液體壓強(qiáng)演示儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種液體壓強(qiáng)演示儀，它包括底座、刻度板、水平管、注射器、軟膠管、五根豎直管、閥門(mén)、三通閥、漏斗、橡皮膜、細(xì)線、指針；通過(guò)注射器向管中注水和向外抽水，可以改變豎直管內(nèi)的水位，豎直管中最右端短管上連接著漏斗，漏斗口用橡皮膜密封，橡皮膜中心的細(xì)線與指針尾端相連，指針在細(xì)線拉力和重力作用下能夠偏轉(zhuǎn)，通過(guò)指針的偏轉(zhuǎn)，就可以判斷液體產(chǎn)生壓強(qiáng)的大??；該演示儀操作簡(jiǎn)便，能夠驗(yàn)證學(xué)生的多種猜想，效果直觀、明顯，且能夠一材多用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】液體壓強(qiáng)演示儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于教學(xué)演示儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種液體壓強(qiáng)演示儀。
【背景技術(shù)】
[0002]液體對(duì)容器底部和側(cè)壁都有壓強(qiáng)，液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)是:①向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)；②同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等；③同一液體中，深度越深，壓強(qiáng)越大。液體內(nèi)部壓強(qiáng)的計(jì)算公式是幼，式中P表示液體密度，h表示液體深度，液體壓強(qiáng)的大小只與液體的種類(lèi)(即密度P )和深度A有關(guān)，而與液體的質(zhì)量、體積以及容器的形狀沒(méi)有關(guān)系。
[0003]液體壓強(qiáng)是一個(gè)與多因素有關(guān)且比較抽象的物理量，修訂后的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)液體壓強(qiáng)的要求是“探究并了解液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)”，在教學(xué)上，液體壓強(qiáng)是在初步了解壓力及固體壓強(qiáng)之后進(jìn)一步來(lái)研究液體壓強(qiáng)的，探究并了解究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)，是對(duì)壓強(qiáng)知識(shí)的擴(kuò)展，又是學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)以及浮力知識(shí)的基礎(chǔ)。教學(xué)上常規(guī)的探究?jī)?nèi)容及演示方法有:①液體對(duì)容器側(cè)壁和底部有壓強(qiáng):在飲料瓶的側(cè)壁和底部上不同位置開(kāi)幾個(gè)孔，水會(huì)流出；或讓學(xué)生觀察橡皮膜裝水后的形變。②液體壓強(qiáng)的大小:液體內(nèi)部壓強(qiáng)測(cè)量?jī)x器一“U形管壓強(qiáng)計(jì)”，它由一小金屬盒(上面蒙有一層薄橡皮膜)、橡皮軟管和U形玻璃管組成，管內(nèi)裝有水或水銀，當(dāng)橡皮膜受到的壓強(qiáng)為零時(shí)，U形管兩邊液面相平，當(dāng)橡皮膜受到壓強(qiáng)作用時(shí)，兩管內(nèi)液面產(chǎn)生高度差，壓強(qiáng)越大，兩液面高度差越大，所以根據(jù)兩管內(nèi)液面的高度差判斷被測(cè)壓強(qiáng)的大小。③液體內(nèi)部有壓強(qiáng):將“U形管壓強(qiáng)計(jì)”的金屬盒探入液體中，壓強(qiáng)計(jì)中出現(xiàn)液面高度差，說(shuō)明液體內(nèi)部有壓強(qiáng)，金屬盒放入液體內(nèi)越深，壓強(qiáng)計(jì)中液面高度差越大，表明液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大；金屬盒停在液內(nèi)某一深度處，改變金屬盒所朝的方向，壓強(qiáng)計(jì)液面高度差保持不變，表明在同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等。此外，更換密度不同的待測(cè)液體，還可以進(jìn)一步探究出液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系。