一種教學用的能量轉(zhuǎn)換演示裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于教學演示用具領域，具體涉及一種教學用的能量轉(zhuǎn)換演示裝置。
【背景技術】
[0002]曾經(jīng)或現(xiàn)在是學生的我們，在對物理學習過程中，需要學習一些基本的物理學定律，如牛頓第一、第二、第三定律，動量守恒定律，“能量守恒定律”等。
[0003]例如“能量守恒定律”指出能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中其總量保持不變。
[0004]“能量守恒定律”是我們認識自然科學規(guī)律非常重要的一個定理，從而避免將來從事科學研究或做發(fā)明創(chuàng)造、申請專利的我們?nèi)ラ_發(fā)制作類似“永動機”的荒謬事情，所以有必要在教學中通過相關的演示裝置對學生進行能量轉(zhuǎn)換的演示，以便于學生更好的理解“能量守恒定律”。
[0005]在教學實踐活動中，現(xiàn)有的關于能量轉(zhuǎn)換的演示用具過于單一，例如常見的彈性碰撞實驗等，雖然其趣味性與直觀性很好，但是能量的形式是多種多樣的，傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換演示用具的演示范圍過于狹隘，對教師的教學和學生對能量轉(zhuǎn)換的充分理解具有局限性，有必要讓學生們認識到其他的能量轉(zhuǎn)換形式，例如電、磁、熱量等不僅是一種能量形式，它們之間也可以轉(zhuǎn)化，也可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，并且這些轉(zhuǎn)化都符合“能量守恒定律”。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)的關于能量轉(zhuǎn)換的演示用具過于單一，演示用具的演示范圍過于狹隘，對教師的教學和學生對能量轉(zhuǎn)換的充分理解具有局限性的問題。
[0007]為此，本實用新型提供了一種教學用的能量轉(zhuǎn)換演示裝置，包括直流電源、電磁鐵、第一電能表，它們依次串聯(lián)構(gòu)成回路；還包括透明直管，所述透明直管內(nèi)放置有永磁鐵，所述電磁鐵放置于所述透明直管底部。
[0008]該演示裝置還包括依次串聯(lián)的第二電能表、可調(diào)電阻，它們并聯(lián)于所述電磁鐵兩端。
[0009]所述直流電源和所述電磁鐵之間還連接有跳閘保護裝置。
[0010]所述透明直管的管體上設有刻度標識。
[0011]所述透明直管的材料為透明玻璃。
[0012]所述直流電源為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。
[0013]所述第一電能表與第二電能表為數(shù)字電能表。
[0014]所述可調(diào)電阻為滑線變阻器。
[0015]所述跳閘保護裝置為空氣開關。
[0016]該演示裝置還配備有紅外線速度檢測儀，用于檢測永磁鐵的移動速度。
[0017]本實用新型的有益效果：
[0018]I)通過這種教學用的能量轉(zhuǎn)換演示裝置進行教學工作的演示，豐富了傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換演示用具的演示范圍，有利于教師的教學和學生對能量轉(zhuǎn)換形式的充分理解，如通過第一電能表的直觀可讀性，電磁鐵位移變動的形象化，從另一種演示方式來認識能量的形式以及能量的轉(zhuǎn)化和“能量守恒定律”。
[0019]2)本實用新型通過進一步引入第二電能表、可調(diào)電阻，再次豐富了傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換演示用具的演示范圍，有利于教師的教學和學生對能量轉(zhuǎn)換形式的充分理解。
[0020]3)本實用新型采用的跳閘保護裝置為空氣開關，保證可靠性的同時降低使用維護成本。
[0021]4)本實用新型在透明直管的管體上設有刻度標識，從而省去用量尺測量永磁鐵的位移高度，可以直接從透明直管管體上讀出位移距離，從而簡化該演示裝置。
[0022]5)本實用新型采用的透明直管的材料為透明玻璃，利用玻璃的光滑特性，盡量減少電磁鐵上升時遇到的阻力，從而保證得到相對比較精確的測量結(jié)果，有利于教師的教學演示。
[0023]6 )本實用新型采用的第一電能表與第二電能表為數(shù)字電能表，采用數(shù)字電能表可以更精確的顯示電能消耗的數(shù)值，可以提高實驗數(shù)據(jù)的精確度，有利于教師的教學演示。
[0024]7)本實用新型采用的可調(diào)電阻為滑線變阻器，其結(jié)構(gòu)簡單且使用維護成本也低。
[0025]8)本實用新型采用紅外線速度檢測儀檢測永磁鐵的移動速度，可以提高實驗數(shù)據(jù)的精確度，有利于教師的教學演示。
[0026]以下將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0027]圖I是本實用新型第一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2是本實用新型第二種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3是本實用新型的電磁鐵產(chǎn)生位移差的示意圖。
[0030]附圖標記說明：I、直流電源；2、電磁鐵；3、直管；4、永磁鐵；5、第一電能表；6、第二電能表；7、可調(diào)電阻；8、跳閘保護裝置；9、紅外線速度檢測儀。
【具體實施方式】
[0031]實施例I :
[0032]如圖I所示，本實用新型提供了一種教學用的能量轉(zhuǎn)換演示裝置，包括直流電源
I、電磁鐵2、第一電能表5，它們依次串聯(lián)構(gòu)成回路；還包括透明直管3，所述透明直管3內(nèi)放置有永磁鐵4，所述電磁鐵2放置于所述透明直管3底部。
[0033]參照圖1，本實用新型工作原理如下：將直管3豎直放置固定后，開啟電源開關S后，直流電源I對電磁鐵2供電從而勵磁產(chǎn)生磁場，電磁鐵2磁極的一端對應于永磁鐵4磁極的一端，通過使電磁鐵2產(chǎn)生與圖I中永磁鐵4底端磁場極性相同的磁場，通過磁場“同性相斥”原理產(chǎn)生對永磁鐵4向上的舉升推力，當舉升推力達到永磁鐵4的自重力以上后，根據(jù)牛頓第二定理，此時永磁鐵4收到的合力方向向上，永磁鐵4會從直管3底部開始沿直管內(nèi)路徑向上移動產(chǎn)生位移，該直管3內(nèi)腔形狀與永磁鐵4外形可以做成相配合的形狀，比如直管3、永磁鐵4都是圓柱形，從而有利于永磁鐵4移動時的導向作用，參照圖3所示，例如永磁鐵4緩慢（即可以忽略其上升的速度）上升到圖中位置，在豎直方向產(chǎn)生的位移高度為h (可以用量尺測量其高度)，該永磁鐵4的質(zhì)量為m (可以提前稱重)，重力加速度為g，那么該位置永磁鐵4產(chǎn)生的重力勢能為Ep=mgh，同時相對應的第一電能表5的電能損耗讀數(shù)可以直接讀出，假定為W=X千瓦時/kW. h,然后將重力勢能的能量單位與電能單位千瓦時都劃算為通用能量單位焦耳的話，會得到重力勢能為Ep近似等于電能消耗W，實際的精確測量數(shù)據(jù)重力勢能為Ep會小于電能消耗W，畢竟有電源內(nèi)阻、連接導線電阻、磁場損耗等一些能量的消耗，眾所周知，能量的傳遞效率都難以達到100%，實際演示中只能盡量接近理想化的實驗。
[0034]本實用新型的演示裝置主要是在教學中向?qū)W生展示電能轉(zhuǎn)化為重力勢能的過程，同時展示了電磁鐵2通過磁力對永