一种热学实验教学演示装置的制作方法

1.本发明涉及教学演示仪器领域，更具体的，涉及一种热学实验教学演示装置。


背景技术：

2.教学是教师的教和学生的学所组成的一种人类特有的人才培养活动；通过这种活动，教师有目的、有计划、有组织地引导学生学习和掌握文化科学知识和技能，促进学生素质提高。
3.物体的吸热和散热是物理课中其中一节，目前，对于物体的吸热过程，大多是采用酒精灯外加温度计的方式进行实验，材料相对简单，实验趣味性不足，且实验过程中的对比数据不足，无法进行充分的展现与教学，不能为学生提供深刻的记忆，效果不佳，有待改进。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种热学实验教学演示装置，其结构新颖，可提供多种不同的实验条件，满足多种不同实验的对比因素，进行充分的展现及教学，提高实验的趣味性，为学生留下深刻的记忆，从而实现有效的教学效果。
5.为达此目的，本发明采用以下的技术方案：
6.本发明提供了一种热学实验教学演示装置，包括底座，垂直固定设于底座顶面的立板，立板的中部固定设有隔板，隔板将底座的上方分为两个实验演示区；各实验演示区内安装有显示屏、计时器、测温探头、灯体、旋转塔体、样品放置台；显示屏及计时器安装在立板上；灯体位于旋转塔体的上方，样品放置台设于旋转塔体的下方、且轴线重合，样品放置台转动设于底座的顶面，测温探头设于样品放置台的一侧；灯体发出的光线可穿过旋转塔体后、投射至样品放置台上；灯体用以模拟热光源；旋转塔体用以改变灯体的投射光线、以满足不同实验的光线要求；旋转塔体的顶面安装有托板，托板的顶面安装有恒温电热板；样品放置台可放置多种样品、以满足不同的实验材料要求；测温探头用以检测样品放置台上样品的温度；显示屏用以显示测试温度；计时器用以记录并显示测试时长。
7.在本发明较佳的技术方案中，旋转塔体包括支撑杆，套设在支撑杆上的第一转盘、第二转盘、第三转盘，套设安装在支撑杆上的多个托件，第一转盘、第二转盘、第三转盘设于相邻的两托件之间，并形成转动卡点配合；第一转盘上嵌设安装有凹透镜及凸透镜，第一转盘上设有用以直接透光的第一通孔，凹透镜、凸透镜、第一通孔均与转动卡点的位置对应；第二转盘上嵌设安装至少两块透光镜片，透光镜片的透光率不同，第二转盘上设有用以直接透光的第二通孔，透光镜片及第二通孔均与转动卡点的位置对应；第三转盘上嵌设安装有至少两块滤光镜片，滤光镜片的滤光颜色不同，第三转盘上设有用以之间透光的第三通孔，滤光镜片、第三通孔均与转动卡点的位置对应。
8.在本发明较佳的技术方案中，托件的顶部安装有多个第一弹簧卡珠，多个第一弹簧卡珠绕托件的轴线呈圆周阵列分布，第一转盘、第二转盘、第三转盘的底面对应凹设有多
个第一凹面槽，第一凹面槽与第一弹簧卡珠之间形成转动卡点配合。
9.在本发明较佳的技术方案中，第一通孔、第二通孔、第三通孔的孔径一致；灯体为柱状的聚光灯结构，灯体的外径小于第一通孔的孔径，且灯体的长度大于相邻两托件之间的最大间距。
10.在本发明较佳的技术方案中，支撑杆的底端外壁设有螺纹，底座的顶面固定设有支撑管，支撑管的内壁设有螺纹，支撑杆的底端与支撑管螺纹连接配合；底座的顶面对应支撑管开设有通孔，支撑杆的底面凹设有卡槽，通孔的底部安装有卡块，卡块的顶端插入卡槽内、形成防转动锁定。
11.在本发明较佳的技术方案中，样品放置台的中部开设有第四通孔，第四通孔的孔径与支撑管的外径适配，样品放置台转动套设于支撑管的外侧；底座的顶面固定设有多个限位块，限位块绕支撑管的轴线呈圆周阵列分布，限位块靠近支撑管的壁面为弧形面、且与样品放置台的外壁形状适配，限位块的顶面通过螺钉安装有压块，压块朝样品放置台的中心一侧延伸，压块的底面安装有万向球轴承，万向球轴承的滚珠抵持样品放置台的顶面滑动；样品放置台的顶面固定设有多个凸管，多个凸管绕样品放置台的圆心呈圆周阵列分布，凸管用以放置盛放杯。
12.在本发明较佳的技术方案中，样品放置台的底面对应多个凸管设有多个第二凹面槽，底座的顶面对应第二凹面槽嵌设安装有多个第二弹簧卡珠，样品放置台的底面与底座的顶面形成转动卡点配合。
13.在本发明较佳的技术方案中，样品放置台顶面于各凸管的中心处固定安装有磁铁块，磁铁块的顶部突出于底座的顶面，盛放杯为铁质结构、且底面对应凹设有沉槽，沉槽与磁铁块的顶面形状适配、且磁吸配合。
