一种滑轮式趣味流体教学演示装置的制作方法

1.本实用新型涉及教学教具技术领域，具体涉及探索式教学使用的一种滑轮式趣味流体教学演示装置。


背景技术：

2.目前，就如何提高学生的学习兴趣，全面提高学生的学习成绩，进一步开发学生的智慧这一问题，非常严肃的摆在了教师的面前，成为现在学校老师普遍感到苦恼的问题。
3.物理学科有很多的定理定律等基本原理，在物理教学中，这些定理定律或者太过简单或者较为抽象，对于简单的物理定律，学生在接受时往往觉得太过简单，缺乏兴趣，或者定律存在一定的难度，理解起来较为困难。物理的许多定律只有通过试验的引入、导出和验证，才能使学生更加深刻形象的理解。
4.新颖的教具可提高学生的学习兴趣，丰富感性认识，帮助形成明确的概念，发展学生的观察能力和思维能力。包括中小学基础教育和大、中专各类专业教育所使用的常规和专业教具。一般有实物，将客观事物直接呈现在学生面前，以便学生直接感受；模拟实物，包括标本、模型和其他复制品等。
5.轮滑、流体力学、磁力相互作用原理等都是物理中重要的原理之一，在物理教学中，使用教具演示这些物理原理可以让学生更加形象的理解杠杆定理，目前，在进行物理原理的教具讲解时，通常仅仅举出一些简单的例子，现有的教具使用起来非常不方便、成本高且功能单一。由于讲解式的教学活动太过单调和枯燥，缺乏趣味性，而且会造成大部分同学缺乏学习兴趣，尤其缺乏探索精神。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的就是提供一种滑轮式趣味流体教学演示装置，通过科学的结构设计，以实现多种教学演示效果并且简化结构，具有结构简洁、成本低、制造容易，有利于学生对多种机械原理的认识，激发学生的求知欲望、探索精神，从而达到提高学习兴趣和学习成绩的目的。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：
8.一种滑轮式趣味流体教学演示装置，其特征在于，其包括一黑箱及设置在该黑箱箱体内部的流体机构、滑轮机构；所述黑箱为内部中空的矩形箱体，在该黑箱上面板上开有一进水孔、侧面板下段设有一出水孔；所述流体机构包括漏斗、上部三通管、下部三通管、胶管、水槽；所述漏斗设置在黑箱上面板的外部、其导管穿过所述进水孔与设置在黑箱内部的上部三通管进水端连接，所述上部三通管出水端与设置在黑箱内部的下部三通管的一个进水端口通过所述胶管连接；所述水槽固定设置在黑箱内部中间偏下位置，该水槽的出水口与下部三通管的一个进水端连接，下部三通管的出水端与所述黑箱的出水孔通过所述胶管连接；所述滑轮机构包括滑轮、柔索、吸力码、储液斗、胶塞、支撑杆、磁铁、支撑架，所述滑轮固定设置在所述黑箱的内部，环绕所述滑轮的柔索的两端分别设有储液斗和吸力码；所述
储液斗的出水口内设有胶塞，所述胶塞与所述支撑杆一端固定连接、另一端与水槽的低端垂直固定连接；所述储液斗的上端开口向上对准上部三通管的另一个出水口。用于承接该出水口流出的液体。
9.由于采用了上述方案，本实用新型提供的滑轮式趣味流体教学演示装置，具有如下的有益效果：
10.1、本实用新型提供的滑轮式趣味流体教学演示装置，通过科学的结构设计，可以实现多种教学演示效果并且简化结构，具有结构简洁、成本低、制造容易，有利于学生对多种机械原理的认识，激发学生的求知欲望、探索精神，从而达到提高学习兴趣和学习成绩的目的。
11.2、本实用新型设计合理，通过各部分的组合、能够实现多种物理、机械原理的演示，具有操作简单、成本低、生产容易、安装方便、有利于学生对简单机械知识的学习、激发学生求知欲。
