一種新型高中物理教學實驗用具

姚振亞

背景技術

高中物理教學中，目前在進行測定浮力時，通常用的方法是稱量法和公式法（阿基米德原理），在用阿基米德原理測試浮力時，因為首先要在容器中注滿液體，當將物體放置在容器中后，液體會順著容器壁流出，教師通過測定流出容器的液體重量就能得到物體在液體中受到的浮力。但是在這個過程中，存在一個亟待解決的問題，那就是，因為流出的液體有很多會掛在容器的外壁上，這就導致后期測量排出液體的重量與物體實際的浮力之問的誤差較大，測量不夠精確，不利于驗證阿基米德公式。目前為了減少上述誤差，通常是當沒有液體向外流時，再停留一段時問，確保容器外壁上的溶液盡可能被全部收集，但是如果是高溫的夏天在停留的時問段內，溶液會被快速蒸發，這也能造成測定的浮力與排除液體的重量之間存在較大的誤差，不利于學生理解阿基米德原理。

實用新型教具內容

針對現有阿基米德原理驗證實驗裝置存在的上述問題，提供一種新型高中物理教學實驗用具。

本教具包括透明的箱體以及與箱體可拆卸連接的箱蓋。

箱蓋內設置有進氣管并延伸到箱蓋外，箱蓋外的出氣管與液氮罐連接，箱體側壁上開設有出氣口，進氣管上連通有能夠向箱體的內腔輸入氣體的出氣管。箱蓋上螺紋連接有豎向的螺紋桿，螺紋桿貫穿箱蓋的厚度，螺紋桿的上端與搖把同定連接，螺紋桿的下端同定連接有豎向的彈簧測力計，彈簧測力計的下端懸掛有重物。當旋轉搖把，且螺紋桿向下移動時，重物落入同定設置在箱體底面的透明的測量容器內，側壁上端設置有與測量容器內腔相連通的出液管。箱體的底面還設有用于接收出液管流出的液體的液體收集容器。

出液管傾斜向下設置。箱體的底面上且在放置液體收集容器的位置上設置有壓力傳感器，箱體的側壁上設置有控制器和顯示屏，壓力傳感器、顯示屏均與控制器電性連接。箱體內腔的底面設置有用于限位液體收集容器的凹槽，凹槽的底面卡設有壓力傳感器。

使用過程

當需要用本教具進行浮力實驗時，實驗人員打開箱蓋2，將液體收集容器7放置在凹槽5內，然后向測量容器3內注入液體，例如水，注入水的量既需要確保水充滿測量容器3，又需要確保水不會從出液管4流出為止；然后實驗人員保持箱蓋2水平，并在彈簧測力計12的下端懸掛重物13，記錄此時彈簧測力計12的讀數，此時的讀數為重物13的重力；然后，實驗人員將箱蓋2蓋在箱體1的上端；最后，實驗人員通過搖搖把11使螺紋桿10向箱體1的底面移動，同時帶著重物13向下移動，直到重物13落入測量容器3中的水中為止。此時，使用者將進氣管8與外界的液氮罐連通，液氮罐中的液氮會揮發，揮發的氣體將順著進氣管8，并經過出氣管9進入箱體1的內腔，對箱體1的內腔進行降溫。當重物13部分落入測量容器3內時，水會順著出液管4流入液體收集容器7內，實驗人員記錄此時彈簧測力計12的讀數，等待一段時間，待出液管4沒有液體流入液體收集容器7后，記錄此時液體收集容器7內液體的重量，根據理論知識和公式驗證阿基米德原理。當重物13剛好全部淹沒在水中時，實驗人員記錄此時彈簧測力計12的讀數，同時當出液管4內無液體流入液體收集容器7內時，記錄液體收集容器7內液體的重量，在根據理論知識和公式驗證阿基米德原理。同時實驗人員，可以通過螺紋桿10調節重物13浸沒在測量容器3中不同的深度，進一步驗證阿基米德原理。

當實驗結束后，實驗人員打開箱蓋2，將重物13放置在箱體1底面上，將進氣管8與外界液氮罐斷開，將液體收集容器7內的水倒掉，并將空的液體收集容器7放置在箱體1內，將測量容器3內的水抽出即可。

使用效果

與現有教具相比，本新型教具可取得明顯的有益效果。

因為測量容器3上設置有出液管4，當重物13放置在測量容器3內后，原來就注滿水的測量容器3內的水會順著出液管4流入液體收集容器7內，這樣就能夠避免從測量容器3內水掛在測量容器3的外側壁，造成收集的水的重量與實際從測量容器3排出的水的重量存在較大的誤差，提高實驗的精確度。

因為進氣管8與液氮罐連接，液氮會順著進氣管8通過出氣管9進入箱體1的內腔，從而對箱體1內腔的環境進行降溫，這樣就能確保即使在高溫的夏天，在等待出液管4內的液體幾乎全部流入液體收集容器7的過程中，出液管4內的液體以及液體收集容器7內的液體也不會被快速的蒸發，這樣就能進一步的確保從測量容器3內排出的液體的重量與液體收集容器7內收集的液體重量之問的誤差認為控制在最小的范同內，確保實驗的準確性一。