專利名稱：伯努利原理組合演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種可在物理教學(xué)中應(yīng)用的、組合式的演示和實(shí)驗(yàn)用教學(xué)儀器。它能演示汾丘里流速計(jì)和皮托管的原理，即伯努利原理；驗(yàn)證皮托管原理；演示均勻液流中的液壓梯度。
本實(shí)用新型比已有的類似儀器效果明顯得多，說(shuō)服力更強(qiáng)、使用更方便、尺寸更緊湊、測(cè)量更精確。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有前述功能的、效果明顯、說(shuō)服力強(qiáng)、使用方便、尺寸緊湊、測(cè)量精確的演示及實(shí)驗(yàn)用物理教學(xué)儀器。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的組件、原理和用法作一簡(jiǎn)介。
本實(shí)用新型由下列三個(gè)組件組合而成1、汾丘里流速計(jì)演示器，如


圖1。
2、液壓梯度演示器(為前者之附件)，如圖2。
3、皮托管實(shí)驗(yàn)器，如圖3。
三者的相同之處是，其水平管和豎直支管之間均采用一小段橡皮管連接(如
圖1、2中的5、6、7，圖3中的4、5)，便于拆卸。水平管和豎直支管均由透明材料制成。
用法和原理。
1、液壓梯度的演示。為演示汾丘里流速計(jì)的原理，即伯努利原理，宜先演示液流的壓強(qiáng)梯度以作為對(duì)照，旨在消除學(xué)生可能產(chǎn)生的某些疑慮。
液壓梯度演示器由一內(nèi)徑均勻的水平管1和與之相連通的三根間隔相等的豎直支管2、3、4所構(gòu)成。
演示時(shí)、把自來(lái)水引入儀器的進(jìn)水口，讓水流流過(guò)水平管1并從出水口流出。待豎直支管2、3、4中的液面高度穩(wěn)定時(shí)，可觀察到三管中水柱高度呈線性下降。這說(shuō)明由于水的粘滯性作用，均勻水平液流中的液壓并非處處相等，而是沿液流的流向線性地減小。
2、用汾丘里流速計(jì)演示器演示汾丘里流速計(jì)原理，即伯努利原理。汾丘里流速計(jì)演示器的水平管1由二段粗管10、11和接在其間的一段細(xì)管9所構(gòu)成，這三段管上各接一豎直支管以顯示液壓。二粗管的外端均頸縮為細(xì)管作為進(jìn)出水口。演示方法大致同上。待三豎直支管中的液面高度較穩(wěn)定時(shí)，可觀察到支管3中的水柱明顯低于支管2和4中的水柱。如
圖1，△h1可達(dá)16cm左右，△h2可達(dá)7cm左右。
由于事先已演示了均勻管道里液流的壓強(qiáng)降落，學(xué)生就容易介釋為什么本演示中支管4內(nèi)的水柱大大低于支管2內(nèi)的水柱。
3、用皮托管實(shí)驗(yàn)器演示和驗(yàn)證皮托管原理，即伯努利原理。本實(shí)驗(yàn)器既適用于課堂定性演示，也適用于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)作定量驗(yàn)證。
皮托管實(shí)驗(yàn)器的水平管1上連通著二根豎直支管，其中支管3的下端伸入管1中，作直角彎曲。
演示過(guò)程大致同上。讓自來(lái)水流過(guò)儀器，待支管2、3中的液面高度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，觀察二支管中液面的高度差△h。調(diào)節(jié)水龍頭，改變水的流速時(shí)，可看到流速越大，△h也越大。
若需定量計(jì)算流速，可用公式VA＝2/ρ(PB-PA)=2gΔh,]]>式中VA為圖3中A處的待測(cè)定的流速，ρ為液體的密度，PA、PB分別為A、B二處的液壓，g為重力加速度。再用停表、量杯，并根據(jù)管1的內(nèi)徑直接測(cè)算出流速VA′。由此求得相對(duì)誤差。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是效果明顯、說(shuō)服力強(qiáng)、使用方便、尺寸緊湊、測(cè)量精確。就此一一分述于下。
