[實用新型]一種橫波演示儀

無效

• 申請號: 200820045774.6
• 申請日: 2008-04-01
• 公開（公告）號: CN201174182Y
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 何丙華
• 申請（專利權）人: 何丙華
• 主分類號: G09B23/06
• 分類號: G09B23/06
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王振英

技術領域：

本實用新型涉及教學儀器，特別是物理學中的一種橫波演示儀。

背景技術：

橫波是物理學中機械波的一種形式，機械振動在介質中的傳播產生機械波。介質中質點的振動方向與波的傳播方向垂直的波，稱為橫波。在高中物理中，機械波是一重要章節內容，橫波是該章節的重點和難點內容，教學中需要借助演示實驗開展教學活動。當前，教學中對橫波的演示主要是利用繩子或輕質彈簧進行演示。如圖1所示，1為一固定物、2為一繩子、3為一人手，把繩子的一端固定在固定物上，用手上下抖動繩子的另一端，繩子上便出現波形。如圖2所示，1為矩形框架、2為細繩、3為輕質彈簧、4為彈簧片，把輕質彈簧的一端固定在矩形框架的一側，用細線把輕質彈簧吊在矩形框架頂部，輕質彈簧的另一端固定在彈簧片上，彈簧片的下端固定，用手把彈簧片的上端向前拉動一小段距離，松手后，彈簧片前后振動，從而帶動輕質彈簧震動，輕質彈簧上出現波動圖形。

顯然，上述兩種演示裝置，對橫波的演示多為簡易粗略的演示，不能對介質中的質點振動和波的傳播進行慢速的觀察和某一時刻進行定格分析，有的演示還會出現波源停止振動，所有質點都停止振動的現象，這與波源停止振動而波形繼續向前傳播相矛盾。其它關于橫波的演示方法也大多如此。總之，目前缺乏較理想的橫波演示儀。

在橫波的教學中，對橫波的形成和傳播大多會用以下的圖形進行分析，幫助教學。如圖3所示，其主要分析內容是：在一介質中，選取排列在一直線上只能做上下運動、有彈性聯系的一列質點(1、2、3、4、……16…)。

設t＝0時，質點1(波源)開始向上振動，全部質點都在圖示的平衡位置上，如圖3、a所示。

四分之一周期(T)后，即t＝T/4時，質點1達到它的最高位置，質點2、3依次投入向上振動，開始振動的信號已傳到質點4，如圖3、b所示。

此后，每隔T/4時間的傳播情況如圖3、c和圖3、d所示。

t＝T時，質點1已完成一次全振動，又處于t＝0的振動狀態，開始振動的信號已傳到質點13，這時質點1和質點13之間所有的質點形成一橫波圖象，如圖3、e所示。若波源振動為簡諧振動，則橫波圖象的形式與正弦函數或余弦函數的圖線相同。質點1重復上述振動，振動繼續傳播；當質點1停止振動，其它質點依次停止振動，振動形式(波形)繼續傳播。

發明內容：

本實用新型的目的，是針對圖3所示的橫波的產生提供一種橫波演示儀，該橫波演示儀能對橫波中各時刻的質點振動和波形傳播進行演示觀察、分析和任意時刻的定格分析，以及演示出當質點1停止振動時，其它質點依次停止振動，振動形式(波形)繼續傳播的現象。

本實用新型的目的是通過如下技術方案解決，一種橫波演示儀，由操作手柄、扇形齒輪、共用轉軸、雙支架、底座及振動裝置組成，其特征在于：所述共用轉軸的兩端穿過兩雙支架的上端對稱的位置；所述雙支架分別設置在底座的兩端，并呈垂直狀態固定在該底座上；所述扇形齒輪由多個，它們等距固定于共用轉軸上，而且是從第二個扇形齒輪開始，依次相對前一個扇形齒輪向同一方向滯后相同弧度角的方式固定在共用轉軸上，但各扇形齒輪滯后的弧度角的總和小于扇形齒輪的弧度角，同時扇形齒輪的弧度角要小于180度，扇形齒輪的數量一般在13個到25個之間；所述操作手柄與共用轉軸的一端固定連接，轉動操作手柄可通過共用轉軸帶動各扇形齒輪一起轉動；所述振動裝置由立柱、圓形齒輪、橫桿、圓環、小球體、小柱體、單用轉軸及單支架組合構成，振動裝置有多個，它們通過其中的單支架等距固定在底座上，位于扇形齒輪的正下方，并與扇形齒輪構成上下一一對應關系，振動裝置的數量與扇形齒輪的數量相等。

所述振動裝置的單支架固定在底座上，在單支架上通過單用轉軸連接一個圓形齒輪，圓形齒輪的位置要保證正好讓一個扇形齒輪通過其正上方，并能讓扇形齒輪帶動其轉動，同時扇形齒輪的輪齒大小要與圓形齒輪的輪齒大小相同，扇形齒輪的輪齒數要大于圓形齒輪的輪齒數。

所述振動裝置的小柱體固定于圓形齒輪的邊沿處，并與圓形齒輪的端面垂直，且與單用轉軸分別處于圓形齒輪的兩側。

所述振動裝置的立柱兩個為一對，對稱固定在底座的兩側，立柱的高度要高于圓形齒輪的頂部。

所述振動裝置的橫桿的兩端各固定一個小球體，在靠近橫桿的兩端處，分別固定一個圓環，通過把兩圓環套在一對立柱上，將橫桿與立柱構成為活動式連接，橫桿可沿立柱上下自由滑動，橫桿與底座的上端面平行，保證橫桿位于小柱體的正上方，以便圓形齒輪轉動時，小柱體托著橫桿上下振動，橫桿上的小球體也做上下振動。