專利名稱：溫度數(shù)顯型焦耳定律演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)儀器，特別是一種溫度數(shù)顯型焦耳定律演示器。
背景技術(shù)：
在新編義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2012年2月頒布)中提出“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究并了解焦耳定律”，焦耳定律實(shí)驗(yàn)裝置是保障實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵?，F(xiàn)有教學(xué)演示使用電阻絲通電加熱煤油，通過(guò)水銀溫度計(jì)測(cè)量溫度，來(lái)探究焦耳定律，占用時(shí)間太長(zhǎng)，不適于中學(xué)課堂教學(xué)；后來(lái)用電阻絲通電加熱密閉容器內(nèi)的空氣，空氣受熱體積膨脹，推動(dòng)U形管內(nèi)的液柱升高，t匕較受熱膨脹大小，來(lái)探究焦耳定律，這種實(shí)驗(yàn)儀器占用時(shí)間短，有助于課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)，但是，比較受熱膨脹大小是一種間接定性實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有直接感受溫度，具有誤差大、可見(jiàn)度小、靈敏度低且不太直觀的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種精確度高、可見(jiàn)度大、靈敏度高、直觀性強(qiáng)的溫度數(shù)顯型焦耳定律演示器。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案溫度數(shù)顯型焦耳定律演示器，包括底座和垂直設(shè)在底座上的背板，背板上設(shè)有兩組電阻器系統(tǒng)以及與電阻器系統(tǒng)配套的溫度采集顯示系統(tǒng)；所述每組電阻器系統(tǒng)均包括由透明材料制成的容器體、設(shè)在容器體頂部并與容器體密封連接的蓋體以及設(shè)在容器體內(nèi)的第一電阻，蓋體上設(shè)有與第一電阻連接的兩個(gè)第一接線柱；所述溫度采集顯示系統(tǒng)包括溫度傳感器、微處理器和溫度數(shù)顯屏，溫度傳感器設(shè)在容器體內(nèi)并與微處理器的信號(hào)輸入端連接，溫度數(shù)顯屏設(shè)在背板上部并與微處理器的信號(hào)輸出端連接；所述背板上設(shè)有兩個(gè)第二接線柱，兩個(gè)第二接線柱之間連接有第二電阻。采用上述技術(shù)方案，使用電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、電流表與第一接線柱連接形成閉合回路，第一電阻發(fā)熱，容器體內(nèi)溫度升高，溫度傳感器將采集到的溫度信號(hào)傳輸給微處理器，微處理器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)通過(guò)溫度數(shù)顯屏顯示出第一電阻發(fā)出的熱量Q。電流表測(cè)試出的電流I為定值，第一電阻的阻值也知道，隔一段時(shí)間t秒記錄一次Q的大小，根據(jù)這些數(shù)值，可以計(jì)算出熱量Q=I2 Rt,從而演示與探究出焦耳定律，可以比較通電導(dǎo)體放出的熱量與電流強(qiáng)度、電阻和通電時(shí)間有關(guān)(Q=I2Rt)的所有演示實(shí)驗(yàn)。并更換不同的電源，即改變電流I的大小再測(cè)試。在演示時(shí)，也可以將第二電阻與其中一組電阻器系統(tǒng)的第一電阻串聯(lián)或并聯(lián)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試出來(lái)一組數(shù)值。另一組電阻器系統(tǒng)的第一電阻也對(duì)應(yīng)測(cè)試出一組數(shù)值，將這兩組數(shù)值進(jìn)行比較，從而讓學(xué)生更深刻地體會(huì)焦耳定律的內(nèi)涵。本實(shí)用新型具有可見(jiàn)度大，靈敏度高、直觀性強(qiáng)，不僅可以用于教學(xué)演示，也可以用于學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，探究觀察電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系、探究觀察電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流強(qiáng)度的關(guān)系、探究觀察電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系；由于采用了傳感器技術(shù)測(cè)量溫度，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高了精確度，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型的溫度數(shù)顯型焦耳定律演示器，包括底座I和垂直設(shè)在底座I上的背板2，背板2上設(shè)有兩組的電阻器系統(tǒng)以及與每一組電阻器系統(tǒng)配套的兩組溫度米集顯不系統(tǒng)；每組電阻器系統(tǒng)均包括由透明材料制成的容器體3、設(shè)在容器體3頂部并與容器 體3密封連接的蓋體4以及設(shè)在容器體3內(nèi)的第一電阻5，蓋體4上設(shè)有與第一電阻5連接的兩個(gè)第一接線柱6。