但是，這些實(shí)驗(yàn)都沒(méi)演示液體壓強(qiáng)與其他因素?zé)o關(guān)，而在學(xué)生們的潛意識(shí)中，存在一些根深蒂固的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，比如:水越多，壓強(qiáng)越大；裝水的容器底面積不同時(shí)，壓強(qiáng)也不同等；針對(duì)學(xué)生們的這些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，沒(méi)有現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)，能夠讓學(xué)生觀察到直觀明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了彌補(bǔ)上述不足，提供一種更直觀明顯、能使學(xué)生能更深刻理解液體壓強(qiáng)特點(diǎn)的液體壓強(qiáng)演示儀。
[0005]一種液體壓強(qiáng)演示儀，包括底座、刻度板、水平管、注射器、軟膠管、五根豎直管、閥門(mén)、三通閥、漏斗、橡皮膜、細(xì)線、指針；
所述刻度板安置于底座上，所述刻度板上固定水平管、五根豎直管、漏斗和指針；
所述軟膠管一端套在水平管上，另一端密封，所述注射器通過(guò)軟膠管與水平管相連；
所述五根豎直管，左端四個(gè)豎直管的下端通過(guò)閥門(mén)與水平管相連，最右端一個(gè)豎直管為最短管，其下端通過(guò)三通閥與水平管相連，其上端連有漏斗；
所述漏斗的漏斗口用橡皮膜密封，所述橡皮膜通過(guò)細(xì)線與指針的尾端相連； 所述五根豎直管中兩根粗細(xì)相同，其余管形狀、粗細(xì)各不相同；
所述刻度板含有弧形刻度線和水平刻度線，所述弧形刻度線內(nèi)側(cè)設(shè)置所述指針。
[0006]本發(fā)明通過(guò)注射器向里面注水和向外抽水，可以改變五根豎直管內(nèi)的水位；最右端豎直管上端連接漏斗，漏斗口用橡皮膜密封，橡皮膜通過(guò)細(xì)線與指針尾端相連，指針在細(xì)線拉力和重力作用下能夠偏轉(zhuǎn)，豎直管內(nèi)液體的深度越大，橡皮膜形變的程度越大，指針的偏轉(zhuǎn)角度就越大，所以通過(guò)指針的偏轉(zhuǎn)，就可以判斷液體產(chǎn)生壓強(qiáng)的大小。
[0007]本發(fā)明液體壓強(qiáng)演示儀的優(yōu)點(diǎn):①該演示儀只需要少量的水和較少的酒精就可以驗(yàn)證同學(xué)們的多種猜想，同時(shí)只需利用注射器就可以改變豎直管內(nèi)的水位，操作非常方便；
②該演示儀能夠明顯地證明液體壓強(qiáng)與容器形狀、底面積、質(zhì)量等因素?zé)o關(guān)；③利用指針的偏轉(zhuǎn)來(lái)顯示液體壓強(qiáng)的大小，使現(xiàn)象更為直觀、明顯；④該演示儀不僅能夠完成本節(jié)課所需實(shí)驗(yàn)，它還具有以下功能:第一，這幾根豎直管和水平管可以作為連通器使用。打開(kāi)最左端三根豎直管下面的閥門(mén)，關(guān)閉第四根豎直管下面的閥門(mén)，液面靜止且相平，將整個(gè)裝置旋轉(zhuǎn)一下，各管內(nèi)的液體流動(dòng)，待再次靜止后仍能夠相平，再打開(kāi)第四根豎直管下面的閥門(mén)，會(huì)發(fā)現(xiàn)管內(nèi)液面上升，明顯高于左側(cè)三根管中液面，說(shuō)明連通器內(nèi)液面若要相平，不僅需要靜止，同時(shí)還需要裝同種液體；第二，探究液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系:在水平管后面加接一個(gè)粗管，粗管上仍然連接一個(gè)豎直管，當(dāng)液體在水平方向流動(dòng)時(shí)，粗管中的流速較小，細(xì)管中的流速較大，對(duì)應(yīng)的豎直管內(nèi)液面高度不同。改變推動(dòng)活塞的速度，粗管和細(xì)管中液體的流動(dòng)速度都會(huì)發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)豎直管內(nèi)液面也跟著變化；第三，演示儀中豎直管中的紅色水柱還可以幫助同學(xué)們建立“液柱”的概念，為教材下節(jié)課引導(dǎo)學(xué)生假想“小液柱”，推導(dǎo)液體壓強(qiáng)公式起到很好的鋪墊。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明:
圖1是液體壓強(qiáng)演示儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】實(shí)施例
[0009]一種液體壓強(qiáng)演示儀，它包括底座1、刻度板2、水平管3、注射器4、軟膠管5、五根豎直管(6、7、8、9、10)、閥門(mén)11、三通閥12、漏斗13、橡皮膜14、細(xì)線15、指針16 ；
所述刻度板2安置于底座I上，所述刻度板2上固定水平管3、五根豎直管(6、7、8、9、10)、漏斗13和指針16 ；
所述軟膠管5 —端套在水平管3上，另一端密封，所述注射器4通過(guò)軟膠管5與水平管3相連；
