[发明专利]一种压力与重力区别演示仪

说明书

技术领域

本发明涉及物理科学研究技术领域，尤其涉及一种教学实验器材，具体是指一种压力与重力区别演示仪。

背景技术

中学阶段，教材参考书在认识压力的教学片段中，从压力与重力的定义、产生原因、方向和作用点进行了分析，没有从大小方面进行区分。因此，关于压力与重力的大小关系是研究的重点。

在平时学习过程中，经常会出现分辨压力与重力的大小关系，并进行相关压力或压强等计算。例如：静止在水平面和斜面上的同一固体，对接触面的压力是多少，相同底面积的不同形状的容器，装上相同质量的同种液体，液体对容器底的压力是多少，经过调查统计发现，大部分学生存在着压力大小和重力大小始终相等的错误认知。

因此，关于压力与重力的大小关系是易错点也是难点，学生对于压力会发生变化缺少感性认识和实验验证，这要归根于没有合适的、能够清楚表达的实验器材。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种压力与重力区别演示仪，该演示仪能够清楚的表达压力与重力之间的关系、以及压力与重力之间的不同点，给学生直观印象，转化思维模式，提高学生对压力与重力的认知能力，演示仪自身还具有结构简单，使用方便，便于理解与表达的优点。

本发明专利能够实现并验证重力、压力与角度变化之间的变化，同一物体对接触面的压力随着接触面的倾斜角度变化而改变，从而突破了斜面上压力与重力相同的错误认知，验证公式F_压力=mg·cosθ的正确性；能够验证容器底部受到的压力随着形状的变化而改变，纠正了不同容器底部受到压力与重力始终相等的错误认知。

本发明的技术解决方案是，提供如下一种压力与重力区别演示仪，包括动作单元和展示单元，所述动作单元包括箱体，所述箱体为顶部开口的壳体结构，所述开口部密封设有具有弹性的橡胶膜，所述箱体两侧设支撑轴，分别为第一支撑轴和第二支撑轴，所述两个支撑轴为同轴设置，两个支撑轴的中轴线上均设有贯穿箱体侧壁的通孔，其中第一支撑轴通过快接接头接有导管的一端，所述导管另一端与展示单元连接，第二支撑轴轴上设有能够开启和关闭第二支撑轴上的通孔的控制阀，所述支撑轴外部通过轴承与支撑架连接，所述第二支撑轴远离箱体的一端还设有可拆卸的能够控制箱体绕着支撑轴转动的手柄。

作为进一步优化方案，所述展示单元为U型管，所述U型管的一端通过拐角接头与U型管的一端连接，所述U型管的另一端与大气连通。

作为进一步优化方案，所述U型管背面设有展板，所述展板贴合在U型管的一层并固定，所述U型管固定在展板上，所述展板垂直设置在立柱上，所述展板上还设有刻度线。

作为进一步优化方案，所述控制阀为球阀，所述手柄为可折叠手柄。

作为进一步优化方案，临近第二支撑轴一侧支撑架上设有分度盘，所述分度盘的刻度范围为±90°，所述分度盘上设有第二支撑轴穿过孔，所述分度盘通过螺钉固定在支撑架临近箱体的一侧。采用本技术方案，分度盘为半圆形的结构，左右各有90度，方便记录读取箱体转动的角度，便于后期验证公式F_压力=mg·cosθ。

作为进一步优化方案，所述第二支撑轴远离箱体的一端延伸至支撑架外部，所述第二支撑轴上垂直于第二支撑轴的中轴线设有指针安装孔，所述指针安装孔为螺纹孔，所述指针安装孔内旋入末端带有外螺纹的指针。采用本技术方案，转动过程中指针随着箱体转动一同转动，分度盘不动，转动过程中实现了转动角度的实时可见，方便转动角度的度数。

作为进一步优化方案，所述第一支撑轴或/和第一支撑轴与支撑架之间设有能够将箱体固定在任意角度的锁紧装置，所述锁紧转轴为设置在支撑架上的锁紧螺钉，所述锁紧螺钉末端与转轴相互作用限制支撑轴的转动，所述锁紧螺钉顶端设有蝶形转柄。采用本技术方案，可以持续将箱体固定在某一个角度，从而方便进一步的研究。

作为进一步优化方案，所述快接接头为两端为可轴向转动且具有密封功能的接头。采用本技术方案，在手柄转动箱体时，起到方便转动，同时防止漏水、漏气的功能，结构简单，使用方便。