每組溫度采集顯示系統(tǒng)均包括溫度傳感器7、微處理器8和溫度數(shù)顯屏9，溫度傳感器7設(shè)在容器體3內(nèi)并與微處理器8的信號(hào)輸入端連接，溫度數(shù)顯屏9設(shè)在背板2上部并與微處理器8的信號(hào)輸出端連接；背板2上設(shè)有兩個(gè)第二接線柱10，兩個(gè)第二接線柱10之間連接有第二電阻11。(I)、容器體3和蓋體4形成的密閉容器用透明材料制造，可以觀察內(nèi)部封裝的第一電阻5和溫度傳感器7。(2)、分別封裝在兩個(gè)容器體3內(nèi)的第一電阻5 (阻值分別是10Ω、5Ω)應(yīng)是繞線電阻器或電阻絲，焊接在接線柱下端，固定在蓋體4上。(3)、封裝在容器體3內(nèi)的溫度傳感器7為直熱式負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器，在溫度為15°C 35°C范圍內(nèi)，熱敏電阻的阻值隨溫度變化應(yīng)有單向明顯變化。熱敏電阻器的引線端固定在蓋體4上并與微處理器8連接。(4)、微處理器8 (CPU)工作電壓為DC 6V，最大工作電流不大于50mA，應(yīng)能處理溫度傳感器7采集的信息，并將其轉(zhuǎn)換成溫度變化顯示，顯示分辨率為O. 1°C，顯示的誤差不大于±1°C。(5)、溫度數(shù)顯屏9采用三位數(shù)字半導(dǎo)體數(shù)碼管，每位數(shù)字尺寸不小于20mmX 28mm。(6)、兩個(gè)密閉容器各自獨(dú)立工作，通電時(shí)間不同、電流大小不同，所產(chǎn)生的熱量(溫度升高)也不同。在進(jìn)行演示或?qū)嶒?yàn)時(shí)，使用電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、電流表與兩個(gè)第一接線柱6連接形成閉合回路，第一電阻5發(fā)熱，容器體3內(nèi)溫度升高，溫度傳感器7將采集到的溫度信號(hào)傳輸給微處理器8，微處理器8將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)通過(guò)溫度數(shù)顯屏9顯示出第一電阻5發(fā)出的熱量Q。電流表測(cè)試出的電流I為定值，第一電阻5的阻值也知道，隔一段時(shí)間t秒記錄一次Q的大小，根據(jù)這些數(shù)值，可以計(jì)算出熱量Q=I2 Rt，從而演示與探究出焦耳定律，可以比較通電導(dǎo)體放出的熱量與電流強(qiáng)度、電阻和通電時(shí)間有關(guān)(Q=I2Rt)的所有演示實(shí)驗(yàn)。并更換不同的電源，即改變電流I的大小再測(cè)試。[0023]在演示時(shí)，也可以使用導(dǎo)線將第一接線柱6和第二接線柱10串聯(lián)或并聯(lián)，即第二電阻11與其中一組電阻器系統(tǒng)的第一電阻5串聯(lián)或并聯(lián)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試出來(lái)一組數(shù)值。另一個(gè)組電阻器系統(tǒng)的第一電阻11也對(duì)應(yīng)測(cè)試出一 組數(shù)值，將這兩組數(shù)值進(jìn)行比較，從而讓學(xué)生更深刻地體會(huì)焦耳定律的內(nèi)涵。
權(quán)利要求1.溫度數(shù)顯型焦耳定律演示器，其特征在于包括底座和垂直設(shè)在底座上的背板，背板上設(shè)有兩組電阻器系統(tǒng)以及與電阻器系統(tǒng)配套的溫度采集顯示系統(tǒng)； 所述每組電阻器系統(tǒng)均包括由透明材料制成的容器體、設(shè)在容器體頂部并與容器體密封連接的蓋體以及設(shè)在容器體內(nèi)的第一電阻，蓋體上設(shè)有與第一電阻連接的兩個(gè)第一接線柱； 所述溫度采集顯示系統(tǒng)包括溫度傳感器、微處理器和溫度數(shù)顯屏，溫度傳感器設(shè)在容器體內(nèi)并與微處理器的信號(hào)輸入端連接，溫度數(shù)顯屏設(shè)在背板上部并與微處理器的信號(hào)輸出端連接； 所述背板上設(shè)有兩個(gè)第二接線柱，兩個(gè)第二接線柱之間連接有第二電阻。
專利摘要溫度數(shù)顯型焦耳定律演示器，包括底座和垂直設(shè)在底座上的背板，背板上設(shè)有兩組電阻器系統(tǒng)以及與電阻器系統(tǒng)配套的溫度采集顯示系統(tǒng)；所述背板上設(shè)有兩個(gè)第二接線柱，兩個(gè)第二接線柱之間連接有第二電阻。本實(shí)用新型具有可見(jiàn)度大，靈敏度高、直觀性強(qiáng)，不僅可以用于教學(xué)演示，也可以用于學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，探究觀察電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系、探究觀察電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流強(qiáng)度的關(guān)系、探究觀察電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系；由于采用了傳感器技術(shù)測(cè)量溫度，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高了精確度，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果。
文檔編號(hào)G09B23/18GK202662201SQ20122034586
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者翁華先, 高福欣, 王僑輝 申請(qǐng)人:鄭州利生科教設(shè)備有限公司