本實(shí)用新型的主件汾丘里流速計(jì)演示器的水平管1中粗管的內(nèi)徑是其中細(xì)管內(nèi)徑的3倍以上(而已有的類似儀器中前者不到后者的二倍)，從而導(dǎo)致二者中相當(dāng)大的流速差和液壓差，形成足夠大的△h1和△h2(
圖1)，達(dá)到十分明顯的演示效果。
本實(shí)用新型中的皮托管實(shí)驗(yàn)器，其橫管1的內(nèi)徑小于1.8cm，內(nèi)徑小導(dǎo)致管1中水速的增大，從而形成足夠大的液柱高度差△h(圖3)，達(dá)到明顯的演示效果。
由于附加了液壓梯度的演示，使汾丘里流速計(jì)的演示效果變得容易為學(xué)生所理解，增強(qiáng)了演示的說(shuō)服力。
本實(shí)用新型在演示或?qū)嶒?yàn)時(shí)只需接上民用自來(lái)水即可作長(zhǎng)時(shí)間的演示和觀察，不必附加任何其他水源、氣源等壓力源。萬(wàn)一自來(lái)水流速不夠大，可用一根虹吸管吸取1.2米高落差的水作為簡(jiǎn)易水源，效果也很好。故本實(shí)用新型使用相當(dāng)方便。
本實(shí)用新型的三個(gè)主件中的水平管和各支管間均采用一段橡皮管連接，裝拆方便，這樣一來(lái)，收藏時(shí)尺寸緊湊，運(yùn)輸時(shí)不易損壞。
采用本實(shí)用新型中的皮托管實(shí)驗(yàn)器測(cè)定水流速度時(shí)，相對(duì)誤差僅為5％左右，之所以能達(dá)到這么高的精度，是由于圖3中管口6的中心約位于0.7r處(r為水平管1的半徑)，而該處的流速等于流過(guò)管1橫截面各處液流的平均流速。
綜上所述，本實(shí)用新型是一種適合于物理教學(xué)演示及實(shí)驗(yàn)用的、效果明顯、說(shuō)服力強(qiáng)、使用方便、尺寸緊湊、測(cè)量精確的新穎的流體力學(xué)教學(xué)用組合儀器。
權(quán)利要求1.一種物理教學(xué)中演示和實(shí)驗(yàn)用的組合儀器伯努利原理組合演示器，其主件為汾丘里流速計(jì)演示器、液壓梯度演示器和皮托管實(shí)驗(yàn)器，三者的共同特征為其水平管和豎直支管間均采用一小段橡皮管連接，便于拆卸，水平管和豎直支管均由透明材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伯努利原理組合演示器，其三個(gè)主件的特征分別是a、汾丘里流速計(jì)演示器汾丘里流速計(jì)演示器的水平管1由二段粗管10、11和接在其間的一段細(xì)管8構(gòu)成，這三段管上各接一豎直支管以顯示液壓，二粗管的外端均頸縮為細(xì)管作為進(jìn)出水口；其主管1中粗管的內(nèi)徑是其中部細(xì)管8的內(nèi)徑的三倍以上；主管1右端出水口頸縮為細(xì)管9，其內(nèi)徑與中部細(xì)接管8的內(nèi)徑大致相等，小于2.0cm，主管1的粗管內(nèi)徑大于3.0cm；b、液壓梯度演示器其水平管1的內(nèi)徑小于2.0cm；c、皮托管實(shí)驗(yàn)器管口6的中心約位于0.7r處(r為水平管1的內(nèi)徑)；水平管1的內(nèi)徑小于2.0cm；水平管1右端出口頸縮為一段直徑略小的直管7。
專利摘要本實(shí)用新型是一種物理教學(xué)用的演示和實(shí)驗(yàn)儀器。它能演示和驗(yàn)證流體動(dòng)力學(xué)的基本原理—伯努利原理，也可演示汾丘里流速計(jì)原理和皮托管原理，還能演示均勻液流中的液壓梯度。其基本組件是(1)、汾丘里流速計(jì)演示器。(2)、液壓梯變演示器。(3)、皮托管實(shí)驗(yàn)器。往儀器中接上自來(lái)水即可作有趣的演示。
文檔編號(hào)G09B23/12GK2051375SQ8921470
公開日1990年1月17日 申請(qǐng)日期1989年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月27日
發(fā)明者朱莪青 申請(qǐng)人:秒莪青