一种活塞式等比例的帕斯卡原理教具的制作方法

1.本实用新型涉及教学辅助设备技术领域，尤其涉及一种活塞式等比例的帕斯卡原理教具。


背景技术：

2.帕斯卡原理是中学物理中的重要基础知识之一，用以广泛的解释生活中无处不在的流体静力学平衡现象。现有的帕斯卡原理教学通常采用顶部开放的连通管作为演示，表现同一水平面下液体各处压强一致。为表现压强一致性与连通管的形状和粗细无关，经典的教具中常以图1中的形态出现。在课堂教学中，解释基于该原理的液压千斤顶时，由于实际产品结构相对复杂，不便演示，且目前市面尚无专门用于演示该现象的教具，基本上只能借用图片进行讲解。目前市面上常见的液压玩具，通常采用若干对相互连通、内部装满液体的注射器来模拟液压装置。由于作为玩具产品，其体积小重量轻，因此均采用相同口径的注射器互相连通。该类产品突出的是液力传递的特点，而非千斤顶的特点。


技术实现要素：

3.为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、可直观演示帕斯卡原理和液压千斤顶原理、实用性强的活塞式等比例的帕斯卡原理教具。
4.为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种活塞式等比例的帕斯卡原理教具，包括密闭的水槽、固定板以及若干个柱状筒，所述水槽的后侧设有竖直设置的固定板，所述水槽顶面横向上设置有若干个柱状筒，所述柱状筒底部开口，与所述水槽相连通；所述水槽内装满液体，且部分液体储存于所述柱状筒内；
5.所述柱状筒的顶部设置有推柄，所述推柄的底端固定连接有贯穿柱状筒顶面的推杆，所述推杆的底端固定连接有活塞，所述活塞设置在所述的柱状筒内，所述活塞与柱状筒的内壁紧贴且滑动设置；
6.所述推柄上设置有通孔，所述固定板的高度方向上设置有多排等距孔洞，所述通孔与所述孔洞相平行；
7.还包括若干个第一连接件；所述第一连接件穿过通孔将推杆活动连接于固定板的孔洞上，用以防止推杆上下位移；
8.还包括若干根连接杆；其中一个柱状筒上的推柄通过连接杆与另一柱状筒上的推柄活动连接。
9.进一步地，所述柱状筒的数量为3个以上。
10.进一步地，所述柱状筒由透明的钢化玻璃制成。
11.进一步地，所述第一连接件为固定销或螺杆。
12.进一步地，所述连接杆上设置有多个第二连接件，所述连接杆通过第二连接件活动连接于所述推柄上。
13.进一步地，还包括砝码，所述砝码活动连接于固定板或水槽上。
14.本实用新型采用上述技术方案的有益效果是：本实用新型一种活塞式等比例的帕斯卡原理教具，设置有一组相同口径的柱状筒，柱状筒一端采用管道互相连通，柱状筒中安装有活塞，各个柱状筒里的推杆和活塞可通过第一连接件固定在固定板上，各个柱状筒之间还可通过连接杆相连接，推动任意柱状筒内的推杆和活塞，其他柱状筒内的推杆和活塞移动的距离呈相应自然数比例关系；通过推拉活塞时的位移变化，直观地表现其数学涵义；只需要将多个推杆相互固定，即可形成更大的等效活塞面积，而不需要专门制作更大面积的筒，这简化了产品制作流程，增大了设计灵活性，降低了制作成本；本实用新型装置是相对封闭的，在活塞密封无故障的情况下，可水平、倒置或其他任意角度使用，对安装和使用环境要求低，且不需要每次使用时都注入液体，可反复长期使用，具有良好的运输适应性；整个装置操作简便，可维护性高；本实用新型装置，结构简单，可将帕斯卡原理和液压千斤顶结构中的数学关系非常直观的表现出来，且本实用新型教具的用料要求低，方便教师自制桌面型教具，也可制作大型结构用于专业展示场合，更可用于商业用途，便于推广应用。
15.本实用新型一种活塞式等比例的帕斯卡原理教具，柱状筒由透明的钢化玻璃制成，机械性能好，使用安全性更高；还包括砝码，可搭配砝码使用，进一步拓展教具的表现形式。
附图说明
16.图1是背景技术提及的现有教具的结构示意图。
17.图2是本实用新型的结构示意图。
18.图3是本实用新型第一种形态的结构示意图。
19.图4是本实用新型第二种形态的结构示意图。
20.图5是本实用新型第三种形态的结构示意图。
21.图6是本实用新型第四种形态的结构示意图。
具体实施方式
22.为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的图2
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6，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。
23.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
24.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
26.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不构成对本实用新型的任何限制。
27.如图2
