[發明專利]一種駐波實驗裝置、實驗方法及其應用

在審

• 申請號: 201710644447.6
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN109326182A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 項思明
• 申請（專利權）人: 項思明
• 主分類號: G09B23/06
• 分類號: G09B23/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種駐波實驗裝置、實驗方法及其應用，屬于教學實驗領域。它包括可伸縮框架、起振源和旋緊鈕，可伸縮框架的兩端分別設置有起振源和旋緊鈕，起振源與旋緊鈕之間連接有水晶線，可伸縮框架上設置有起振源的一端設置有信號接線柱；可伸縮框架由框架和伸縮管組成；起振源由電磁螺旋管和薄鐵片組成，電磁螺線管中間放置有一端固定的薄鐵片。本發明結構簡單合理，便于操作，波動形態完整清晰；同時本發明在制作上選取材容易，有利于教學實驗的制作利用，實驗的拓展性強。

技術領域

本發明涉屬于教學實驗領域，尤其是一種駐波實驗裝置、實驗方法及其應用。

背景技術

目前公知的，在科學探究和物理實驗教學中，振動與波的實驗中，由于物體的振動過程、波的傳播過程變化得十分迅速，以至我們無法觀察這些物體運動的全過程和細節。因此我們無法深刻理解它們的運動規律和物理圖像。波動情況，我們無法明顯觀察到波源的振動及波的傳播過程及波形圖像，這是受到人的視覺暫留效應的影響。人們的眼睛在看到一發光物體后，在眼睛的視網膜上留下該物體的像，然后通過視覺神經傳入大腦皮層形成視覺形象。由于人眼的生理特點，在發光物體消失后，人眼視網膜上的像并不立即消失，而是還保留大約0.1秒的時間(眼睛的視覺暫留時間的長短與視網膜所接受的亮度大小有關)，我們將這種現象稱之謂眼睛視覺暫留效應。而在觀察高速運動的物體時，已經過去的物體的像和現在物體的像，由于視覺暫留效應的影響，而無法區分。為了觀察重復的機械運動、振動、波動，有人采用頻閃攝影的方法，它能把物體瞬息的運動過程，清晰地記錄在照片上，其最大的優點是能將物體一次性的高速運動，非周期性的振動形象地顯示在照相上。但其有一個不可克服的缺點，學生觀察到只是照片上所記錄的運動過程某一個瞬間，缺乏真實感，因此效果并不令人滿意。加之，現代中學科學探究和物理實驗教學中并沒有頻閃攝影的項目和器材配備。頻閃攝影，技術難度大，成本高，一般業余條件下難以做到，造成了實驗教學中的一個教具的空白，使得機械運動、振動、波動因為沒有相應的實驗器材和實驗設計而成為一個疑難實驗。

為滿足實際教學的需要和填補實驗教具的空白，基于這樣的背景確定了制作《運動靜像化數字處理系統》創新教具的基本思路，用以滿足技術和教學的需要。《運動靜像化數字處理系統》創新教具，通過創新的思維和獨特的設計，成功地對運動現象進行靜像化數字處理，以便直觀形象的觀察，同時以基于中學生的認知基礎和數據采集能力與實驗條件的現實，做到極為簡單的獲取相關的要素數據，作為科學探究和物理實驗教具效果非常明顯。

發明內容

為解決現有技術存在的駐波實驗研究缺乏真實感，制作技術及操作難度大的缺陷，本發明提供一種結構簡單合理，操作簡便，波動形態完整清晰的駐波實驗裝置、實驗方法及其應用。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種駐波實驗裝置，它包括可伸縮框架、起振源和旋緊鈕，可伸縮框架的兩端分別設置有起振源和旋緊鈕，起振源與旋緊鈕之間連接有水晶線，可伸縮框架上設置有起振源的一端設置有信號接線柱；

可伸縮框架由框架和伸縮管組成；

起振源由電磁螺旋管和薄鐵片組成，電磁螺線管中間放置有一端固定的薄鐵片。

進一步地，框架的材質為亞克力。

進一步地，薄鐵片與水晶線連接。

采用上述技術方案，當向起振源中的電磁螺旋管輸入不同頻率的電流信號時，由于電磁感應帶動薄鐵片以相應的頻率振動，利用薄鐵片的振動帶動與其相連的水晶線的振動，在起振源和旋緊鈕之間形成駐波，通過調節旋緊鈕達到調節水晶線的松緊，從而觀察水晶線以與起振源相同頻率不同振幅振動的形態。

一種利用上述駐波實驗裝置演示繩線上的橫波運動和共振現象的駐波實驗方法，包括以下步驟：

(1)取幾根不同的水晶線，將其一端系在起振源上，一端固定在旋緊鈕上，形成松緊可調的棉綸弦，信號接線柱上接有信號發生器；