本實用新型涉及一種熱脹冷縮演示裝置。

背景技術(shù)：

物理學(xué)從根本上說是實驗的科學(xué)，任何物理學(xué)理論都是從實驗現(xiàn)象中抽象出來并要受到實驗檢驗的?，F(xiàn)象是物理學(xué)的根源，通過觀察現(xiàn)象來學(xué)習(xí)物理是一條有效的途徑，有些現(xiàn)象，不通過實驗演示，很難讓學(xué)生形成清晰的物理圖像。演示實驗?zāi)芷鸬郊ぐl(fā)學(xué)生興趣、促進學(xué)生思考、加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解的作用。一個精彩的演示實驗是以儀器為支柱的，離開了儀器，演示和實驗就無法進行，只能是紙上談兵，因此巧妙地構(gòu)思和研制演示教具，具有重要的教育意義和應(yīng)用價值。物理學(xué)中熱脹冷縮是物體的一個基本性質(zhì)，由于普通物體受熱膨脹或受冷縮小的形變很小，很難用肉眼看清，在教學(xué)過程中，即使快速加熱普通物體也很難看清其形變過程，學(xué)生無法形成直觀的印象，學(xué)習(xí)理解過程困難增加，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可以演示熱脹冷縮現(xiàn)象的熱脹冷縮演示裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型包括底座和實驗桿，所述底座左右兩側(cè)分別安裝有左安裝板和右安裝座，所述右安裝座的前側(cè)面鉸裝有指示板，所述指示板的頂端固裝有指針，所述右安裝座的前側(cè)面對應(yīng)指針設(shè)有刻度線，所述實驗桿的左端可拆卸式的固裝在左安裝板上，所述實驗桿的右端可拆卸式的固裝在指示板上，所述實驗桿的下方設(shè)有實驗槽體，所述實驗槽體的橫截面呈上部開口的半環(huán)狀，所述實驗槽體的內(nèi)徑大于實驗桿的外徑使實驗桿的外表面與實驗槽體的內(nèi)表面之間留有間隙，所述實驗槽體和實驗桿同軸線設(shè)置，所述實驗槽體的左端固裝在左安裝板上，所述實驗槽體內(nèi)設(shè)有實驗腔，所述實驗槽體左端的頂面上開設(shè)有與實驗腔連通的進液口，所述進液口上連接有進液管，所述實驗槽體右端的底部開設(shè)有與實驗腔連通的出液口，所述出液口上連接有出液管。

所述底座的底面上固裝有支撐腿，所述支撐腿的底面固裝有防滑墊。

所述右安裝座包括下安裝板、上安裝板和將下安裝板上端與上安裝板下端連接的連接板，所述上安裝板與下安裝板上下設(shè)置、且下安裝板設(shè)置在上安裝板后側(cè)，所述下安裝板的前側(cè)鉸裝有指示板，所述指示板位于上安裝板的前側(cè)，所述上安裝板的前側(cè)面設(shè)有刻度線，所述指示板和下安裝板上對應(yīng)設(shè)有鉸裝孔，鉸裝孔內(nèi)穿裝有鉸軸，所述鉸軸在下安裝板前側(cè)與指示板后側(cè)之間的軸段上套裝有定位套，所述實驗桿的右端固裝在指示板的后側(cè)。

所述實驗桿的左端部和右端部分別設(shè)有穿裝孔，所述穿裝孔的軸線與實驗桿的軸線垂直，所述左安裝板和指示板上分別對應(yīng)穿裝孔開設(shè)有貫通孔，通過在穿裝孔和貫通孔內(nèi)穿設(shè)固裝螺栓將實驗桿的左端和右端分別可拆卸式地固裝在左安裝板和指示板上。

所述左安裝板下端的前后兩側(cè)分別連接有水平設(shè)置的固定板，每個固定板上開設(shè)有螺栓孔，所述底座上對應(yīng)螺栓孔開設(shè)有長條孔，所述長條孔沿底座前后方向設(shè)置，所述長條孔的長度大于兩個固定板上的螺栓孔之間的距離，所述固定板通過依次穿設(shè)在螺栓孔和長條孔內(nèi)的緊固螺栓固定連接。

采用上述結(jié)構(gòu)后，實驗桿兩端分別固裝在左安裝板和指示板上，通過向?qū)嶒炃粌?nèi)通入熱流體或冷流體對實驗桿進行加熱或降溫，由于實驗桿左端固定，實驗桿長度變化時帶動指示板轉(zhuǎn)動，指針隨之轉(zhuǎn)動，進行指示，從而很好的直觀演示物體的熱脹冷縮現(xiàn)象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本實用新型作進一步詳細(xì)說明：

