比原來的實驗裝置實驗現(xiàn) 象更明顯，教學效果更好。
權利要求1.一種熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其特征在于，包括玻璃管(10)、溫度計(1)、橡皮塞(2)、小圓洞(6)、針管(7)、酒精燈(8)，所述的玻璃管(10)被彎折成高端玻璃管(3)、中端玻璃管(4)和低端玻璃管(5)三段，高端玻璃管(3)垂直與中端玻璃管(4)的一端連接相通，中端玻璃管(4)的另一端與低端玻璃管(5)連接相通，溫度計(1)通過橡皮塞(2)分別與高端玻璃管(3)和低端玻璃管(5)相連接，在中端玻璃管(4)與低端玻璃管(5)交界處設有一小圓洞(6)，針管(7)通過小圓洞(6)與玻璃管(10)連接，酒精燈(8)置于中端玻璃管(4)的下方。
2. 如權利要求1所述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其特征在于，所述 的玻璃管(10)的長度為80厘米，內徑為1.8厘米。
3.如權利要求1所述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置， 的高端玻璃管(3)與中端玻璃管(4)連接呈"L"型， (5)為"U"型，管口向上。其特征在于，所述 所述的低端玻璃管
4. 如權利要求1所述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其特征在于，所述 的小圓洞(6)的直徑為0.5厘米。
5. 如權利要求1所述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其特征在于，所述 的高端玻璃管(3)的開口處設有一凹槽。
6. 如權利要求1所述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其特征在于，所述 的高端玻璃管(3)的長度為30厘米，低端玻璃管(4)的高度為18厘米。
7. 如權利要求1所述的熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，其特征在于，所述 的酒精燈(8)加熱點與兩邊溫度計(1)玻璃泡測量點的距離保持相同。
專利摘要本實用新型涉及一種熱對流和熱傳導的對比實驗裝置，包括玻璃管、溫度計、橡皮塞、小圓洞、針管、酒精燈，所述的玻璃管被彎折成高端玻璃管、中端玻璃管和低端玻璃管三段，高端玻璃管垂直與中端玻璃管的一端連接相通，中端玻璃管的另一端與低端玻璃管連接相通，溫度計通過橡皮塞分別與高端玻璃管和低端玻璃管相連接，在中端玻璃管與低端玻璃管交界處設有一小圓洞，針管通過小圓洞與玻璃管連接，酒精燈置于中端玻璃管的下方。本實用新型的優(yōu)點是，實驗操作容易，可以減少由于學生操作失誤而引起的實驗失敗，更具有科學性，可信性。
文檔編號G09B23/16GK201348836SQ200820157238
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權日2008年12月17日
發(fā)明者劉志強 申請人:上海市育才初級中學