12.3、本实用新型通过设置的滑轮、储液斗、吸力码、磁铁相互配合，涵盖了力学、电磁学、多种机械原理等多个演示内容，可广泛应用于初中物理浮力、重心、磁铁与磁力作用的应用等单独章节的演示、实验，以新颖、具体、奇特的特点将抽象的物理原理展示给学生，提高学生对新知识的接受能力，激发其创造欲望、探索精神。
附图说明
13.图1为本实用新型实施例的无水状态的整体剖视结构示意图；
14.图2为本实用新型实施例的有水状态整体剖视结构示意图；
15.图3为本实用新型实施例支撑架的主视结构示意图；
16.图4为本实用新型实施例支撑架的侧视结构示意图。
17.图中：1、黑箱；2、进水孔；3、出水孔；4、漏斗；5、上部三通管；6、下部三通管；7、胶管；8、水槽；9、滑轮；10、吸力码；11、储液斗；12、胶塞；13、支撑杆；14、磁铁；15、支撑架；16、烧杯；17、柔索。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.实施例
20.请参阅图1-4，本实用新型提供的滑轮式趣味流体教学演示装置，其包括一黑箱1及设置在该黑箱1箱体内部的流体机构、滑轮机构；所述黑箱1为内部中空的矩形箱体(其具有六个面、由六个面板相互连接后，将内部封闭)，在该黑箱1上面板上开有一进水孔2、侧面板的下段设有一出水孔3；所述流体机构包括漏斗4、上部三通管5、下部三通管6、胶管7、水槽8；所述漏斗4设置在黑箱1外部、其导管穿过所述进水孔2与设置在黑箱1内部的上部三通管5进水端连接，所述上部三通管5水端与设置在黑箱1内部的下部三通管6的一个进水端口通过所述胶管7连接；用于演示的液体(如水)从外部的烧杯17加入到漏斗4中，再经过三通
管5、下部三通管6、胶管7流入水槽8；所述水槽8固定设置在黑箱1内部中间偏下位置，该水槽8的出水口与下部三通管6的一个进水端连接，下部三通管6的出水端与所述黑箱1的出水孔3通过所述胶管7连接；所述滑轮机构包括滑轮9、柔索17(如细绳)、吸力码10(具有标准重量的磁性砝码)、储液斗11、胶塞12、支撑杆13、磁铁14、支撑架15，所述滑轮9固定设置在所述黑箱1的内部，环绕所述滑轮9的柔索17的两端分别设有储液斗11和吸力码10；所述储液斗11的出水口内设有胶塞12，所述胶塞12与所述支撑杆13一端固定连接、另一端与水槽8的低端垂直固定连接；所述储液斗11的上端开口向上对准上部三通管5的另一个出水口，用于承接该出水口流出的液体，由液体在重力作用下产生的落差、流动产生的推力，驱动各部分运动，进行教学演示。
21.所述吸力码10的正下方还设有所述支撑架15，该支撑架固定设置在黑箱1的内侧壁上；该所述支撑架15的纵向剖面为l形，其一侧边设有通孔、螺丝通过该通孔与所述黑箱1内侧壁连接，并且能通过上下移动固定位置而调节相对高度；所述支撑架15上设有所述磁铁14；通过调整该支撑架15的相对高度，能够调整所述磁铁14与所述吸力码10之间的距离，获得不同的相互作用力。
22.所述黑箱1的箱体，为用不透明面板制成的矩形箱体，其一侧面板与其他面板铰接，可完全打开或闭合，以安装或调节黑箱1内部的部件；本实施例中，所述箱体1为用六片九合板，相互连接制成的40cm
×
30cm
×
25cmm的不透明木箱。当然也可以采用其他材质的面板。
23.所述支撑架15为轻质铝合金制成的构件，轻质而且坚固，不易变形。
24.所述滑轮9为定滑轮，其转轴设置在黑箱1的内侧壁上，本实施例中该滑轮9的直径10-20cm，是由硬质塑胶材质制成。
25.所述储液斗11为上端与下端均设有开口，而且上端开口宽、下端开口窄的漏斗状塑料容器，容量为200-500ml。
26.所述吸力码10是具有磁性的铁质材料制成的圆柱形部件，可以有多个，其单个重量为1-20克。