所述五根豎直管分別通過(guò)閥門(mén)11 a、lib, 11c、Ik/和三通閥12與水平管3相連，其中，豎直管10為最短管，豎直管10的上端連有漏斗13 ;所述豎直管6、7、8、9的下端分別通過(guò)閥門(mén)I La、116、I Ic、I Ii/與水平管3相連，豎直管10為最短管，其下端通過(guò)三通閥12與水平管3相連，其上端連有漏斗13 ；
所述漏斗13的漏斗口用橡皮膜14密封，所述橡皮膜13通過(guò)細(xì)線15與指針16的尾端相連；
所述豎直管8、9粗細(xì)相同，6、7、10形狀、粗細(xì)不同；
所述刻度板2含有弧形刻度線17和水平刻度線18，所述弧形刻度線17內(nèi)側(cè)設(shè)置所述指針16。
[0010]具體實(shí)驗(yàn)操作如下:
①準(zhǔn)備工作:實(shí)驗(yàn)前，打開(kāi)閥門(mén)ILa、11仏11c、11:并旋動(dòng)三通閥12，使豎直管6、7、8、
9、10與水平管3相連通；將裝有水的注射器4連接到與水平管3相連接的軟膠管5上，推動(dòng)注射器4向?qū)?yīng)豎直管中注水，使指針16指向弧形刻度線17的零刻度線時(shí)，停止注水；
②液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系:先關(guān)閉閥門(mén)lla、116、lk/，打開(kāi)閥門(mén)11c，并旋動(dòng)三通閥12，使豎直管8、10相連通；當(dāng)向管中注水時(shí)，現(xiàn)象是隨著深度的增大，指針16偏轉(zhuǎn)角度也隨之增大，證明了同種液體壓強(qiáng)隨著深度的增加而增大，待液面與水平刻度線18上的某刻度相平且靜止時(shí)，記下此時(shí)的深度及指針16偏轉(zhuǎn)的角度，便于后邊進(jìn)行比較；
③液體壓強(qiáng)與容器形狀的關(guān)系:先關(guān)閉閥門(mén)11c，拉動(dòng)注射器4的活塞，使豎直管10中水位回到起始位置，指針16歸零；打開(kāi)閥門(mén)116，僅使豎直管7、10相連通，豎直管7中注到與②相同深度，現(xiàn)象是兩次指針16的偏轉(zhuǎn)角度相同，說(shuō)明液體的壓強(qiáng)與容器形狀無(wú)關(guān)；
④液體壓強(qiáng)與容器底面積和液體質(zhì)量的關(guān)系:先關(guān)閉閥門(mén)116，旋動(dòng)三通閥12，指針16歸零；打開(kāi)閥門(mén)11a，僅使豎直管6、10相連通，豎直管6中注到與②相同深度，現(xiàn)象是指針16仍然偏轉(zhuǎn)到原來(lái)的位置，說(shuō)明液體壓強(qiáng)與容器的底面積無(wú)關(guān)，還說(shuō)明與液體的多少無(wú)關(guān);
⑤液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系:關(guān)閉閥門(mén)11a，拉動(dòng)注射器4的活塞，使豎直管10中液面回到起始位置，指針16歸零；旋動(dòng)三通閥12，使豎直管10中封閉一定量的空氣和水，此時(shí)，水平管3與外界相通，換用裝酒精的注射器4，推動(dòng)活塞，排出管內(nèi)殘留的水，旋動(dòng)三通閥12，再打開(kāi)閥門(mén)11:僅 使豎直管9、10管相連通，豎直管9中注到與②相同深度，現(xiàn)象是指針16偏轉(zhuǎn)的角度很明顯小于前三次，證明了深度相同時(shí)，液體密度越大，壓強(qiáng)越大。
【權(quán)利要求】
1.一種液體壓強(qiáng)演示儀，其特征在于:它包括底座、刻度板、水平管、注射器、軟膠管、五根豎直管、閥門(mén)、三通閥、漏斗、橡皮膜、細(xì)線、指針； 所述刻度板安置于底座上，所述刻度板上固定水平管、五根豎直管、漏斗和指針； 所述軟膠管一端套在水平管上，另一端密封，所述注射器通過(guò)軟膠管與水平管相連； 所述五根豎直管，左端四個(gè)豎直管的下端通過(guò)閥門(mén)與水平管相連，最右端一個(gè)豎直管為最短管，其下端通過(guò)三通閥與水平管相連，其上端連有漏斗； 所述漏斗的漏斗口用橡皮膜密封，所述橡皮膜通過(guò)細(xì)線與指針的尾端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的液體壓強(qiáng)演示儀，其特征在于:所述五根豎直管中兩根粗細(xì)相同，其余管形狀、粗細(xì)各不相同。
3.如權(quán)利要求1所述的液體壓強(qiáng)演示儀，其特征在于:所述刻度板含有弧形刻度線和水平刻度線，所述弧形刻度線內(nèi)側(cè)設(shè)置所述指針。
【文檔編號(hào)】G09B23/12GK103544870SQ201310474386
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】李倬, 郭道明, 姚明業(yè), 張建 申請(qǐng)人:李倬