CN216486928U - 用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置。本实用新型包括电子天平、电子数显温度计和电热装置；所述电热装置上设有容器，容器上活动连接密封件，密封件中设有注射器；所述电子数显温度计的探针穿过密封件后设于容器中。本实用新型具有实验误差小，安全性好，操作简单，实验现象更加直观等优点。

Description

用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置

技术领域

本实用新型涉及教学用具技术领域，特别是用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置。

背景技术

教科版小学科学五年级下册第二单元第二课是《给冷水加热》，该课主要是由两个部分组成，分别是给塑料袋里的冷水加热和研究水在变热过程中的变化。该课的实验教学的目标是需要教师引导孩子们从影响物体在水中沉浮的因素去分析水加热后产生的变化，从而设计实验，观察水受热后重量和体积是否发生了变化。

为了验证水在变热的过程中重量和体积的变化，本课教材第二部分设计了两个实验：实验一，研究水在变热过程中的重量变化；实验二，研究水水在变热过程中的体积变化，然后由以上实验得出了水在变热的过程中重量不变、体积增大了，但是在长期的实验教学的过程中，发现孩子们按照教材上的方法进行实验操作的时候存在着很多的问题，如：

问题1：盘天平的不易规范操作。托盘天平在使用过程中，由于使用者的操作、观察方法等人为原因，容易造成实验数据存在较大的误差。

问题2：试管在酒精灯上的加热方法以及酒精灯的存在安全隐患。将试管放在酒精灯上加热时，试管夹应夹住离试管口三分之一处，要先给试管预热，同时要用酒精灯的外焰加热，由于参与实验的孩子较多，在操作过程中，孩子们不一定会按照严格的实验方法和步骤去使用酒精灯加热试管，孩子们往往会因为好奇而将试管加热的时间过长，从而存在安全隐患。

问题3：让试管里面没有空气的操作困难。要控制试管里面不能有空气，在用气球皮密封试管口时要仔细密封，在教学的过程中比较好的方法是把整支试管完全浸没在水中，然后在水中用气球皮把试管口密封后再用橡皮筋扎紧，但是在密封的过程中，学生往往密封得不够好，多少都会有气泡，从而影响实验的严谨性。

由于上述问题的存在，如按照教材上的原实验继续教学，不仅孩子们操作起来比较繁琐，效力低，且在一堂课的时间里是完不成实验教学目标的。为了使课堂教学更高效，使实验现象更明显并且提高学生操作时的安全性。有必要对教材上的实验装置进行改进及创新。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置。本实用新型具有实验误差小，安全性好，操作简单，实验现象更加直观等优点。

本实用新型采用如下技术方案实现发明目的：

一种用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，包括电子天平、电子数显温度计和电热装置；所述电热装置上设有容器，容器上活动连接密封件，密封件中设有注射器；所述电子数显温度计的探针穿过密封件后设于容器中。

前述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置中，所述电热装置是电热锅。

前述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置中，所述电热装置和容器之间设有石棉网。

前述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置中，所述容器是锥形瓶；所述密封件是橡皮塞。

前述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置中，还包括底座；所述电子天平、电子数显温度计和电热装置设于底座上。

前述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置中，所述电子数显温度计包括电子数显主体，电子数显主体连接数据线一，数据线一连接数据线接头一，数据线接头一连接数据线接头二，数据线接头二连接数据线二，数据线二连接探针。

前述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置中，所述底座上设有数据线支架；所述电子数显主体设于底座上，所述数据线接头一的一端设于底座中，另一端从底座的顶部穿出后固定在数据线支架上。

前述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置中，所述电热装置的电源线从底座的顶部穿入底座后连接带漏电保护的插线板，带漏电保护的插线板的插头设于底座外。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型将教材实验上的托盘天平改为用电子天平，使操作更简便、可以减小人为造成的实验误差并且可节约实验时间。

2、本实用新型实用新了更高效、更安全且均匀发热的电热装置来代替酒精灯，并通过漏电保护装置的插线板保障实验过程的安全性。

3、本实用新型将教材实验中的气球皮密封试管的装置改为用锥形瓶连接一毫升注射器，注射器本身密封性很好，注射器头端与橡皮塞连接后密封性也很好，相比于用胶圈绑筋气球皮的密封方式，本实用新型的密封性更好，操作也更简单，并且当水受热膨胀后，注射器的活塞自然向上移动，能很明显的观察到水受热后体积增大的实验现象。

