[发明专利]用于物理教学的浮力实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及物理实验领域，具体涉及用于物理教学的浮力实验装置，包括实验装置、注水箱、排水箱和控制单元，实验装置包括实验筒、第一测力计、第二测力计和实验浮球；注水箱底部设有与实验筒连通的第一管道，排水箱底部设有与实验筒连通的第二管道，排水箱顶部还设有与注水箱连通的第三管道；第一管道、第二管道和第三管道上分别设有控制管道通断的第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀；注水箱内设有与第三管道连接的抽水泵，排水箱底部固设有第一压力传感器，第一压力传感器能感测排水箱底部的压力信号。本发明能避免多次实验时因水箱补水困难导致的浮力实验费时、费力的问题。

技术领域

本发明涉及物理实验领域，具体涉及用于物理教学的浮力实验装置及实验方法。

背景技术

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。浮力现象是物理课程的重点内容，浸没在液体里的物体会受到重力和浮力的作用，当浮力大于重力时，物体会浮在液面上。浮力实验注重的是实验过程，需要学生参与到实验中来，仅通过教师口述讲解浮力实验，不利于学生学习。

为解决上述问题，公开号为CN207134024U的中国专利公开了一种物理学浮力展示实验用教学仪，包括底板、支撑杆、水箱、观测筒、第一测力计、浮球和第二测力计，底板的顶端设有支撑杆和观测筒，支撑杆的顶端固定连接水箱，排水管上设有第一控制阀；观测筒的开口端设有第一测力计，第一测力计通过连接杆固定在观测筒的内壁上，第一测力计的测力端通过第一线绳固定连接浮球，观测筒的内腔底壁固定连接第二测力计，第二测力计的测力端通过第二线绳固定连接浮球，底板的底端均匀的设有若干支脚。该方案能够将浮力产生的原因与过程直接展示给学生，可以根据蓄水箱内水的多少情况，有效测出浮力的大小情况，有助于学生的理解和学习。

上述的浮力实验装置是通过盛满水的水箱为观测筒加水，通过观测筒上的排水管进行排水。对于实验，尤其是物理学的实验，为了实验结果的准确性，就需要多次实验来排除人为误差。现有的浮力实验装置在多次实验时会存在实验过程麻烦的问题，每进行一次实验都要为水箱补水，且补水过程依靠学生或老师人力完成，多次实验会导致实验的过程费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供用于物理教学的浮力实验装置，避免在多次实验时因水箱补水困难导致的浮力实验的过程费时费力的问题。

本发明提供的基础方案为：用于物理教学的浮力实验装置，包括实验装置、注水箱、排水箱和控制单元，实验装置包括实验筒、第一测力计、第二测力计和实验浮球；

注水箱底部设有与实验筒连通的第一管道，排水箱底部设有与实验筒连通的第二管道，排水箱顶部还设有与注水箱连通的第三管道；第一管道、第二管道和第三管道上分别设有控制管道通断的第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀；注水箱内设有与第三管道连接的抽水泵，排水箱底部固设有能感测排水箱底部压力信号的第一压力传感器；

第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和抽水泵均与控制单元电连接，第一压力传感器与控制单元信号连接。

本发明的有益效果：

1、本发明中，当实验用水从实验筒流到排水箱内时，第一压力传感器能感测到排水箱底部的压力信号，并将压力信号发送给控制单元，由控制单元控制第三控制阀开启，同时控制抽水泵工作，抽水泵通过第三管道将排水箱内的实验用水抽取到注水箱内。本发明与现有技术相比，能智能感测水位，并实现自动为注水箱添加实验用水的功能，节约了大量人力，还能提升浮力实验的效率。

进一步，实验筒的底部还固设有第二压力传感器，第二压力传感器能感测实验筒底部的压力信号，第二压力传感器与控制单元信号连接。

第二线绳完全伸直时，第二测力计上的数值就是实验浮球受到的浮力的大小，浮力实验完成，将此时第二压力传感器感测到的压力信号设为触发信号，将触发信号发送给控制单元，控制单元控制第一控制阀闭合，同时控制第二控制阀开启，实验筒内的实验用水能流向排水箱。