[发明专利]一种用于物理教学的浮力实验装置

权利要求书

1.一种用于物理教学的浮力实验装置，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)上固定有盛放浮力实验液体的盛放槽(2)，所述盛放槽(2)的内部被纵向设置的隔板分割为多个用于盛放不同种类的浮力实验液体(8)的子盛放槽(9)，所述盛放槽(2)上方还固定有纵向支杆(11)，所述纵向支杆(11)的上端头套设有能够绕纵向支杆(11)的轴线转动的转动头(15)，所述转动头(15)上固定有多个与各子盛放槽(9)一一对应的横向杆(16)，每个横向杆(16)上均设有一卷绕机构(5)，各卷绕机构(5)上均卷绕有一拉绳(13)，不同拉绳(13)的下端头上分别扣接有用不同材料制成的用于浮力实验的块体(10)，各拉绳(13)上位于其所连接的块体(10)的上方位置均连接一拉力读数计(12)；不同子盛放槽(9)内分别盛放有不同的浮力实验液体(8)，且各子盛放槽(9)的侧壁上分别设有出水嘴(7)，各出水嘴(7)上分别套设有与其滑动连接且能够绕其外侧壁的周向旋转的套筒(6)，所述套筒(6)与倾斜向下的出水通道(4)连接，出水通道(4)的下端连接储液瓶(3)，储液瓶(3)上设有用于读取储液瓶(3)中储液体积的储液刻度(17)；所述盛放槽(2)和储液瓶(3)均由透明材料制成；所述出水嘴(7)上设有绕其外侧壁周向的环形凹槽(7-1)，所述套筒(6)的端头设有绕其内侧壁周向的环形凸台(6-1)，所述环形凸台(6-1)位于环形凹槽(7-1)内，使得所述套筒(6)能够绕所述出水嘴(7)的周向转动；所述出水通道(4)、套筒(6)以及出水嘴(7)内部所构成的通道内还设有橡胶过水管(14)，其中橡胶过水管(14)的一端的外侧壁与出水通道(4)的内侧壁之间密封粘接，橡胶过水管(14)的另一端的外侧壁与出水嘴(7)的内侧壁之间密封粘接；所述储液瓶(3)的底部设有放液阀(18)；

通过逐渐向需要进行浮力实验的子盛放槽中注入浮力实验液体，当子盛放槽中的液体液位到达其出水嘴部位时，则会溢出，并通过倾斜向下的出水通道将溢出部分流入相连接的储液瓶，此时停止向出现溢出的子盛放槽注入液体，则以该子盛放槽此时的液位作为浮力实验开始时的液位，此时由于与该子盛放槽相连的储液瓶中已流入多余的已溢出的液体，则通过该储液瓶底部的放液阀将储液瓶中的液体排放干净，以准备浮力实验；通过对应的卷绕机构逐步释放对应的块体，使其逐渐部分没入或全部没入液体中，通过对应的拉力读数计即可读出拉绳对块体的拉力，而该块体的重力是事先已知的，则根据力的平衡原理，在块体部分浸没或全部浸没在液体中处于静止状态时，块体的重力减去拉力读数计显示的拉力即为块体受到液体的浮力；与此同时，通过读取对应的储液瓶中所收集到的块体排出的液体的体积，并将液体体积与重力加速度以及液体的密度相乘即得储液瓶中液体的重力，通过将储液瓶中的液体重力和块体受到的浮力相对比即可获知二者相等，从而验证了阿基米德定律；实验完后，将块体从液体中升起，并将储液瓶连同出水通道进行180度的向上旋转操作，即可实现储液瓶中收集的液体完全回流进与其相连的子盛放槽中，实现液体完全无洒漏的回流，方便了继续更换块体进行新类型的浮力实验；通过该浮力实验装置的不同材料的块体在水平面内的转动交换，可实现不同材料的块体浸没于不同种类的液体中进行浮力实验，在某项浮力实验结束后通过将储液瓶以及出水通道进行180度的向上旋转操作即可实现储液瓶中被排出的液体完全回流进相对应的子盛放槽中，实现液体完全无洒漏的回流，方便了继续更换块体进行新类型的浮力实验；能够同时方便的演示各类不同液体以及不同材料块体之间的浮力实验，对不同种类的浮力实验能够做到浮力演示转换方便，灵活自由，并形成系列性的浮力实验比对效果。

2.如权利要求1所述的一种用于物理教学的浮力实验装置，其特征在于，所述卷绕机构(5)包括卷绕轮(5-1)，所述卷绕轮(5-1)上卷绕所述拉绳(13)；所述卷绕轮(5-1)的内部为中空结构，所述横向杆(16)通过轴承(5-2)套设于所述卷绕轮(5-1)内，其中轴承(5-2)的内圈与横向杆(16)固定，轴承(5-2)的外圈与卷绕轮(5-1)的中空内侧壁固定，使卷绕轮(5-1)能够绕横向杆(16)外侧壁的周向转动；所述卷绕轮(5-1)的右端固定有旋转钮(5-3)，卷绕轮(5-1)的左端通过弹片(5-4)与球形压紧头(5-5)连接，所述横向杆(16)的外侧壁上绕其周向开设有多个与所述球形压紧头(5-5)相匹配的半球形凹槽(5-6)，所述球形压紧头(5-5)转动到其中一个半球形凹槽(5-6)位置处时，在弹片(5-4)弹力的作用下能够卡接于该半球形凹槽(5-6)内。