14.在本发明较佳的技术方案中，盛放杯的顶部外壁固定设有延伸环。
15.本发明的有益效果为：
16.本发明提供了一种热学实验教学演示装置，其结构新颖，具有两个实验演示区，各实验演示区内安装有显示屏、计时器、测温探头、灯体、旋转塔体、样品放置台，可方便两侧进行对比实验，方便及时的反馈对比实验数据，也可进行同步的对比实验，提高效率；其中，采用灯体作为热光源，可模拟光照供热的效果，并设有恒温电热板，提供不同的热源，方便进行对比；而旋转塔体用以改变灯体的投射光线，如通过透光率不同的透光镜片得到不同强弱的光线，通过不同颜色的滤光镜片单一透过某种色光，通过凸透镜及凹透镜实现聚光及散光效果，从而满足不同实验的光线要求，也可以作为简单光学实验器具；样品放置台可放置多种样品，如水、油、沙粒、盐粒等物料，以满足不同的实验材料要求；整体结构的设计与配合，可提供多种不同的实验条件，满足多种不同实验的对比因素，进行充分的展现及教学，提高实验的趣味性，为学生留下深刻的记忆，从而实现有效的教学效果。
附图说明
17.图1是本发明的具体实施例中提供的一种热学实验教学演示装置的结构示意图；
18.图2是本发明的具体实施例中提供的旋转塔体的结构示意图；
19.图3是本发明的具体实施例中提供的支撑杆、托件、第三转盘的配合结构示意图；
20.图4是本发明的具体实施例中提供的样品放置台与底座的配合结构示意图；
21.图5是本发明的具体实施例中提供的样品放置台的正反面结构示意图；
22.图6是本发明的具体实施例中提供的第一转盘的正反面结构示意图；
23.图7是本发明的具体实施例中提供的第二转盘的正反面结构示意图；
24.图8是本发明的具体实施例中提供的第三转盘的正反面结构示意图。
25.图中：
26.100、底座；110、立板；120、隔板；130、实验演示区；140、支撑管；150、限位块；160、压块；170、万向球轴承；180、第二弹簧卡珠；210、显示屏；220、计时器；230、测温探头；240、灯体；300、旋转塔体；310、第一转盘；311、凹透镜；312、凸透镜；313、第一通孔；320、第二转盘；321、透光镜片；322、第二通孔；330、第三转盘；331、滤光镜片；332、第三通孔；340、支撑杆；341、卡槽；350、托件；351、第一弹簧卡珠；360、第一凹面槽；400、样品放置台；410、第四通孔；420、凸管；430、第二凹面槽；440、磁铁块；510、托板；520、恒温电热板；600、卡块；700、盛放杯；710、延伸环。
具体实施方式
27.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
28.如图1所示，本发明的具体实施例中公开了一种热学实验教学演示装置，包括底座100，垂直固定设于底座100顶面的立板110，立板的中部固定设有隔板120，隔板将底座的上方分为两个实验演示区130，方便进行分区对比实验；各实验演示区130内安装有显示屏210、计时器220、测温探头230、灯体240、旋转塔体300、样品放置台400；显示屏210及计时器220安装在立板110上；灯体240位于旋转塔体300的上方，样品放置台400设于旋转塔体300的下方、且轴线重合，样品放置台400转动设于底座100的顶面，测温探头230设于样品放置台400的一侧；灯体240发出的光线可穿过旋转塔体300后、投射至样品放置台400上；底座的内部安装有控制器，显示屏、计时器、测温探头、灯体均与控制器电连接，测温探头通过弹簧连接线与控制器连接，测温探头呈l形状结构；控制器对应两实验演示区安装有多个操控按钮，用以控制对应的电器件；灯体240用以模拟热光源；旋转塔体300用以改变灯体240的投射光线、以满足不同实验的光线要求；旋转塔体300的顶面安装有托板510，托板510的顶面安装有恒温电热板520；样品放置台400可放置多种样品、以满足不同的实验材料要求；测温探头230用以检测样品放置台400上样品的温度；显示屏210用以显示测试温度；计时器220用以记录并显示测试时长；计时器上设有启动按钮及清零按钮。
