【制作方法】
装置的外形如图21.3-8所示,主要部件有底座、操作盘、小电机、起重臂、槽1、槽2等。实验中供调换使用的主要附件均做成插件式,如图21.3-9所示,操作盘面板布置如图21.3-10。
图21.3-8中的底座尺寸为16×30×0.7厘米3,用木板或五合板制作。起重臂长约100厘米,为了便于携带,可制成两节或三节。重物的质量约60-70克。槽l、槽2的尺寸相同,约6×5厘米2。在槽1、槽2的底面均装上两个弹性铜片,铜片穿过底座并用螺钉固定,其侧面形状见图21.31-1,铜片的下端与电路相连。槽1、槽2的俯视图如图21.3-12所示。
能的转化演示装置的附件制作方法如下:
电池盒:用三合板胶合而成,内部容积正好能放进两个一号电池,盒正面用2毫米有机玻璃板制作,将电池串联后的正负极──弹性铜片分别与电池盒底部两铜片相连,而底部铜片的位置应保证能与糟1上面的两个弹性铜片相接触,底部尺寸与糟1相吻合,图21.3-13为电池盒底部示意图。
灯泡盒:制作方法与电池盒相似,灯泡额定电压为1.2伏或1.5伏。灯座连线分别与底部两铜片相连。
电扇盒:外形与灯泡盒相同,里面装一个131型小电机,转轴穿出盒外,装上风叶,风叶可用薄塑料片剪成,用电吹风加热成型,见图21.3-14。
磁针盒:尺寸与电池盒相同,内装电磁铁,外有小磁针。电磁铁用长约35毫米的螺栓固定在有机玻璃板上作铁心,上面绕直径0.1毫米漆包线,图21.3-15是磁针盒的侧视图。
灯座:底部大小与糟2相吻合,并将灯头与开关接通,固定在底部的两个铜片上,铜片固定位置应与槽2的两个铜片对齐,见图21.3-16。
电子门铃:底部与灯座底部尺寸相同,将电子门铃胶粘在底部之上,电源线与底部的两个铜片相接,见图21.3-17。
串、并联电路演示板:底部尺寸与灯座相同,演示板用1×20厘米2的三合板胶合在底部。图21.3-18为串联电路演示板,小灯泡额定电压为1.5伏。图21.3-19为并联电路演示板,小灯泡额定电压是2.5伏。两个演示板的小灯泡可装在螺丝口小灯座上或直接装在各自由路上,开关选用仪器上常用的小开关,电源线与底部的两个铜片相接。
底座电路如图21.3-20所示,左边元件应与图21.3-10相对应。
【使用方法】
1.演示能的转化
能的转化演示装置可以演示机械能、电能、化学能、光能、内能、声能、磁能等七种能量之间的转化,有助于学生理解能的转化和守恒定律。
(l)将电池盒插入槽1,接通电源,重物被提起。演示:化学能→电能→机械能。
(2)将灯泡盒插入槽1,接通电路。重物下落,小灯泡发光。演示:机械能→电能→内能→光能。
(3)将磁针盒插入槽1接通电路。重物下落,同时拔动换档开关,小磁针转动。演示:机械能→电能→磁能→机械能。
(4)将电扇盒插入槽1,接通电路。重物下落,风扇转动。演示:机械能→电能→机械能。
(5)将电池盒插入槽1,灯座插入槽2。接通电路,小灯泡发光。演示:化学能→电能→内能→光能
(6)把电池盒插入槽1,电子门铃插入槽2,接通电源,音乐响。演示:化学能→电能→声能。
2.定性演示电功与电压、电流、时间的关系
将电池盒插入槽1,用电压表、电流表测出把重物G起吊h高时,小电机两端的电压和电流,同时用停表测出所用时间。改变变阻器阻值,演示数次,通过U、I、t大小的变化,说明电功W=Gh的大小与电压U、电流I,时间t成正比,即:W=UIt。
3.定性说明电功率公式P=UI
操作同“2”中所述,改变变阻器阻值,通过改变电压和电流的大小,观察重物起落的快慢,说明电功率的大小跟电压U、电流I成正比。
4.实际测量电功和电功率
操作同“2”中所述,测量电压U、电流I和重物上升的时间t,应用公式W=UIt和P=UI,求出电功W和电功率P的大小。
5.测定机械效率
操作同“2”中所述,分别测出电压U、电流I、时间t,以及重物所受的重力G和上升的高度h,计算出总功W总=UIt,有用功W有=Gh。机械效率η=W有/W总=Gh/UIt。
本装置还可以演示电流做功、起重机的起落过程、串联电路、并联电路、直流电动机和发电机的可逆性、电动机的启动电流大于工作电流。本装置也可以作为学生分组实验使用。
本装置由福建省宁德一中苏强提供,曾获第二届全国自制教具评比一等奖。
编者提示:本自制教具可辅以“电学”部分的物理实验教学。
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