專利名稱：可變面積的大氣壓強演示器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可變面積的大氣壓強演示器。
背景技術：
大氣壓強演示是中學物理教學的重要內容之一，中學課堂里的模擬馬德堡半球實驗一般用的是鐵制的馬德堡半球，但要做到使兩半球密封良好不太容易，往往導致實驗失敗，而且要使用抽氣機抽氣，因此攜帶和實驗操作都比較麻煩.[1](羅星凱中學物理疑難實驗專題研究廣西師范大學出版社1998. 64.)根據多數老師們反映，用現在的鐵制馬德堡半球作大氣壓強演示實驗存在以下問題1.現有整個實驗裝置體積、質量都較大，拿到教室很不方便，可靠性也不高；2.抽氣機必須要用電才能工作，使用操作時也不方便；3.面積不能改變，不能說明壓力與受力面積之間的關系。

實用新型內容本實用新型的目的是針對上述問題，提供一種簡單可靠、使用方便的可變面積的大氣壓強演示器。本實用新型的目的通過下述技術方案來實現一種可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于包括兩半對稱的腔體以及將腔體內氣體抽出的抽氣管組件，所述各半腔體具有相互貼合的接觸平面，當兩半腔體的接觸平面貼合時兩腔體內部形成密閉的空間，所述腔體表面設有從腔體內部延伸至外部的抽氣嘴，所述腔體內部設有凹槽、以及填充在凹槽內部與凹槽適配的密封橡膠圈，所述圓盤外部設有拉動部件。作為優選，所述腔體內部設有使兩半腔體保持同心度的定位凸臺。作為優選，所述拉動部件包括固定在圓盤上的拉環及穿在拉環上的拉繩。作為優選，所述抽氣嘴上設有單向閥。作為優選，所述抽氣管組件包括套在抽氣嘴上的乳膠管、乳膠管連接的連接套管、連接套管連接的抽氣管。作為優選，所述腔體為碟狀圓盤或半球狀圓盤。作為優選，所述凹槽為多條同心的環形凹槽。作為優選，所述多條環形凹槽的直徑不同。作為優選，所述腔體為塑料腔體。本實用新型的使用方法當在兩腔之間放上密封膠圈后，圓盤和橡膠圈即組成一個封閉空間，由于此空間很小所以只要用注射器通過抽氣管就可很方便地抽取其中的空氣，空氣被抽出后封閉空間將形成一定的真空度，當取下注射器后大氣壓通過單向閥可自動阻斷空氣的回流，使被抽空間保持一定的真空度，這樣就可以進行實驗演示。本實用新型的有益效果本演示裝置其結構簡單、制作容易、體積小重量輕、攜帶方便、節約能源、使用安全可靠，單向閥可在抽氣后自動封閉演示空間，操作簡單方便，使用時可以通過放置直徑不同的密封橡膠圈來改變腔體內部的面積大小，不需抽氣機，只用注射器抽氣就可演示大氣壓強及壓強一定時拉力(壓力)與受力面積關系。

圖I是本實用新型的結構示意圖。圖2是左半腔體的主視圖。圖3是左半腔體的側視圖。圖4是右半腔體的主視圖。圖5是右半腔體的側視圖。 圖6是抽氣管組件的結構示意圖。其中，I為左半腔體，2為右半腔體，3為抽氣管組件，4為接觸平面，5為凹槽，6為密封橡膠圈，7為拉環，8為拉繩，9為抽氣嘴，10為單向閥，31為乳膠管，32為連接套管，33為抽氣管，34為注射器，35為定位凸臺。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步的說明。如圖所示，一種可變面積的大氣壓強演示器，包括兩半對稱的腔體1、2以及將腔體內氣體抽出的抽氣管組件3，所述腔體為碟狀圓盤或半球狀圓盤。所述抽氣管組件包括套在抽氣嘴上的乳膠管31、乳膠管連接的連接套管32、連接套管連接的抽氣管33。所述各半腔體具有相互貼合的接觸平面4，當兩半腔體的接觸平面貼合時兩腔體內部形成密閉的空間，所述腔體表面設有從腔體內部延伸至外部的抽氣嘴9，所述抽氣嘴上設有單向閥10。所述腔體內部設有凹槽5、填充在凹槽內部與凹槽適配的密封橡膠圈6、以及使左右腔體保持同心度的定位凸臺35，所述凹槽為多條同心的環形凹槽。所述多條環形凹槽的直徑不同。所述圓盤外部設有拉動部件。所述拉動部件包括固定在圓盤上的拉環7及穿在拉環上的拉繩8。所述腔體為塑料腔體。可用厚5mm左右的有機玻璃板切割成圓板，先用三氯甲烷或二氯乙烷進行粘結，待固化后用車床切削加工成所需尺寸，加工時注意放置膠圈處保持平整，避免使用時漏氣。演示時將某一規格直徑的密封橡膠圈放在相應的環槽位置，將兩圓盤合上，注意使抽氣管方向向上，用IOOml左右的注射器34套在乳膠管上，稍許用力閉合兩盤后即可抽氣，抽氣后感到有較大阻力時，穩住注射器，拔掉乳膠管后快速松手即可。因為此時大氣壓強的作用將自動密閉演示器內外空間，抽氣用力越大密閉效果越好。演示完成后若要放氣時，可取下抽氣管用手輕輕轉動單向閥即可。圓盤尺寸為直徑10cm、厚約8cm，總重量(不含注射器)小于200g，根據演示需要裝置內可以分別放置直徑為4. 5cm、6. 