能的轉化演示裝置
【製作方法】
裝置的外形如圖21.3-8所示,主要部件有底座、操作盤、小電機、起重臂、槽1、槽2等。實驗中供調換使用的主要附件均做成外掛式,如圖21.3-9所示,操作盤面板佈置如圖21.3-10。
圖21.3-8中的底座尺寸為16×30×0.7釐米3,用木板或五合板製作。起重臂長約100釐米,為了便於攜帶,可製成兩節或三節。重物的質量約60-70克。槽l、槽2的尺寸相同,約6×5釐米2。在槽1、槽2的底面均裝上兩個彈性銅片,銅片穿過底座並用螺釘固定,其側面形狀見圖21.31-1,銅片的下端與電路相連。槽1、槽2的俯視圖如圖21.3-12所示。
能的轉化演示裝置的附件製作方法如下:
電池盒:用三合板膠合而成,內部容積正好能放進兩個一號電池,盒正面用2毫米有機玻璃板製作,將電池串聯後的正負極──彈性銅片分別與電池盒底部兩銅片相連,而底部銅片的位置應保證能與糟1上面的兩個彈性銅片相接觸,底部尺寸與糟1相吻合,圖21.3-13為電池盒底部示意圖。
燈泡盒:製作方法與電池盒相似,燈泡額定電壓為1.2伏或1.5伏。燈座連線分別與底部兩銅片相連。
電扇盒:外形與燈泡盒相同,裡面裝一個131型小電機,轉軸穿出盒外,裝上風葉,風葉可用薄塑料片剪成,用電吹風加熱成型,見圖21.3-14。
磁針盒:尺寸與電池盒相同,內裝電磁鐵,外有小磁針。電磁鐵用長約35毫米的螺栓固定在有機玻璃板上作鐵心,上面繞直徑0.1毫米漆包線,圖21.3-15是磁針盒的側檢視。
燈座:底部大小與糟2相吻合,並將燈頭與開關接通,固定在底部的兩個銅片上,銅片固定位置應與槽2的兩個銅片對齊,見圖21.3-16。
電子門鈴:底部與燈座底部尺寸相同,將電子門鈴膠粘在底部之上,電源線與底部的兩個銅片相接,見圖21.3-17。
串、並聯電路演示板:底部尺寸與燈座相同,演示板用1×20釐米2的三合板膠合在底部。圖21.3-18為串聯電路演示板,小燈泡額定電壓為1.5伏。圖21.3-19為並聯電路演示板,小燈泡額定電壓是2.5伏。兩個演示板的小燈泡可裝在螺絲口小燈座上或直接裝在各自由路上,開關選用儀器上常用的小開關,電源線與底部的兩個銅片相接。
底座電路如圖21.3-20所示,左邊元件應與圖21.3-10相對應。
【使用方法】
1.演示能的轉化
能的轉化演示裝置可以演示機械能、電能、化學能、光能、內能、聲能、磁能等七種能量之間的轉化,有助於學生理解能的轉化和守恆定律。
(l)將電池盒插入槽1,接通電源,重物被提起。演示:化學能→電能→機械能。
(2)將燈泡盒插入槽1,接通電路。重物下落,小燈泡發光。演示:機械能→電能→內能→光能。
(3)將磁針盒插入槽1接通電路。重物下落,同時拔動換檔開關,小磁針轉動。演示:機械能→電能→磁能→機械能。
(4)將電扇盒插入槽1,接通電路。重物下落,風扇轉動。演示:機械能→電能→機械能。
(5)將電池盒插入槽1,燈座插入槽2。接通電路,小燈泡發光。演示:化學能→電能→內能→光能
(6)把電池盒插入槽1,電子門鈴插入槽2,接通電源,音樂響。演示:化學能→電能→聲能。
2.定性演示電功與電壓、電流、時間的關係
將電池盒插入槽1,用電壓表、電流表測出把重物G起吊h高時,小電機兩端的電壓和電流,同時用停表測出所用時間。改變變阻器阻值,演示數次,通過U、I、t大小的變化,說明電功W=Gh的大小與電壓U、電流I,時間t成正比,即:W=UIt。
3.定性說明電功率公式p=UI
操作同“2”中所述,改變變阻器阻值,通過改變電壓和電流的大小,觀察重物起落的快慢,說明電功率的大小跟電壓U、電流I成正比。
4.實際測量電功和電功率
操作同“2”中所述,測量電壓U、電流I和重物上升的時間t,應用公式W=UIt和p=UI,求出電功W和電功率p的大小。
5.測定機械效率
操作同“2”中所述,分別測出電壓U、電流I、時間t,以及重物所受的重力G和上升的高度h,計算出總功W總=UIt,有用功W有=Gh。機械效率η=W有/W總=Gh/UIt。
本裝置還可以演示電流做功、起重機的起落過程、串聯電路、並聯電路、直流電動機和發電機的可逆性、電動機的啟動電流大於工作電流。本裝置也可以作為學生分組實驗使用。
本裝置由福建省寧德一中蘇強提供,曾獲第二屆全國自制教具評比一等獎。
本站提示:本自制教具可輔以“電學”部分的物理實驗教學。
選自:《初中物理自制教具》
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