[發明專利]一種組合測量及其數據驗證物理基礎的操作方法

有效

• 申請號: 202110512633.0
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113240981B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 張曉英;曾安榮;陳佳茜
• 申請（專利權）人: 湖州師范學院
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12
• 代理公司: 合肥創智銘企知識產權代理事務所(普通合伙) 34231
• 代理人: 彭思思

本發明涉及浮力測試技術領域，具體為一種組合測量及其數據驗證物理基礎的操作方法，通過設置收拉機構與浮力件相連，實現浮力件在盛水箱內的自動升降，并再設置蓄水箱，當浮力件升至最高處時與蓄水箱相配合，蓄水箱將溶液注入浮力件內部，改變浮力件質量，反復進行多次實驗，觀察浮力件在溶液中從漂浮至懸浮最后到沉沒的三種狀態，并通過實驗過程中測量機構和稱重器得出的數據進行相關計算，從而解決了既能明朗地觀察到物體在溶液中從漂浮到沉沒的變化，又可以結合相關數據來驗證物體置于溶液中呈現不同現象時二者之間相對密度存在的關系的技術問題。

技術領域

本發明涉及浮力測試技術領域，尤其涉及一種組合測量及其數據驗證物理基礎的操作方法。

背景技術

物理課程教學中，浮力現象是物理課程的重點內容，液體浮力產生的原因以及影響浮力的因素始終是教學的難點。浮力的大小只與物體所排開液體的體積及液體的密度有關，而與物體所在的深度無關，當液體密度不變時，物體排開液體的體積越大，浮力越大；當物體排開的液體體積不變時，液體密度越大，浮力越大；當液體密度和排開液體體積的乘積越大，浮力越大。

專利號為CN201810568608.2的專利文獻公開了一種物理的浮力實驗教學裝置，包括演示容器和置于演示容器內的浮力球體，其特征是：在演示容器一端設有導向支撐管，導向支撐管分別與演示容器上端的出水口、演示容器下端的進水口連通，在導向支撐管上設有水閥開關；演示容器的另一端設有用于排氣的出氣管。

但是，在實際使用過程中，發明人發現通過該裝置只能觀測到實驗現象，無法結合一定的數據對浮力問題加以準確的驗證，且一般實驗儀器在使用時只是簡單驗證了阿基米德定律，而物體置于液體中時，會出現漂浮、沉沒及懸浮三種狀態，而出現此三種狀態往往取決于物體與液體之間相對密度大小，現急需一種裝置能幫助學生通過實驗解決此技術問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足之處，通過設置收拉機構與浮力件相連，實現浮力件在盛水箱內的自動升降，并再設置蓄水箱，當浮力件升至最高處時與蓄水箱相配合，蓄水箱將溶液注入浮力件內部，改變浮力件質量，反復進行多次實驗，觀察浮力件在溶液中從漂浮至懸浮最后到沉沒的三種狀態，并通過實驗過程中測量機構和稱重器得出的數據進行相關計算，從而解決了既能明朗地觀察到物體在溶液中從漂浮到沉沒的變化，又可以結合相關數據來驗證物體置于溶液中呈現不同現象時二者之間相對密度存在的關系問題。

針對以上技術問題，采用技術方案如下：

一種組合測量及其數據驗證物理基礎的操作方法，

步驟一：人工啟動電機的啟動開關的正轉按鈕，帶動兩處的第一驅動部同時傳動，進而分別帶動兩處收拉機構傳動，第二齒輪帶動繞線柱轉動，一頭固定在繞線柱上的細線慢慢纏繞收聚，同時浮力件被慢慢向上拉起并最終與蓄水箱下端的對接管配合對接，并通過啟動開關關停電機；

步驟二：人工分別向兩個盛水箱內灌入溶液a和溶液b至液面與溢出口的最低處相平；

步驟三：人工啟動電機的啟動開關的反轉按鈕，相對于步驟一，兩處的第一驅動部同時進行反向傳動，帶動兩處收拉機構傳動，第二齒輪帶動繞線柱轉動，細線逐漸放松，浮力件慢慢脫離蓄水箱，細線完全放松后，浮力件落入盛水箱內并漂浮在液面上，同時通過溢出口排出溶液，過程中電機反轉進行與正轉相同時間后自動關閉；

步驟四：排出溶液分別進入測量機構內，通過量杯讀出第一次排出溶液的體積V_排a和V_排b，通過電子秤讀出m_排a和m_排a，并通過公式m=ρ·V，得出ρ_液a和ρ_液b；

步驟五：人為向兩處的蓄水箱及儲水箱內的兩個儲水空間灌入與盛水箱對應的溶液a和溶液b，并記錄兩側稱重器顯示的數值m_a總和m_b總，該數值分別為加入的溶液a和溶液b的質量；