5cm和9. Ocm三種截面積不同的密封橡膠圈，在盤上設有與密封橡膠圈尺寸一致的同心圓環凹槽及定位凸臺用以保證膠圈與圓盤及兩圓盤之間的同心度，單向閥可以在抽氣后自動封閉使演示器內部保持一定的真空度。當在兩圓盤之間放上密封膠圈后，圓盤和密封橡膠圈即組成一個封閉空間，由于此空間很小所以只要用注射器通過抽氣管就可很方便地抽取其中的空氣，空氣被抽出后封閉空間將形成一定的真空度，當取下注射器后大氣壓通過單向閥可自動阻斷空氣的回流，使被抽空間保持一定的真空度，這樣就可以進行實驗演示.經計算可知直徑為4. 5cm的密封橡膠圈,其面積5■約I. 59 X 10_3m2 ； 6. 5cm的5■約3. 32X 10 2 ；9. Ocm 的夕約 6. 50X l(T3m2，近似成 1:2:4 的關系 根據(或/7二/5)，當演示裝置內外之間的壓強差為I個標準大氣壓[101325Pa(N/m2)]時，若用標稱直徑為4. 5cm的密封橡膠圈，此時演示裝置表面受到的總壓力將有160N左右.若用6. 5cm的膠圈裝置表面受到的壓力將有330N左右；若用9. Ocm的膠圈裝置表面受到的壓力將有650N左右。·根據我們的實驗測試，當放置4. 5cm膠圈時，如果用注射器抽取半球內的空氣，若抽氣時稍加用力，則抽氣后可以提起80N (8kg)以上的砝碼，保持同樣的抽氣力度當放置6. 5cm膠圈時可以提起160N( 16kg)以上的砝碼，當放置9. Ocm膠圈時可以提起300N(30kg)以上的砝碼，所以用注射器抽取半球內的空氣時，可以使內外壓強差達0.5個大氣壓左右，因此通過用注射器抽取裝置內的空氣形成局部真空后，很容易分別提起6 kg、12 kg、24 kg以上的重物.由此說明大氣壓強的作用，通過面積不同承受的拉力不同實驗，還可以說明壓力與受力面積的關系。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于包括兩半對稱的腔體(1、2)以及將腔體內氣體抽出的抽氣管組件(3)，所述各半腔體具有相互貼合的接觸平面(4)，當兩半腔體的接觸平面貼合時兩腔體內部形成密閉的空間，所述腔體表面設有從腔體內部延伸至外部的抽氣嘴(9)，所述腔體內部設有凹槽(5)、以及填充在凹槽內部與凹槽適配的密封橡膠圈(6)，所述圓盤外部設有拉動部件。
2.如權利要求I所述的可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于所述腔體內部設有使兩半腔體保持同心度的定位凸臺(35 )。
3.如權利要求I或2所述的可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于所述拉動部件包括固定在圓盤上的拉環(7 )及穿在拉環上的拉繩(8 )。
4.如權利要求3所述的可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于所述抽氣嘴上設有單向閥(10)。
5.如權利要求4所述的可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于所述抽氣管組件包括套在抽氣嘴上的乳膠管(31)、乳膠管連接的連接套管(32)、連接套管連接的抽氣管(33)。
6.如權利要求5所述的可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于所述腔體為碟狀圓盤或半球狀圓盤。
7.如權利要求6所述的可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于所述凹槽為多條同心的環形凹槽。
8.如權利要求7所述的可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于所述多條環形凹槽的直徑不同。
9.如權利要求8所述的可變面積的大氣壓強演示器，其特征在于所述腔體為塑料腔體。
專利摘要本實用新型公開了一種可變面積的大氣壓強演示器，包括兩半對稱的腔體以及將腔體內氣體抽出的抽氣管組件，各半腔體具有相互貼合的接觸平面，當兩半腔體的接觸平面貼合時兩腔體內部形成密閉的空間，腔體表面設有從腔體內部延伸至外部的抽氣嘴，腔體內部設有凹槽、以及填充在凹槽內部與凹槽適配的密封橡膠圈，圓盤外部設有拉動部件，本演示裝置其結構簡單、制作容易、體積小重量輕、攜帶方便、節約能源、使用安全可靠，單向閥可在抽氣后自動封閉演示空間，操作簡單方便，使用時可以通過放置直徑不同的密封橡膠圈來改變面積大小，不需抽氣機，只用注射器抽氣就可演示大氣壓強及壓強一定時拉力與受力面積關系。
文檔編號G09B23/12GK202502657SQ20122008607
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者潘學軍 申請人:四川師范大學