29.上述的一种热学实验教学演示装置，其结构新颖，具有两个实验演示区，各实验演示区内安装有显示屏、计时器、测温探头、灯体、旋转塔体、样品放置台，可方便两侧进行对比实验，方便及时的反馈对比实验数据，也可进行同步的对比实验，提高效率；其中，采用灯体作为热光源，可模拟光照供热的效果，并设有恒温电热板，提供不同的热源，方便进行对比；而旋转塔体用以改变灯体的投射光线，如通过透光率不同的透光镜片得到不同强弱的光线，通过不同颜色的滤光镜片单一透过某种色光，通过凸透镜及凹透镜实现聚光及散光效果，从而满足不同实验的光线要求，也可以作为简单光学实验器具；样品放置台可放置多种样品，如水、油、沙粒、盐粒等物料，以满足不同的实验材料要求；整体结构的设计与配合，可提供多种不同的实验条件，满足多种不同实验的对比因素，进行充分的展现及教学，提高实验的趣味性，为学生留下深刻的记忆，从而实现有效的教学效果。
30.进一步地，如图2所示，旋转塔体300包括支撑杆340，套设在支撑杆340上的第一转盘310、第二转盘320、第三转盘330，套设安装在支撑杆340上的多个托件350，第一转盘、第二转盘、第三转盘设于相邻的两托件之间，并形成转动卡点配合，在转动转盘时出现卡点转动的触感，以便提醒转动到位，从而方便多个转盘之间实现对位；如图6所示，第一转盘310上嵌设安装有凹透镜311及凸透镜312，第一转盘310上设有用以直接透光的第一通孔313，凹透镜、凸透镜、第一通孔均与转动卡点的位置对应；第一转盘上两第一通孔及两第一安装孔，两第一通孔关于第一转盘的中心对称设置，两第一安装孔关于第一转盘的中心对称设置，第一通孔及第一安装孔的轴线绕第一转盘的中心呈圆周阵列分布，凹透镜及凸透镜分别安装在两个第一安装孔处；该结构设计，可通过转动第一转盘而提供凹透镜、凸透镜、第一通孔；其中，凸透镜用以进一步增强聚光，使得光线更为的集中；凹透镜则可用以分散、扩散光线；可用以展现教学、以说明凹透镜及凸透镜的成像原理；第一通孔则可用以光线的直接穿过，不对光线进行改变；需要说明的是，在进行展示使用时，可在第一转盘的下方进行插入一块黑色的纸板，可更好的显示聚光及散光效果，也可通过两组对比，说明物料在聚光及散光的情况下的吸热情况，增加实验对比的效果；另外要说明的是，当底部物料需要进行较强的集中光线进行演示时，也可将第一转盘摆动至凸透镜与灯体对应的部位。
31.如图7所示，第二转盘320上嵌设安装至少两块透光镜片321，透光镜片321的透光率不同，第二转盘320上设有用以直接透光的第二通孔322，透光镜片及第二通孔均与转动卡点的位置对应；第二转盘上一个第二通孔及三第二安装孔，第二通孔及第二安装孔的轴线绕第二转盘的中心呈圆周阵列分布，多块透光镜片分别安装在三个第二安装孔处；
32.该结构设计，可通过转动第二转盘而提供不同透光率的透光镜片，从而改变光线的强弱，以对比不同强弱光线对物料的加热效果，从而反映物料对不同强弱光线的吸热效果，增加一组对比的实验数据及展现；第二通孔则可用以光线的直接穿过，不对光线进行改变。
33.如图8所示，第三转盘330上嵌设安装有至少两块滤光镜片331，滤光镜片331的滤光颜色不同，第三转盘330上设有用以之间透光的第三通孔332，滤光镜片、第三通孔均与转动卡点的位置对应；第三转盘上一个第三通孔及三第三安装孔，第三通孔及第三安装孔的轴线绕第三转盘的中心呈圆周阵列分布，多块滤光镜片分别安装在三个第三安装孔处；
34.该结构设计，可通过转动第三转盘而提供不同滤过颜色的滤光镜片，通过不同颜色的滤光镜片单一透过某种色光，使得灯体发出的白光进行变色、显出内部夹带的特定光色，进一步增加实验的扩展教学；需要说明的是，在实验过程中，可采用光学三棱镜对灯体发出的光线进行
‘
彩虹实验’，用以说明灯体发出的白光原是由多种色彩组合的复合光，以便说明滤光的原理及效果；第三通孔则可用以光线的直接穿过，不对光线进行改变。
35.第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔、第一通孔、第二通孔、第三通孔的圆心到支撑杆轴线的距离一致，可方便光线顺利的贯穿多个通孔直达样品放置台处；第一通孔313、第二通孔322、第三通孔332的孔径一致；灯体240为柱状的聚光灯结构，灯体的外径小于第一通孔的孔径，且灯体的长度大于相邻两托件之间的最大间距；可通过调节灯体的位置，可使得灯体可至少贯穿两块转盘，从而使得灯体更靠近对应的转盘，方便照射；
