[实用新型]伯努利原理组合演示器

说明书

本实用新型是一种可在物理教学中应用的、组合式的演示和实验用教学仪器。它能演示汾丘里流速计和皮托管的原理，即伯努利原理；验证皮托管原理；演示均匀液流中的液压梯度。

本实用新型比已有的类似仪器效果明显得多，说服力更强、使用更方便、尺寸更紧凑、测量更精确。

本实用新型的目的在于提供一种具有前述功能的、效果明显、说服力强、使用方便、尺寸紧凑、测量精确的演示及实验用物理教学仪器。

下面结合附图对本实用新型的组件、原理和用法作一简介。

本实用新型由下列三个组件组合而成：

1、汾丘里流速计演示器，如图1。

2、液压梯度演示器（为前者之附件），如图2。

3、皮托管实验器，如图3。

三者的相同之处是，其水平管和竖直支管之间均采用一小段橡皮管连接（如图1、2中的5、6、7，图3中的4、5），便于拆卸。水平管和竖直支管均由透明材料制成。

用法和原理。

1、液压梯度的演示。为演示汾丘里流速计的原理，即伯努利原理，宜先演示液流的压强梯度以作为对照，旨在消除学生可能产生的某些疑虑。

液压梯度演示器由一内径均匀的水平管1和与之相连通的三根间隔相等的竖直支管2、3、4所构成。

演示时、把自来水引入仪器的进水口，让水流流过水平管1并从出水口流出。待竖直支管2、3、4中的液面高度稳定时，可观察到三管中水柱高度呈线性下降。这说明由于水的粘滞性作用，均匀水平液流中的液压并非处处相等，而是沿液流的流向线性地减小。

2、用汾丘里流速计演示器演示汾丘里流速计原理，即伯努利原理。汾丘里流速计演示器的水平管1由二段粗管10、11和接在其间的一段细管9所构成，这三段管上各接一竖直支管以显示液压。二粗管的外端均颈缩为细管作为进出水口。演示方法大致同上。待三竖直支管中的液面高度较稳定时，可观察到支管3中的水柱明显低于支管2和4中的水柱。如图1，△h₁可达16cm左右，△h₂可达7cm左右。

由于事先已演示了均匀管道里液流的压强降落，学生就容易介释为什么本演示中支管4内的水柱大大低于支管2内的水柱。

3、用皮托管实验器演示和验证皮托管原理，即伯努利原理。本实验器既适用于课堂定性演示，也适用于学生分组实验作定量验证。

皮托管实验器的水平管1上连通着二根竖直支管，其中支管3的下端伸入管1中，作直角弯曲。

演示过程大致同上。让自来水流过仪器，待支管2、3中的液面高度达到稳定时，观察二支管中液面的高度差△h。调节水龙头，改变水的流速时，可看到流速越大，△h也越大。

若需定量计算流速，可用公式V_A＝ 2 / ρ ( P B - P A ) = 2 gΔh , ]]>式中V_A为图3中A处的待测定的流速，ρ为液体的密度，P_A、P_B分别为A、B二处的液压，g为重力加速度。再用停表、量杯，并根据管1的内径直接测算出流速V_A′。由此求得相对误差。

本实用新型的特点是效果明显、说服力强、使用方便、尺寸紧凑、测量精确。就此一一分述于下。

本实用新型的主件汾丘里流速计演示器的水平管1中粗管的内径是其中细管内径的3倍以上（而已有的类似仪器中前者不到后者的二倍），从而导致二者中相当大的流速差和液压差，形成足够大的△h₁和△h₂（图1），达到十分明显的演示效果。

本实用新型中的皮托管实验器，其横管1的内径小于1.8cm，内径小导致管1中水速的增大，从而形成足够大的液柱高度差△h（图3），达到明显的演示效果。

由于附加了液压梯度的演示，使汾丘里流速计的演示效果变得容易为学生所理解，增强了演示的说服力。