[实用新型]多用流体压力演示浮沉子

说明书

本实用新型涉及一种教学用仪器，尤其是一种多用流体压力演示浮沉子。

目前小学自然和中学物理课教学中所用的流体压力教学演示教具较难直观的验证与流体压力相关定律及数据，往往只给出几种现象，通过相关的公式多次演算，间接地证明某些定律和相关数据，如流体压力演示中阿基米德定律和帕斯卡定律，老师讲解半天，而学生由于缺少感性认识，往往理解不了，激发不了学生的求知兴趣。

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用简单的加压装置和可密封容器就可直接证明流体压力的相关定律和相关数据，并较易演示流体压力定律的多用流体压力演示浮沉子。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：设一透明质中空柱形体，柱形体上端设有一密封盖，柱形体下端固接一橡塑薄膜底，柱形腔体内装有色液，柱形体底部至顶部设有刻度。

所说的柱形体以哑铃体为佳，即两端部膨出，中间为细长颈。

所说的密封盖与柱形体结合部位增设有密封圈。

所说的密封盖也可与柱形体设计成一成体。

所说的柱形体下部设有环形凹槽或凸起。

所说的柱形体上设有的刻度可为柱形体腔容积刻度，或是柱形体体积刻度，也可以是压强与柱形体腔变化比值刻度，还可以是三排分别为上述三种刻度。

本实用新型根据不同实验目的与可加压的不同密封容器组合成多用流体压力定律验证演示装置，如验证阿基米德定律，其装置如图1所示，有圆柱形透明质容器1，容器上盖2上的通孔3与输气管4一端相连，输气管另一端与输气加压装置6相连，将多用流体压力演示浮沉子6置于盛有液体容器中：这时它在竖直方向上承受重力G和浮力F_浮，由平衡力原理可知，F_浮=G，而G=mg，式中m为浮沉子的设计质量，g为重力加速度，由阿基米德定律F_浮=ρ_液gV_排，ρ_液为容器中所装液体的密度，V_排等于浮沉子浸入液体中的体积，设计时可测出，也可以从浮沉子外部刻度直接读出。实验证明，当把容器中压强增大时，浮标底部橡皮膜向上凸度增大，浮沉子内有色液体上升，其升高的体积为V_增，浮沉子自身重量因橡皮上凸，装入下部的液体增多而增大(这里所说浮标重量含薄膜上凸后载面以上液体)。浮沉子增加的重量G_增=ρ_液gV_增，当浮沉子自身重量增大时，它浸入液体中的体积增加，由平衡力原理可知，它受到的浮力增大，增加的浮力用F_浮增表示，此时浮沉子自身总重量G_总=G+G_增。浮沉子受到的总浮力：F_浮总=F_浮+F_浮增，由平衡力原理知：G_总=F_浮总，又因G=F_浮，所以，G_增=F_浮增，又因为G_增=ρ_液V_增g，F_浮总=ρ_液gV_排增，所以V_增=V_排增，只要在实验中能测出V_增等于V_排增，即可证明：浸在液体中的物体受到液体对它的浮力变化量等于物体排开液体重量的变化量。从而达到验证阿基米德定律的目的。而利用此套装置中的浮沉子，能从实验中直接读出V_排增和V_增的值。

验证帕斯卡定律(实验装置如图2)，将三个底部连通可密封容器A、B、C做成一个连通容器，在容器A中放入浮沉子6，并在连通器中装入一定量的水或其它液体，A容器中液体不宜装满，在A容器的口上盖上带有橡胶管，并与洗尔球相连的盖，盖上还设有显示压力的指示器8，在B、C容器上塞带有玻璃管的橡胶塞7(玻璃管下口应浸入水中)，当压缩气囊时(即加压装置5)，其它两个容器口上的玻璃管内水柱上升，且升高的高度相等，浮沉子内空气体积压缩浮标内有色液柱上升，浮沉子浸入水中体积增加。从实验中可以看到：容器中液体和气体能把外力加在它上面的压强大小不变地向各个方向传递。