27.本实用新型在具体制作时，还需要注意如下事项：
28.1.调节磁铁14对吸力码10吸力要比柔索17左端的储液斗11重量大；预先提起储液斗11，下瓶口用胶塞12塞住。
29.2.当进入储液斗11的水足够多时，此时储液斗11总重力大于吸力码10的拉力，引起储液斗11向下运动，打开胶塞12口，储液斗11中的水从下口流出；
30.3.此时吸力码10与磁铁14不会产生吸力，加之后续的水的冲刷不会有水滞留，水流干后恢复原状，调节吸力码10和磁铁14的相对位置(间隙)就可以控制储液斗11的储水量。
31.4.第一次加水后储液斗11中160ml的水的重量，也是对下面的磁铁的吸引力；第二次加入，使储液斗里的水超过160ml，则打破磁铁的吸引力，所以储液斗里的水流出来，由于吸力码远离磁铁的引力范围，而且吸力码与储液斗的重量相等，所以里面的水会全部流出，吸力码才回落到磁铁的引力范围。
32.5、演示时其他需要满足的条件为：
33.条件1、吸力码重量等于储液斗与储液斗挂钩之和的重量；
34.条件2、磁铁可以上下调整与吸力码的距离；
35.条件3、磁铁的吸引力大于第一次流进储液斗的液体的重量，小于前后两次流进储液斗的液体的重量。
36.本实用新型演示过程为：进行教学演示时，第一次用烧杯17从入水口加水进漏斗4中，一部分水流进储液斗11，由于磁铁14的吸引力大于一次性流进储液斗11的水的重量，储液斗11不能下移，所以胶塞12没有打开，水还是停留在储液斗11里面，另外一部分水从另外胶管7直接流到外面，第一次接到的水其实是直接从胶管7里流出的水，没有储液斗11里流出的水，所以第一次接到的水小于倒进去的水。
37.第二次把第一次接到的水再次倒进漏斗4，其中一部分水从胶管7直接流到外面，另一部分水流进储液斗11，随着流进储液11的水的增加，储液斗11的重量也逐渐增加，加上储液斗11里面有第一次留存的水的重量，当储液斗11里面的水的重量大于磁铁14的吸引力的时候，储液斗11会向下移动，储液斗11下端的出水口与胶塞12分离，储液斗11里面的水就会流出到水槽8里面，再通过胶管7留到外面，此时牵引储液斗11的吸力码10因为储液斗11下移而向上移动，远离磁铁14，脱离磁铁14的引力范围，由于吸力码10的重量等于空储液斗11与储液斗挂钩之和的重量，所以随着储液斗11里面的水流到外面的水槽8时，吸力码10因为储液斗11里面的水的减少也慢慢的下移，储液斗11也慢慢上移接近胶塞12，直到储液斗11里面的水全部流出，吸力码10与空的储液斗11的重量回复到平衡状态，同时吸力码10刚好也回落到磁铁14的引力范围，胶塞12堵住出水口，准备下次装水，此时在外面接到的水除了第二次倒进去的水，还有原来留在储液斗11里面的水，又差不多恢复到第一次原来的水的量。
38.第三、四次和原来第一、二次一样，一次少，一次多的如此循环，引起学生的好奇心，有利于学生对简单机械知识的学习、激发学生求知欲的特点。
39.本实用新型的演示可以达到如下的教学效果：
40.(1)利用本教具的奇特效果激发学生的学习兴趣和求知欲望。
41.(2)通过实验展示让学生知道利用所学知识解决实际问题的有效途径，知识融入智慧能产生技术，旨在开发学生的发散思维与创新意识。
42.(3)作为学习的典型案例，向学生传输探究性学习的方法和探究理念。
43.本实用新型在保密条件下的小范围进行了演示、测试，能够实现如下效果：
44.(1)本实用新型涵盖了力学、电磁学、简单机械，多个章节内容，曾用于初中物理浮力，重心，电和磁的相互作用，电磁铁的应用等单独章节演示实验，以新颖，奇特的特点展示给学生提高学生对新知识的接受能力，激发其创造欲望。
45.(2)本实用新型用于高中物理绪论课和相关知识章节的开题课，旨在利用教具的奇特效果激发学生的学习兴趣和求知欲望。
