一种能量转换教学演示装置

韩文哲

摘要

一种能量转换教学演示装置，包括桌面，桌面上放置有电源、单控开关及射灯，电源、单控开关及射灯通过导线构成一个串联电路，射灯正对硅光电池方向照射，射灯及硅光电池之间设置有可移动的遮光板；硅光电池通过第一双控开关分别与左侧的扬声器及发光二极管连接，扬声器及发光二极管并联设置。本新型结构设计简单合理，方便向学生演示电能与光能、电能与热能、电能与机械能及机械能与弹性势能之间的转换，通过声、光及触觉多种方式来帮助学生直观理解能量转换的概念，方便教学。

关键词：能量转换 教具

技术背景：

在物理课堂教学中，能量间的相互转化的内容较为重要，学生理解分析比较困难。现有的非常适合学生理解分析自然界能量间的相互转化规律的教具却很少。

技术特点：

使用时，关闭单控开关使得射灯启动并将光照射至硅光电池上，硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，因此再通过第一双控开关及第二双控开关的合理启闭即可实现扬声器、发光二极管、热吹风及电动机的启闭，方便向学生演示电能与光能、电能与声波、电能与热能（内能）及电能与机械能之间的转换，另外电动机的转动还能通过牵引绳使得弹簧拉伸，因此可以演示机械能与弹性势能之间的转换，通过声、光及触觉多种方式来帮助学生直观理解能量转换的概念；设置遮光板，用于遮挡射灯照向硅光电池的光，不需要关闭射灯即可实现扬声器、发光二极管、热吹风及电动机的停止，使学生懂得是硅光电池把光能转化成电能再转化为其他形式能的过程，方便教学。

技术介绍：

1、一种能量转换教学演示装置，包括桌面，桌面上放置有电源、单控开关及射灯；

2、电源、单控开关及射灯通过导线构成一个串联电路，射灯正对硅光电池方向照射，射灯及硅光电池之间设置有可移动的遮光板；

3、硅光电池通过第一双控开关分别与左侧的扬声器及发光二极管连接，扬声器及发光二极管并联设置；

4、硅光电池还通过第二双控开关分别与右侧的热吹风及电动机连接，热吹风及电动机并联设置；

5、电动机右侧的桌面上固定设置有水平布置的滑轮，滑轮前侧设置有立板；

6、立板后侧设置有弹簧，弹簧自由端设置有牵引绳，牵引绳绕过滑轮与电动机的转轴连接；

7、通过第一双控开关及第二双控开关的合理启闭即可实现扬声器、发光二极管、热吹风及电动机的启闭，方便向学生演示电能与光能、电能与声波、电能与热能（内能）及电能与机械能之间的转换；

8、电动机的转动还能通过牵引绳使得弹簧拉伸，因此可以演示机械能与弹性势能之间的转换，通过声、光及触觉多种方式来帮助学生直观理解能量转换的概念；

9、设置遮光板，用于遮挡射灯照向硅光电池的光，不需要关闭射灯即可实现扬声器、发光二极管、热吹风及电动机的停止，使学生懂得是硅光电池把光能转化成电能再转化为其他形式能的过程，方便教学；

10、本装置简单合理，方便向学生演示电能与光能、电能与热能、电能与机械能及机械能与弹性势能之间的转换，通过声、光及触觉多种方式来帮助学生直观理解能量转换的概念，方便教学。

结构介绍：

工作原理：

使用时，关闭单控开关使得射灯启动并将光照射至硅光电池上，硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，因此再通过第一双控开关及第二双控开关的合理启闭即可实现扬声器、发光二极管、热吹风及电动机的启闭，方便向学生演示电能与光能、电能与声波、电能与热能（内能）及电能与机械能之间的转换，另外电动机的转动还能通过牵引绳使得弹簧拉伸，因此可以演示机械能与弹性势能之间的转换，通过声、光及触觉多种方式来帮助学生直观理解能量转换的概念；设置遮光板，用于遮挡射灯照向硅光电池的光，不需要關闭射灯即可实现扬声器、发光二极管、热吹风及电动机的停止，使学生懂得是硅光电池把光能转化成电能再转化为其他形式能的过程，方便教学。

综上所述，本装置简单合理，方便向学生演示电能与光能、电能与热能、电能与机械能及机械能与弹性势能之间的转换，通过声、光及触觉多种方式来帮助学生直观理解能量转换的概念，方便教学。

参考文献

[1] 姚奇志； 刘南. 三维扫描仪在产品设计中的运用[M].北京：高等教育出版社，2013，

[2] 濮良贵.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2008，151～158

[3] 怀主编.机械设计（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1997，170～175

[4] 张建中.机械设计基础[M].北京：人民教育出版社，2008，87～93

[5] 南京农业大学.农业机械学[M].中国农业出版社，1996，143～148

[6] 中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册（K）. 机械工业出版社，1990，301～308endprint