[發明專利]多功能簡諧振動演示儀

無效

• 申請號: 201210064736.6
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN102622929A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 代偉;徐平川;謝春茂;秦銳敏;李正軍
• 申請（專利權）人: 西華師范大學
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 南充三新專利代理有限責任公司 51207
• 代理人: 杜應龍

技術領域

本發明一般涉及一種物理演示實驗裝置，特別是一種演示簡諧振動振動過程、振動圖像及其振動曲線合成過程的多功能簡諧振動演示儀。

背景技術

在物理演示實驗裝置中，尤其是力學實驗裝置中，經常要演示物體作簡諧振動的振動過程和振動曲線。簡諧振動作為最基本的振動,許多實際的周期振動雖然不是簡諧振動卻可以看作多個簡諧振動合成的結果。因此，熟悉簡諧振動的規律，研究簡諧振動的合成對理解機械振動、光波和聲波的干涉和衍射等現象都有著重要意義。演示物體作簡諧振動的演示儀器較多，其中最為常見的簡諧振動演示儀器便是沙擺。而現有的沙擺等簡諧振動演示儀存在很多不足:①實驗結果不準確。如單線擺易形成圓錐擺；在沙粒下落的過程中,沙桶重心同時下降,使擺長變長；手拉動硬紙板不能保證其勻速前行②實驗可視度小。沙粒形成的軌跡易散開,使圖形模糊不清；沙粒形成的圖像不能作為教學掛圖豎起。③實驗器材零散,不利于教學來回搬動。④實驗不具有拓展性,不具備一物多用,節約資金的優點。作為演示實驗儀器應具備:實驗裝置簡單、方便、易于操作；實驗結果準確；現象明顯可視度大；實驗具有拓展性、能啟迪學生、引導學生、糾正困惑,擴展學生視野。而目前還沒有一臺簡諧振動演示儀器能達到以上要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種克服公知技術缺點，能演示和合成多種情況下的簡諧振動過程，可操作性強，演示效果好的多功能簡諧振動演示儀。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：所述的演示儀設有水平底座，底座上固定一側向立柱，立柱上端安裝有垂直方向或水平方向的簡諧振動裝置或立柱中間位置安裝一微型電機，及其上安裝的曲拐，構成勻速圓周運動參考圓上的動點所演示的簡諧振動，或在水平面底座的正后面安放一發光二極管顯示屏，模擬簡諧振動圖像及其生成過程。

采用上述方案，可使本裝置能同時或分別演示垂直方向或水平方向的簡諧振動，還能演示勻速圓周運動參考圓上的動點簡諧振動，以及通過紙張記錄簡諧振動過程，并通過電子屏形象展示振動的圖像及其生成過程，達到良好的教學效果，從而實現了本發明的目的。

下面結合圖示及實施例對方案作更詳細的說明。

附圖說明

圖1為多功能簡諧振動演示儀的立體圖；

圖2為圖1中垂直方向上的簡諧振動裝置；

圖3為圖1中氣墊式水平彈簧振子；

圖4為圖1中勻速圓周運動參考圓上的動點演示簡諧振動裝置；

圖5為圖4中運動裝置軌跡圖；

圖6為二極管模擬演示簡諧振動電原理圖；

圖7為圖6中諧振裝置圖像。

具體實施方式

圖1為所述的多功能簡諧振動演示儀，有一底座1，底座1內裝有5V穩壓電源、靜音氣泵、描跡紙走紙電機和走紙滾輪。底座上側向安裝的豎直立柱2上安裝垂直方向及水平方向的簡諧振動裝置，立柱2中央位置安裝有微型電機3，微型電機軸上套裝有曲柄4，曲拐端部裝有描跡球5，配合該裝置，底座上方立柱右側安裝旋轉投影燈箱6，燈箱的正前方安裝一塊白色的有機玻璃投影屏7，在演示儀立柱左側和底座上面正后方區域安裝簡諧振動發光二極管顯示屏8，各種控制開關安裝在底座正面。

演示垂直方向上的簡諧振動

演示垂直方向上的簡諧振動裝置，包括在立柱上端固定一伸出的支桿9，支桿上懸掛一根彈簧10，彈簧未端吊有重物球11，重物球與一個可移動的磁性重物平衡位置指示裝置12配合。所述平衡位置指示裝置可觀察重物球在平衡位置上下所作的簡諧振動，平衡位置指示裝置的底座13為磁性原件，移動方便很容易放置在平衡位置上，較詳細的結構如圖2所示。

演示水平方向上的簡諧振動

演示水平方向上的簡諧振動裝置，包括在立柱上端設有一角形氣動導軌14，所述導軌與一個氣泵相接，導軌上配合一滑塊15，滑塊上設有指針16，滑塊兩端各連有一根輕質彈簧17，彈簧的另一端與立柱固定，使用時打開氣泵開關開啟靜音氣泵18，釋放滑塊便可演示物體在水平方向上所作的簡諧振動，指針16為平衡指針，與刻度尺配合可明顯地觀察物體在平衡位置左右所作的簡諧振動，如圖3所示。

通過投影勻速圓周運動參考圓上的動點演示簡諧振動