[实用新型]多功能阿基米德原理教学仪

说明书

技术领域

本实用新型属于初中物理教学器材，涉及一种多功能阿基米德原理教学仪。

背景技术

在初中物理教学过程中，有一个阿基米德定律的教学演示实验。阿基米德定律是物理学中力学的一条基本原理。它的具体表述为：浸在静止流体中的物体受到流体作用的合力大小等于物体排开的流体的重力，这个合力称为浮力。

其公式可记为F浮＝G排＝ρ液·g·V排液。

在现有的教学仪器中主要是利用一个弹簧测力计、铁块和水杯等进行实验。为了使学生详细理解阿基米德定律，在实验过程中，需要对实验分多次，多步骤演示与计算，不利于教学效果。

实用新型内容

多功能阿基米德原理教学仪由底座、支架、溢水杯、量杯、重物、弹簧测力计、台式测力器、细绳、定滑轮、蜗轮、蜗杆和摇杆组成。

底座与支架固定，底座一侧设有凸台，凸台上放置溢水杯，溢水杯上部设有溢水管，凸台旁边放置台式测力器，台式测力器上放置量杯，量杯开口在溢水管下方，量杯杯体上有刻度尺，并标有容积。支架上部设有定滑轮，定滑轮位于溢水杯的正上方，支架一侧设有由蜗轮和蜗杆组成的蜗轮蜗杆机构，蜗杆和摇杆固定连接。细绳的一端缠绕在蜗轮轴上，另一端绕过定滑轮与弹簧测力计尾端相连，重物挂在弹簧测力计的挂勾上。

本实用新型使用一个蜗轮蜗杆机构。蜗轮蜗杆机构具有自锁功能，它可以使重物停留在允许范围内的任意位置，并可以实现无级控制。

本实用新型使用一个杯体上设有刻度尺并标有容积的量杯，可以方便的测出水的体积。

本实用新型的优点在于结构简单，制作及操作方便，成本低；通过弹簧测力计和台式测力器同时称重及用量杯测得体积来进行实验演示，生动直观，有助于学生理解、记忆和再创新。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

其中：  1是底座，2是溢水杯，3是支架，4是重物，5是弹簧测力计，6是细绳，

7是定滑轮，8是蜗轮，9是蜗杆，10是摇杆，11是量杯，12是台式测力器。 

具体实施方式

参照图1所示，使用新型阿基米德原理教学仪进行实验演示过程如下：

第一步，向溢水杯内注水，使水面与溢水管入口最低位置平齐；

第二步，读出弹簧测力计挂载重物时的读数F1，读出量杯无水状态下台式测力器的读数F2；

第三步，摇动摇杆，使重物下降，当重物浸入水中后，水通过溢水管流入量杯。

此时可以停止摇动，分别读出弹簧测力计的读数F3、台式测力器的读数F4及量杯的读数V1，通过计算得出：

F浮＝F1－F3    G排＝F4―F2

F1－F3＝F4－F2

可以推出：F浮＝G排。即：浸在静止流体中的物体受到流体内的浮力等于物体排开的流体的重力。并得出此时重物的排水量为V1。

第四步，继续摇动摇杆，演示在不同的浸入量时，阿基米德定律的正确性。

最后，当重物完全浸入水中后，演示阿基米德定律的正确性。此时，还可以读出量杯的读数V2，通过计算可以得出重物的平均密度：

            ρ＝F1／(g·V2)

这就是二千多年前伟大的古希腊哲学家、数学家、物理学家、力学家、静态力学和流体静力学的奠基人阿基米德用排水法测出皇冠体积和密度的原理。

不难看出，多功能阿基米德原理教学仪可以验证阿基米德定律、测不规则固体的体积和密度。此外，学生可以利用本实用新型进行其它物理实验，也可以参考本实用新型并在此基础上设计出更好，更实用的实验仪器。