4、本实用新型用电子数显温度计代替教材实验中的温度计，无需时刻从温度计上读取数据，既避免读数误差，也使对水温的变化的观察更加的可视和直观。

5、本实用新型装置是可重复使用的，相比于教材不会存在气球皮等消耗物，更加的环保。

6、本实用新型通过电子数显温度计和注射器的设计，可更加直观的表现出水加热过程的温度变化和体积变化，更能体现科学实验教学的严谨。

7、本实用新型除了用于《给冷水加热》实验，还可以用于《液体的热胀冷缩》实验和《空气的热胀冷缩》实验，且实验过程可将液体和空气的温度变化和体积变化变为可视，相比较教材原实验更科学更严谨。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是探针的连接结构示意图。

附图标记：1-电子天平；2-电子数显温度计；3-电热装置；4-容器；5- 密封件；6-注射器；7-探针；8-底座；9-电子数显主体；10-数据线一；11- 数据线接头一；12-数据线接头二；13-数据线二；14-数据线支架；15-插头。

具体实施方式

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

实施例。一种用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，结构如图1-2所示，包括电子天平1、电子数显温度计2和电热装置3；所述电热装置3上设有容器4，容器4上活动连接密封件5，密封件5中设有注射器6；所述电子数显温度计2的探针7穿过密封件5后设于容器4中。

所述电热装置3是电热锅。

所述电热装置3和容器4之间设有石棉网。

所述容器4是锥形瓶；所述密封件5是橡皮塞。

还包括底座8；所述电子天平1、电子数显温度计2和电热装置3设于底座8上。

所述电子数显温度计2包括电子数显主体9，电子数显主体9连接数据线一10，数据线一10连接数据线接头一11，数据线接头一11连接数据线接头二12，数据线接头二12连接数据线二13，数据线二13连接探针7。

所述底座8上设有数据线支架14；所述电子数显主体9设于底座8上，所述数据线接头一11的一端设于底座8中，另一端从底座8的顶部穿出后固定在数据线支架14上。数据线接头一11通过扎带即可固定在数据线支架 14上。

所述电热装置3的电源线从底座8的顶部穿入底座8后连接带漏电保护的插线板，带漏电保护的插线板的插头15设于底座8外。

上述所有部件均为现有产品和简易制作的常见结构，如：电子天平1、电子数显温度计2和电热装置3都是现有装置，买来直接可用的；电子数显温度计2可用上电池的或是插头插电的均可，带插头的话，将插头插在带漏电保护的插线板上即可；数据线支架14用木条或铁丝制作均可；底座8用木板制作为空心结构即可，如盒子的形状。

上述是装置结构和部分功能描述，实际进行实验时，进一步优选按照如下方法进行材料准备和装置制作。

1、主要材料准备

材料包括：木板(用于制作底座)、电子天平1台、250mL锥形瓶1只 (容器)、1mL注射器1只、电子数显温度计1个、橡皮塞1个(需根据数字温度计的数据线和注射器粗细打两个孔)、分体可调式多用电热锅1个(电热装置)、石棉网1张、砝码1盒、带漏电保护的插线板1个、装有冷水的水槽一个(用于后续冷却加热后的锥形瓶和石棉网)。

2、装置的主要制作步骤

(1)在木板底座上固定好电热装置，再固定好电子数字显示温度计。

(2)将橡皮塞按照电子数显温度计的数据线和注射器粗细打两个孔，并将电子数显温度计的探针(温度传感器)一端插过橡皮塞使探针端部处于锥形瓶内，探针与橡皮塞孔之间出现空隙的位置用硅胶密封。

(3)为了方便取下橡皮塞，在离橡皮塞约10厘米处电子数显温度计的数据线上做一个接口(数据线接头一11和数据线接头二12)，使数据线分为(数据线一10和数据线二13)可通过接口连接、断开。

(4)组装好锥形瓶、橡皮塞以及1毫升注射器。

(5)将分体可调式多用电热锅的插头插入带漏电保护的插线板，带漏电保护的插线板的插头从底座穿出(设置方式优选在底座上设置插线板的电源线接口)。

组成的装置如图1所示。

本实用新型按照上述结构特点、材料和步骤组装完成后，做实验的使用方法和工作原理如下：

一、做《给冷水加热》实验

1、将锥形瓶装满水，瓶口用加工好的橡皮塞塞紧，再将注射器插在活塞上孔，擦干装置外部的水，操作时注意瓶子里面不能有空气；

2、打开电子天平的电源开关，用镊子取10克标准砝码测试电子天平是否称量准确，如不准确进行调试或更换电子天平；

3、将锥形瓶轻轻放在电子天平上，测量并记录此时锥形瓶的重量；

4、将石棉网放在分体可调式多用电热锅的电加热盘上，将锥形瓶放在石棉网上，连接电子数显温度计的接口(将数据线接头二12插入数据线接头一11中)，读出并记录此时水的温度、注射器中水面的刻度；