36.需要说明的是，灯体通过支架安装在立板的顶部，且支架可进行升降及摆动调节，该支架可于市面上直接采购使用；摆动调节功能，主要用以部分材料放置在恒温发热板顶
面进行光照试验时，便于操作；比如，在两恒温发热板的顶面分别放置铁片和纸片，用以对比两种材料的吸热情况时，需要将灯体靠近铁片及纸片的位置，方便物料进行吸热。
37.进一步地，如图3所示，托件350的顶部安装有多个第一弹簧卡珠351，多个第一弹簧卡珠351绕托件350的轴线呈圆周阵列分布，第一转盘、第二转盘、第三转盘的底面对应凹设有多个第一凹面槽360，多个第一凹面槽之间通过第一弧形槽连通，第一凹面槽360与第一弹簧卡珠351之间形成转动卡点配合；该结构设计，通过第一弹簧卡珠、第一凹面槽、第一弧形槽之间配合，不影响转盘的正常转动，在转动的过程，当第一凹面槽移动至第一弹簧卡珠部位时，第一弹簧卡珠弹起，提供转动卡点的触感，从而提醒转盘转动到位，方便进行卡位及对位，便于操作。
38.进一步地，如图4所示，支撑杆340的底端外壁设有螺纹，底座100的顶面固定设有支撑管140，支撑管140的内壁设有螺纹，支撑杆的底端与支撑管螺纹连接配合；方便支撑杆的安装，从而便于整个旋转塔体的拆装；底座100的顶面对应支撑管开设有通孔，支撑杆340的底面凹设有卡槽341，通孔的底部安装有卡块600，卡块600的顶端插入卡槽341内、形成防转动锁定；卡槽为棱柱槽结构，卡块的顶部与卡槽形状适配，卡块的底部通过螺钉固定在底座上，卡块插入卡槽内、可防止支撑杆发生转动。
39.进一步地，如图4、图5所示，样品放置台400的中部开设有第四通孔410，第四通孔410的孔径与支撑管140的外径适配，样品放置台400转动套设于支撑管140的外侧；
40.底座100的顶面固定设有多个限位块150，限位块150绕支撑管140的轴线呈圆周阵列分布，限位块150靠近支撑管140的壁面为弧形面、且与样品放置台400的外壁形状适配，限位块150的顶面通过螺钉安装有压块160，压块160朝样品放置台的中心一侧延伸，压块160的底面安装有万向球轴承170，万向球轴承170的滚珠抵持样品放置台400的顶面滑动；样品放置台的底面固定设有凸环，凸环靠近样品放置台的边缘设置，底座的顶面对应设有环形槽，凸环转动卡于环形槽内；该结构设计可对样品放置台的转动形成限定，有效防止样品放置台在转动过程中出现松脱偏离的问题；样品放置台400的顶面固定设有多个凸管420，多个凸管420绕样品放置台400的圆心呈圆周阵列分布，凸管420用以放置盛放杯700，多个盛放杯可用以放置不同的材料，以试验不同的实验材料对实验的效果，进一步的拓展实验，加强印象；凸管轴线到支撑管轴线的距离与第一安装孔圆心到支撑杆轴线的距离一致，确保光线可准确的投放至盛放杯处，对物料进行有效的光线照射；
41.需要说明的是，凸管的数量优选为6个，在实验过程中，六个盛放杯分布用以放置水、油、白沙、黄沙、盐、染色后的黑沙，形成多组的对比实验，满足不同状态、不同颜色物料吸热及散热情况的对比实验。
42.进一步地，样品放置台400的底面对应多个凸管420设有多个第二凹面槽430，多个第一凹面槽之间通过第一弧形槽连通，底座100的顶面对应第二凹面槽430嵌设安装有多个第二弹簧卡珠180，样品放置台400的底面与底座100的顶面形成转动卡点配合；该结构设计，通过第二弹簧卡珠、第二凹面槽、第二弧形槽之间配合，不影响样品放置台的正常转动，在转动的过程，当第二凹面槽移动至第二弹簧卡珠部位时，第二弹簧卡珠弹起，提供转动卡点的触感，从而提醒样品放置台转动到位，方便进行卡位及对位，便于操作；并且，需要说明的是，两个第二弹簧卡珠及两第一弹簧卡珠位置对应，且其中一侧与灯体的位置对应。
43.进一步地，样品放置台400顶面于各凸管420的中心处固定安装有磁铁块440，磁铁
块440的顶部突出于底座100的顶面，盛放杯700为铁质结构、且底面对应凹设有沉槽，沉槽与磁铁块的顶面形状适配、且磁吸配合，即可方便盛放杯的取放，也可为其提供较为稳定的固定效果，防止轻易的松脱。
44.进一步地，盛放杯700的顶部外壁固定设有延伸环710，方便盛放杯的抓取。
45.本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。