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1沿A-A線剖視的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1沿B-B線剖視的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1沿C-C線剖視的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型的原理示意圖。

具體實施方式

如圖5所示，本實用新型利用杠桿傳動放大法演示固體的熱脹冷縮現(xiàn)象。杠桿傳動放大法就是利用杠桿的物理原理實現(xiàn)微小物理量變化的演示。設(shè)AB為一杠桿（假設(shè)此杠桿為剛體），以其質(zhì)心O為轉(zhuǎn)軸，短臂A0=l₁，長臂BO=l₂，杠桿在力矩作用下偏轉(zhuǎn)到A’B’位置時，設(shè)AA’=X，BB’=Y，根據(jù)三角形AOA’和三角形BOB’的相似性，有以下幾何關(guān)系：Y/X=l₂/l₁，上式變?yōu)椋?）式Y(jié)=Xl₂/l₁，當(dāng)X有微小變化△X，由（1）式可得Y的微小變化為（2）式△Y=△Xl₂/l₁，根據(jù)（1）式和（2）式，如果l₂/l₁=n（n>1），則Y=nX，△Y=n△X。這就說明如果長臂l₂是短臂l₁的n倍，那么杠桿長臂一端偏轉(zhuǎn)的距離（或弧長）將是短臂一端偏轉(zhuǎn)的距離（或弧長）的n倍，這就是杠桿傳動放大法的原理。根據(jù)演示需要，總是希望n足夠大，通過技術(shù)手段將物體的微小線度變化轉(zhuǎn)化為杠桿短臂一端的偏移，或?qū)⑽⑷醯奈锢砹孔兓D(zhuǎn)化為杠桿的轉(zhuǎn)動，這樣，在杠桿長臂一端便可產(chǎn)生一段被放大的偏轉(zhuǎn)距離（或弧度），從而提高相關(guān)現(xiàn)象的可見度。

根據(jù)前述原理，如圖1至圖4所示，本熱脹冷縮演示裝置包括底座1和實驗桿2，底座1底面的四腳上分別固裝有支撐腿3，支撐腿3的底面固裝有防滑墊31。底座1左右兩側(cè)分別安裝有左安裝板4和右安裝座5，右安裝座5的前側(cè)面鉸裝有指示板6，指示板6的頂端固裝有指針61，右安裝座5的前側(cè)面對應(yīng)指針61設(shè)有刻度線，實驗桿2的左端可拆卸式的固裝在左安裝板4上，實驗桿2的右端可拆卸式的固裝在指示板6上。

實驗桿2的下方設(shè)有實驗槽體7，實驗槽體7的橫截面呈上部開口的半環(huán)狀即實驗槽體7上部設(shè)有其橫截面呈半圓狀的凹槽，實驗槽體7的內(nèi)徑（即凹槽的直徑）大于實驗桿2的外徑使實驗桿2的外表面與凹槽表面之間留有間隙，間隙的大小僅保證實驗桿2膨脹后不會與凹槽接觸為宜，防止實驗桿2與凹槽產(chǎn)生摩擦降低實驗精度，實驗槽體7和實驗桿2同軸線設(shè)置，實驗槽體7的左端面固裝在左安裝板4的右端面上，實驗槽體7內(nèi)設(shè)有實驗腔72 ，實驗槽體7左端的頂面上開設(shè)有與實驗腔連通的進液口，進液口上連接有進液管，實驗槽體7右端的底部開設(shè)有與實驗腔連通的出液口，出液口上連接有出液管。實驗槽體7的外壁由導(dǎo)熱性較差的材質(zhì)制成、內(nèi)壁由導(dǎo)熱性能好的材質(zhì)制成，便于對實驗桿2加熱或降溫時內(nèi)側(cè)壁較好的傳遞。若實驗桿2由耐水的材質(zhì)制成，降溫時，可直接往實驗桿2上滴加冷水，冷水流下落入凹槽內(nèi)，實驗完畢清洗凹槽即可。凹槽的左右兩端分別固裝有擋板71，擋板71下部與凹槽表面密封固裝，擋板上端面水平且擋板上端面與實驗桿2底部留有間隙，當(dāng)實驗桿2為由耐火材料制成的桿體時，如金屬的實驗桿2，由于凹槽兩端設(shè)有擋板，正好使凹槽形成盛放區(qū)，可直接將酒精倒入凹槽內(nèi)，然后點燃酒精，酒精燃燒時對實驗桿2加熱，實驗桿2膨脹即可觀察熱脹現(xiàn)象，操作簡單。

