[其他]自沉浮器

说明书

本实用新型是一种可在物理教学中应用的、综合性的演示用教学仪器。它能在一个演示实验中同时演示静摩擦、稳定与不稳定平衡、沉浮条件、液体的热胀冷缩等物理现象。

已有的类似演示仪器“沉浮子”只能演示物体的沉浮条件和气体定律，与本仪器的演示效用不一样。

本实用新型的目的在于提供一种具有前述综合功能、效果出人意外（即具有佯谬性）而可见度大、构造简单而富有趣味性的演示用物理教学仪器。

下面结合附图对本实用新型的构造、原理和用法作一简解。

本实用新型由下列部件构成：

1、“8”字型沙漏。（沙漏本是一种简易计时器，是一个二头大中间细、内装砂子的玻璃容器。）

2、透明长筒状容器。

3、塑料顶盖。

用法和原理。演示时，往筒状容器中灌满水，往水中浸入沙漏，盖上盖子。这时沙漏刚能浮在水上，如图1。这时沙子都在沙漏底部，沙漏处于稳定平衡状态。

接着将筒状容器颠倒过来放置，如图2。按一般常识，总认为沙漏会马上往上浮。但令人吃惊的是，沙漏实际上并不立即上浮，它将在筒底沉一段时间（约15秒），直到沙漏上部的砂子大都漏到下部时，才开始慢慢上浮。因为倒置后的沙漏重心在其上部，沙漏处于不稳定平衡状态。即它实际上是倾斜的，它上下二部分的A、B二处分别贴着圆筒的内壁，存在静摩擦，以致沙漏虽然受到浮力，也不会上浮。直到一大半沙子漏到下部、沙漏的重心回到下部而成为稳定平衡状态时，沙漏才恢复直立、在浮力的作用下渐渐上浮。

如把40℃～50℃的温水灌入筒中，沉浮情况恰好相反。由于温水的密度比冷水小，沙漏所受的浮力也较小。所以重心在下的沙漏放进温水后将下沉。这说明了水的密度随温升高而减小。再将筒倒过来放，同样道理，这时沙漏并不下沉。直到一大半沙子漏下后才渐渐下沉。

本实用新型的特点是它的演示效果的佯谬性、综合性和用途的多样性。由于沙漏与圆筒内壁的间隙十分小，又由于水和圆筒透明材料的折光作用，所以观察者根本看不出沙漏在沉浮二种情形下其倾斜度的变化，从而增加了本仪器演示效果的佯谬性。关于演示效果的综合性，如本说明书第一段所述。

若缩小本实用新型的设计尺寸，并用不透明塑料制作沙漏，本设计就成为一种颇有趣味的智力玩具。由于从沉到浮的时间间隔一定，所以本仪器还可以作为一种简易计时器。

综上所述，本实用新型是一种适合于物理教学（特别是中学物理教学）演示用的、造价低廉、很能启发学生学习兴趣、培养学生思维能力的、具有佯谬性、综合性的物理教学仪器。它还可兼作简易计时器用。改型后，本实用新型也是一种智力玩具。