5、打开分体可调式多用电热锅的开关到最大，持续加热两分钟，同时观察注射器活塞以及温度计的变化；

6、两分钟后，关掉分体可调式多用电热锅的开关，记录下水的温度、注射器中活塞移动的刻度；

7、取下电子数显温度计的插头，将锥形瓶再次放在电子天平上称量，并记录称量结果；

8、将锥形瓶放到水槽中冷却一分钟，观察注射器活塞的变化，同时记录活塞移动的刻度。

以下是发明人使用本实用新型实际教学时的记录:

1、打开电子天平的开关，将连接好一毫升注射器的锥形瓶轻轻放在电子天平上称量，记录下加热前的重量；

2、连接好温度传感器的接口，记录下此时水的温度和注射器活塞的刻度。

3、将锥形瓶轻轻放在电加热盘上，持续加热一分钟，(为了节约教学时间，电加热盘已提前预热的)在观察的过程中，水受热后会膨胀，注射器的活塞就会向上移动，这时告诉孩子们，说明水在受热后体积是增大的；

4、加热一分钟后，再次记录下水的温度和活塞移动的高度，断开接口，在次将锥形瓶轻轻放在电子天平上称量，记录下加热后装置的重量，从前后数据(实际数据一致)的对比，这是可以告诉孩子们，水在变热的过程中重量不会发生变化。

所以，通过本实用新型装置，可以很好的教学《给冷水加热》的课程，并得出水在变热过程中体积会变大但重量不会变的结论。

实验数据的记录可以通过下表1进行。

表1-给冷水加热实验记录表

(备注：此实验结论不考虑0℃及以下的情况)

二、做《液体的热胀冷缩》实验

和做《给冷水加热》实验一样，将锥形瓶装满液体，然后拔出注射器的活塞，锥形瓶放在电加热盘上加热，同时连接好数字显示温度计的接口，就可以用于第二单元第三课《液体的热胀冷缩》实验。

三、做《空气的热胀冷缩》实验

用注射器连接空的锥形瓶，再放在电加热盘上加热，同时连接好数字显示温度计的接口，就可以用于第二单元第四课《空气的热胀冷缩》实验.

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，其特征在于：包括电子天平(1)、电子数显温度计(2)和电热装置(3)；所述电热装置(3)上设有容器(4)，容器(4)上活动连接密封件(5)，密封件(5)中设有注射器(6)；所述电子数显温度计(2)的探针(7)穿过密封件(5)后设于容器(4)中。

2.根据权利要求1所述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，其特征在于：所述电热装置(3)是电热锅。

3.根据权利要求1所述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，其特征在于：所述电热装置(3)和容器(4)之间设有石棉网。

4.根据权利要求1所述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，其特征在于：所述容器(4)是锥形瓶；所述密封件(5)是橡皮塞。

5.根据权利要求1所述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，其特征在于：还包括底座(8)；所述电子天平(1)、电子数显温度计(2)和电热装置(3)设于底座(8)上。

6.根据权利要求5所述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，其特征在于：所述电子数显温度计(2)包括电子数显主体(9)，电子数显主体(9)连接数据线一(10)，数据线一(10)连接数据线接头一(11)，数据线接头一(11)连接数据线接头二(12)，数据线接头二(12)连接数据线二(13)，数据线二(13)连接探针(7)。

7.根据权利要求6所述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，其特征在于：所述底座(8)上设有数据线支架(14)；所述电子数显主体(9)设于底座(8)上，所述数据线接头一(11)的一端设于底座(8)中，另一端从底座(8)的顶部穿出后固定在数据线支架(14)上。

8.根据权利要求5所述的用于给冷水加热、液体及空气热胀冷缩实验教学的装置，其特征在于：所述电热装置(3)的电源线从底座(8)的顶部穿入底座(8)后连接带漏电保护的插线板，带漏电保护的插线板的插头(15)设于底座(8)外。

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