右安裝座5包括下安裝板51、上安裝板53和將下安裝板51上端與上安裝板53下端連接的連接板52，上安裝板53與下安裝板51上下設(shè)置、且下安裝板51設(shè)置在上安裝板53后側(cè)，連接板52水平設(shè)置，下安裝板51的前側(cè)鉸裝有指示板6，指示板6位于上安裝板53的前側(cè)，上安裝板53的前側(cè)面設(shè)有刻度線，指示板6和下安裝板51上對應(yīng)設(shè)有鉸裝孔，鉸裝孔內(nèi)穿裝有鉸軸8，鉸軸8在下安裝板51前側(cè)與指示板6后側(cè)之間的軸段上套裝有定位套9，定位套9的設(shè)置使指示板6在距下安裝板51較遠(yuǎn)距離時仍可保證指示板6與下安裝板51平行設(shè)置，實驗桿2的右端固裝在指示板6的后側(cè)。由于下安裝板51靠后設(shè)置使下安裝板51與指示板6之間形成較大的間距，此空間便于對實驗桿2的右端部進行固定，右安裝座的此種結(jié)構(gòu)可增大操作空間。

實驗桿2的左端部和右端部分別設(shè)有穿裝孔，穿裝孔的軸線與實驗桿2的軸線垂直，左安裝板4和指示板6上分別對應(yīng)穿裝孔開設(shè)有貫通孔，通過在穿裝孔和貫通孔內(nèi)穿設(shè)固裝螺栓將實驗桿2的左端和右端分別可拆卸式地固裝在左安裝板4和指示板6上。為適應(yīng)不同形狀的實驗桿2，如圓形的實驗桿2，左安裝板4的前側(cè)面設(shè)有沉槽，沉槽由左安裝板4的左端延伸至其右端，便于圓形實驗桿2左端的后側(cè)面卡入沉槽，實驗桿2的前側(cè)面上扣裝有壓緊塊10，壓緊塊10的后側(cè)面設(shè)有與實驗桿2外表面貼合的沉槽、壓緊塊的前側(cè)面為平面，實驗桿2的右端前后側(cè)面分別卡裝壓緊塊10，通過壓緊塊的設(shè)置，可提高固裝螺栓的壓緊力，也可對實驗桿2進行很好的定位，防止實驗桿2與固裝螺栓11的接觸面過小，造成實驗桿2的松動，影響實驗的精度。如實驗桿2為方形，可直接貼緊左安裝板4的前側(cè)面和指示板6的后側(cè)面設(shè)置。

左安裝板4下端的前后兩側(cè)分別連接有水平設(shè)置的固定板41，每個固定板上開設(shè)有螺栓孔，底座1上對應(yīng)螺栓孔開設(shè)有長條孔，長條孔沿底座1前后方向設(shè)置，長條孔的長度大于兩個固定板上的螺栓孔之間的距離，固定板通過依次穿設(shè)在螺栓孔和長條孔內(nèi)的緊固螺栓12固定連接。前述結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)左安裝板4的前后位置，便于根據(jù)實驗桿2的形狀、直徑等尺寸調(diào)節(jié)實驗桿2使實驗桿2的軸線與指示板6和左安裝板4平行，進而使實驗桿2的熱脹冷縮變化更好地傳遞到指示板6上，防止實驗桿2與指示板6不平行，實驗桿2長度發(fā)生變化時與指示板6之間發(fā)生扭轉(zhuǎn)力，降低指針61的偏移量，進而降低實驗的演示精度。

本實用新型中實驗桿2兩端分別固裝在左安裝板4和指示板6上，通過向?qū)嶒炃粌?nèi)通入熱流體或冷流體對實驗桿2進行加熱或降溫，由于實驗桿2左端固定，實驗桿2長度變化時帶動指示板6轉(zhuǎn)動，指針61隨之轉(zhuǎn)動，進行指示，從而很好的直觀演示物體的熱脹冷縮現(xiàn)象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本實用新型由于左安裝板4位置可調(diào)節(jié)，可以增大實驗桿2的選型，實驗時可以隨機選取生活中常見桿狀物品進行操作，增強學(xué)生的印象，使學(xué)生更好地在生活中發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象并用物理原理進行解釋，提高學(xué)生的思維能力。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型。前述實施例對本實用新型進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。但凡在本實用新型的發(fā)明構(gòu)思范圍之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。