46.(3)本实用新型在高中综合实践活动课程的研究性学习中使用，作为我们研究性学习的典型案例，向学生传输探究性学习的方法和探究理念。
47.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种滑轮式趣味流体教学演示装置，其特征在于，其包括一黑箱(1)及设置在该黑箱(1)箱体内部的流体机构、滑轮机构；所述黑箱(1)为内部中空的矩形箱体，在该黑箱(1)上面板上开有一进水孔(2)、侧面板下段设有一出水孔(3)；所述流体机构包括漏斗(4)、上部三通管(5)、下部三通管(6)、胶管(7)、水槽(8)；所述漏斗(4)设置在黑箱(1)外部、其导管穿过所述进水孔(2)与设置在黑箱(1)内部的上部三通管(5)进水端连接，所述上部三通管(5)出水端与设置在黑箱(1)内部的下部三通管(6)的一个进水端口通过所述胶管(7)连接；所述水槽(8)固定设置在黑箱(1)内部中间偏下位置，该水槽(8)的出水口与下部三通管(6)的一个进水端连接，下部三通管(6)的出水端与所述黑箱(1)的出水孔(3)通过所述胶管(7)连接；所述滑轮机构包括滑轮(9)、柔索(17)、吸力码(10)、储液斗(11)、胶塞(12)、支撑杆(13)、磁铁(14)、支撑架(15)，所述滑轮(9)固定设置在所述黑箱(1)的内部，环绕所述滑轮(9)的柔索(17)的两端分别设有储液斗(11)和吸力码(10)；所述储液斗(11)的出水口内设有胶塞(12)，所述胶塞(12)与所述支撑杆(13)一端固定连接、另一端与水槽(8)的低端垂直固定连接；所述储液斗(11)的上端开口向上对准上部三通管(5)的另一个出水口。2.根据权利要求1所述的滑轮式趣味流体教学演示装置，其特征在于：所述吸力码(10)的正下方还设有所述支撑架(15)，该支撑架固定设置在黑箱(1)的内侧壁上。3.根据权利要求2所述的滑轮式趣味流体教学演示装置，其特征在于：所述支撑架(15)与所述黑箱(1)内侧壁通过螺丝连接，能上下移动固定位置调节高度；所述支撑架(15)上设有所述磁铁(14)。4.根据权利要求1所述的滑轮式趣味流体教学演示装置，其特征在于：所述黑箱(1)的箱体，为用不透明面板制成的矩形箱体，其一侧面板与其他面板铰接。5.根据权利要求1所述的滑轮式趣味流体教学演示装置，其特征在于：所述支撑架(15)为轻质铝合金制成的构件。6.根据权利要求1所述的滑轮式趣味流体教学演示装置，其特征在于：所述滑轮(9)为定滑轮，其转轴设置在黑箱(1)的内侧壁上。7.根据权利要求1所述的滑轮式趣味流体教学演示装置，其特征在于：所述储液斗(11)为上端与下端均设有开口，而且上端开口宽、下端开口窄的漏斗状容器。8.根据权利要求1所述的滑轮式趣味流体教学演示装置，其特征在于：所述吸力码(10)是具有磁性的铁质材料制成的圆柱形部件。

技术总结
本实用新型涉及教具，公开了一种滑轮式趣味流体教学演示装置，其包括一黑箱及设置在该黑箱箱体内部的流体机构、滑轮机构；所述黑箱为内部中空的矩形箱体；所述流体机构包括漏斗、上部三通管、下部三通管、胶管、水槽；所述滑轮机构包括滑轮、柔索、吸力码、储液斗、胶塞、支撑杆、磁铁、支撑架。本实用新型通过科学的结构设计，可以实现多种教学演示效果并且简化结构，具有结构简洁、成本低、制造容易，有利于学生对多种机械原理的认识，激发学生的求知欲望、探索精神，从而达到提高学习兴趣和学习成绩的目的。绩的目的。绩的目的。


技术研发人员：刘宝全
受保护的技术使用者：大城县旺村镇旺村中学
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/8/17