[發(fā)明專利]共振現(xiàn)象的演示方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610029351.0
• 申請日: 2006-07-25
• 公開（公告）號: CN101114406A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設計）人: 蔡文學
• 申請（專利權）人: 上海市嘉定區(qū)第二中學
• 主分類號: G09B23/14
• 分類號: G09B23/14;G09B23/06
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司
• 代理人: 許忠高

技術領域

本發(fā)明涉及一種物理教學中關于聲學的實驗裝置，特別是涉及有關物理教學中聲學部分的有關共振現(xiàn)象的實驗方法及裝置。

背景技術

有關物理教學中聲學的共振現(xiàn)象，教學中都曾有舉例：如1940年，美國的全長860米的塔柯姆大橋因大風引起的振動而塌毀，盡管當時的風速還不到設計風速限值的1/3；又如上世紀中葉，法國昂熱市附近一座長102米的橋，因一隊士兵在橋上齊步走，引起橋梁坍塌，死亡226人。這些都因為外力所產生的振動所形成的策動頻率與橋的固有頻率相同時發(fā)生共振所致，說明共振現(xiàn)象和人類是息息相關的。為了使學生能掌握聲學中共振現(xiàn)象的科學原理，學校物理實驗室采用了一些實驗裝置來加以證明共振現(xiàn)象，如：一種由彈簧懸掛振子組成的共振現(xiàn)象演示儀：彈簧的上端連接有搖把的曲柄，下端懸掛重物振子，先把振子向下拉、放手、又彈回、又向下……作自由振動，記錄它的振動頻率，然后轉動搖把，再觀察振子的振動頻率，這兩個振動頻率是不同的，前一個振動是由彈簧振子本身的性質決定，得出的是振子的固有頻率；后一振動由外來驅動力決定，得到的是驅動力頻率。當以不同的轉速轉動搖把，直到該外來驅動力的轉動頻率接近彈簧振子的固有頻率時，振子的振幅逐漸增大；當驅動力頻率等于振子固有頻率時，振子的振幅最大，顯示共振現(xiàn)象。總之，現(xiàn)有技術的共振現(xiàn)象演示儀相對來說都較為繁復，操作上也不夠簡便，演示結論也不夠簡明、扼要，不可能做到在課堂上每個學生人手一個演示裝置，對人人親自動手做實驗來加深對課文的理解有一定的局限。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提出了一種簡便的共振現(xiàn)象演示方法及裝置的技術方案，設計一種結構簡單、制作容易、操作方便、效果明顯的共振現(xiàn)象演示裝置是本發(fā)明的目的所在。本發(fā)明的技術方案是通過如下的技術措施來具體實現(xiàn)的，一種共振現(xiàn)象演示方法，其特征在于它是由若干個材質相同、截面積相同、長短不一的振動片(或振動條)和一個振動座組成一件共振現(xiàn)象演示儀，其中：若干個長短不一的振動片或振動條的一端對齊，依次并列固定在振動座上，所述的振動片(條)的材質性能必須具有一定剛性，在無外力碰撞時是挺直的，稍受外力碰撞會彎曲，外力一旦消失即恢復挺直，一般可選用薄塑料片、薄金屬片、卡紙、細塑料棒、細金屬棒等輕型材料。振動座的材質任意不限定，與振動片(條)的固定方法可以采用夾緊、粘結、焊接、鉚接。演示過程中只要用手捏住振動座下方，沿所有并列的振動片(條)組成的平面的垂直方向兩邊擺動，當擺動頻率較低時，振動座上的較長的振動片(條)振動得較激烈，當振動座擺動的頻率逐漸提高時，振動座上的振動片(條)從長到短的次序會逐漸振動激烈起來，繼續(xù)提高振動座的擺動頻率，相應最短的振動片(條)的振動會最激烈。說明相同材質、相同截面積但不同長度的振動片(條)的固有頻率都不同，只有當變化的振動座發(fā)出的外來驅動頻率與某一長度的振動片(條)的固有頻率相等或接近時，就會發(fā)生共振現(xiàn)象。一種實現(xiàn)上述共振現(xiàn)象演示方法的裝置，其特征在于它是由三個材質相同、截面積相同、長短不一的長振動片1、中振動片2、短振動片3和一個振動座4組成，其中：長振動片1、中振動片2和短振動片3的一端對齊，依次平列固定在振動座4上，所述的振動片是片狀的，也可以是細長的條狀的，但都必須具有一定剛性，在無外力碰撞時是挺直的，稍受外力碰撞會彎曲，外力一旦消失即恢復挺直，一般可選用薄塑料片、薄金屬片、卡紙、細塑料棒、細金屬棒等輕型材料。振動座的材質任意不限定，與三個振動片的固定方法可以采用夾緊、粘結、焊接、鉚接。演示過程中只要用手捏住振動座4下方，沿三個振動片1、2、3組成的平面的垂直方向兩邊擺動，當擺動頻率較低時，振動座4上的較長的振動片1振動得較激烈，當振動座4擺動的頻率逐漸提高時，振動座4上的振動片2會逐漸振動激烈起來，繼續(xù)提高振動座4的擺動頻率，相應最短的振動片3的振動會最激烈。說明相同材質、相同截面積但不同長度的振動片(條)的固有頻率都不同，只有當變化的振動座4發(fā)出的外來驅動頻率與某一長度的振動片(條)的固有頻率相等或接近時，就會發(fā)生共振現(xiàn)象。

本發(fā)明的積極效果在于把聲學的共振現(xiàn)象的演示簡化了。運用一些簡單的材料，簡便的制作方法，即可制成一架實驗效果很明顯的、很直觀的共振現(xiàn)象演示裝置。對提高學生實驗動手能力，加深對科學原理的理解都有好處。

附圖說明

附圖：本發(fā)明共振現(xiàn)象演示裝置結構示意圖。

附圖中各圖例標記各表示如下的意思：

1----長振動片；2----中振動片；3----短振動片；4----振動座。

具體實施方式