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图6所示，一种活塞式等比例的帕斯卡原理教具，包括密闭的水槽1、固定板2以及若干个柱状筒3，所述水槽1的后侧设有竖直设置的固定板2，所述水槽1顶面横向上设置有若干个柱状筒3，所述柱状筒3底部开口，与所述水槽1相连通；所述水槽1内装满液体，且部分液体储存于所述柱状筒3内；所述柱状筒3的数量为3个以上；所述柱状筒3由透明的钢化玻璃制成，机械性能好，使用安全性更高；
28.所述柱状筒3的顶部设置有推柄4，所述推柄4的底端固定连接有贯穿柱状筒3顶面的推杆5，所述推杆5的底端固定连接有活塞6，所述活塞6设置在所述的柱状筒3内，所述活塞6与柱状筒3的内壁紧贴且滑动设置；
29.所述推柄4上设置有通孔41，所述固定板2的高度方向上设置有多排等距孔洞21，所述通孔41与所述孔洞21相平行；孔洞21是多排且等距的具体是指，1）等距是指同一竖排，相邻两个孔洞21之间的距离相等，作用是可以反映推杆上下位移的距离；2）多排是指有多排孔洞21，方便查看不同柱状筒3内的推杆5的上下位移的距离；多排且等距的孔洞21相当于测量尺的作用；
30.还包括若干个第一连接件7；所述第一连接件7穿过通孔41将推杆5活动连接于固定板2的孔洞21上，用以防止推杆5上下位移；所述第一连接件7为固定销或螺杆；
31.还包括若干根连接杆8；其中一个柱状筒3上的推柄4通过连接杆8与另一柱状筒3上的推柄4活动连接；所述连接杆8上设置有多个第二连接件81，所述连接杆8通过第二连接件81活动连接于所述推柄4上，所述第二连接件81可以是锁扣；设置有一组相同口径的柱状筒3，柱状筒3一端采用管道互相连通，柱状筒3中安装有活塞6，各个柱状筒3里的推杆5和活塞6可通过第一连接件7固定在固定板2上，各个柱状筒3之间还可通过连接杆8相连接，推动任意一个柱状筒3内的推杆5和活塞6，其他柱状筒3内的推杆5和活塞6移动的距离呈相应自然数比例关系；通过推拉活塞6时的位移变化，直观地表现其数学涵义；只需要将多个推杆5相互固定，即可形成更大的等效活塞面积，而不需要专门制作更大面积的筒，这简化了产品制作流程，增大了设计灵活性，降低了制作成本；本实用新型装置是相对封闭的，在活塞密封无故障的情况下，可水平、倒置或其他任意角度使用，对安装和使用环境要求低，且不需要每次使用时都注入液体，可反复长期使用，具有良好的运输适应性；整个装置操作简便，可维护性高；本实用新型装置，结构简单，可将帕斯卡原理和液压千斤顶结构中的数学关系非常直观的表现出来，且本实用新型教具的用料要求低，方便教师自制桌面型教具，也可制作大型结构用于专业展示场合，更可用于商业用途，便于推广应用。
32.进一步地，本实例还包括砝码，所述砝码活动连接于固定板2或水槽1上；可搭配砝码使用，进一步拓展教具的表现形式。
33.一种活塞式等比例的帕斯卡原理教具的原理为：当其中若干柱状筒3内的推杆5和
活塞6相连时，形成一个等效活塞面积为单个活塞相应倍数的“大活塞”。此时，推动其中一个（组）活塞6，其他活塞6相应而动。
34.一种活塞式等比例的帕斯卡原理教具的若干组合方式为：
35.（1）如图3所示，标号为c、d的柱状筒3固定不动；推拉标号为a、b中的一个柱状筒3时，另一个柱状筒3的位移方向相反，距离相等，例如推拉标号为a的柱状筒3，标号为b的柱状筒3的位移方向与标号为a的柱状筒3的运动方向相反；
36.具体地，标号为c、d的柱状筒3固定不动具体是指，标号为c、d的柱状筒3分别通过第一连接件7穿过通孔41将标号为c、d的柱状筒3对应的推杆5连接于固定板2的孔洞21上，用以防止标号为c、d的柱状筒3对应的推杆5上下位移；
37.（2）如图4所示，标号为a、b的柱状筒3和标号为c、d的柱状筒3分别相连，则推拉其中一组时，另一组的位移方向相反，距离相等；
38.具体地，标号为a、b的柱状筒3相连接是指，其中标号为a的柱状筒3上的推柄4通过连接杆8与标号为b的状筒3上的推柄4连接；更具体地，连接杆8上设置有多个锁扣81，所述连接杆8的一端通过锁扣81活动连接于标号为a的柱状筒3的推柄4上，所述连接杆8的另一端通过锁扣81活动连接于标号为b的柱状筒3的推柄4上；
39.（3）如图5所示，标号为d的柱状筒3固定不动，标号为b、c的柱状筒3相连，推拉标号为a的柱状筒3时，标号为b、c的柱状筒3的位移方向相反，且标号为b、c的柱状筒3的位移距离是标号为a的柱状筒3的位移距离的一半；
40.（4）如图6所示，标号为b、c、d的柱状筒3相连成一组，推拉标号为a的柱状筒3时，标号为b、c、d的柱状筒3的位移方向与标号为a的柱状筒3的位移方向相反，且标号为b、c、d的柱状筒3的位移距离是标号为a的柱状筒3的位移距离的三分之一；
41.具体地，标号为b、c、d的柱状筒3相连成一组是指，标号为b、c的柱状筒3之间通过一根连接杆8相连接，标号为c、d的柱状筒3之间通过另一根连接杆8相连接，使得标号为b、c、d的柱状筒3相连成一组。
42.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。