專利名稱：演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置及其演示多普勒效應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置及其演示多普勒效應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
在日常生活中，人們都會有這種經(jīng)驗當(dāng)一列鳴著汽笛的火車經(jīng)過某觀察者時，他會發(fā)現(xiàn)火車汽笛的聲調(diào)由高變低。為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象呢？這是因為聲調(diào)的高低是由聲波振動頻率的不同決定的，如果頻率高，聲調(diào)聽起來就高；反之聲調(diào)聽起來就低。這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)(Doppler effect)是為紀(jì)念奧地利物理學(xué)家及數(shù)學(xué)家克里斯琴·約翰·多普勒(Christian JohannDoppler)而命名的，他于1842年首先提出了這一理論。多普勒認(rèn)為，物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化。隨著時間的推移，多普勒效應(yīng)已被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)。但是由于缺少實驗工具，好多人還是不能真正的理解多普勒效應(yīng)究竟是怎樣形成的和多普勒效應(yīng)的圖形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了提供一種演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置及其演示多普勒效應(yīng)的方法。 該實驗裝置利用水波將多普勒效應(yīng)進(jìn)行形象的表現(xiàn)，從而使參與者直觀的了解多普勒效應(yīng)究竟是怎樣形成的這一科學(xué)道理。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其特點是，包括一容器， 容器中盛水；還包括在容器上方設(shè)置的一對導(dǎo)軌、以及可在該導(dǎo)軌上進(jìn)行水平移動的移動部件，所述的移動部件包括一移動小車和懸掛在該移動小車下方的小錘；所述的小錘接觸水面。上述演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其中，所述的移動小車包括車體，所述車體底部兩側(cè)設(shè)有可在所述導(dǎo)軌中移動的滑輪。上述演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其中，所述的移動小車底部的滑輪兩側(cè)設(shè)有倒 “U”型卡件，該倒“U”型卡件卡在所述導(dǎo)軌上。上述演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其中，還包括驅(qū)動所述移動小車移動的直線減速電機(jī)和驅(qū)動小錘上下運動的上下振動減速電機(jī)。上述演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其中，所述的移動小車與小錘之間通過硬質(zhì)桿連接。上述演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其中，所述的導(dǎo)軌的起始點和終端點均設(shè)有限位塊，所述移動小車相對導(dǎo)軌終端限位塊的部位設(shè)有切換開關(guān)，相對導(dǎo)軌起始點的部位設(shè)有切斷開關(guān)；所述移動小車移動到導(dǎo)軌的終端，受終端點限位塊碰撞，切換開關(guān)動作，驅(qū)動電機(jī)反向運轉(zhuǎn)，移動小車后退；后退到導(dǎo)軌的起始點，受起始點限位塊碰撞，切斷開關(guān)動作， 移動小車停止移動。上述演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其中，所述的容器設(shè)有進(jìn)水口和出水口。
上述演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其中，所述的容器內(nèi)的水面上設(shè)有一層對水波進(jìn)行緩沖的緩沖物。采用演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置演示多普勒效應(yīng)的方法，其特點是，包括以下步驟步驟1、設(shè)置一容器，容器中盛水；還包括在容器上方設(shè)置的一對導(dǎo)軌、以及可在該導(dǎo)軌上進(jìn)行水平移動的移動部件，所述的移動部件包括一移動小車和懸掛在該移動小車下方的小錘；所述的小錘接觸水面；步驟2、按動啟動按鈕，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動小錘作上下運動，小錘在同一個地方擊打水面，水波成同心圓向四周擴(kuò)散；步驟3、當(dāng)小錘擊打水面一段時間后，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動小錘在導(dǎo)軌上進(jìn)行水平運動， 小錘劃動水面，小錘周圍的水波發(fā)生疏密變化，演示多普勒效應(yīng)；步驟4、演示一個來回后，停止演示。上述采用演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置演示多普勒效應(yīng)的方法，其中，所述的導(dǎo)軌的起始點和終端點均設(shè)有限位塊，所述移動小車相對導(dǎo)軌終端限位塊的部位設(shè)有切換開關(guān)，相對導(dǎo)軌起始點的部位設(shè)有切斷開關(guān)；所述移動小車移動到導(dǎo)軌的終端，受終端點限位塊碰撞，切換開關(guān)動作，驅(qū)動電機(jī)反向運轉(zhuǎn)，移動小車后退；后退到導(dǎo)軌的起始點，受起始點限位塊碰撞，切斷開關(guān)動作，移動小車停止移動；該次演示結(jié)束。由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，制作一個容器，容器內(nèi)盛水，在容器上方安裝能夠水平運動的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝能夠擊打水面的帶小錘的移動小車。當(dāng)小錘隨移動小車在導(dǎo)軌上進(jìn)行水平移動時，小錘擊打水面，水面上即可出現(xiàn)水波的疏密情況，該水波的疏密情況即為演示的多普勒效應(yīng)。效果直觀。


本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖進(jìn)一步給出。圖1是本發(fā)明演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的側(cè)視圖。圖4是本發(fā)明演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置中移動部件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a是移動小車的俯視圖；b是移動小車的側(cè)視圖。圖5本發(fā)明演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置演示的多普勒效應(yīng)效果圖。
具體實施例方式請參閱圖1 圖3，其中圖1是本發(fā)明演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的俯視圖，圖3是圖1的側(cè)視圖。本發(fā)明演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，包括一容器1，容器中盛水2 ；本實施例容器采用不銹鋼進(jìn)行制作，利用支撐機(jī)構(gòu)3將其固定在地面上。在容器上方設(shè)置的一對導(dǎo)軌4、以及可在該導(dǎo)軌上進(jìn)行水平移動的移動部件5。所述的容器設(shè)有進(jìn)水口 11和出水口 12，以及時的更換水質(zhì)，保證容器中水的清潔。所述容器的側(cè)邊設(shè)有操作臺6，所述操作臺設(shè)有電源開關(guān)、啟動開關(guān)等功能按鈕61。請參閱圖4，圖4是本發(fā)明演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置中移動部件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a是俯視圖；b是側(cè)視圖(部分剖視)。所述的移動部件5包括一移動小車51和懸掛在該移動小車下方的小錘52 ；所述的移動小車與小錘之間通過硬質(zhì)桿53連接。所述的小錘 52接觸水面。所述的移動小車51包括車體511，所述車體底部兩側(cè)設(shè)有可在所述導(dǎo)軌中移動的滑輪512。為了保證移動小車移動時的安全性，所述的移動小車底部的滑輪兩側(cè)設(shè)有倒 “U”型卡件513，該倒“U”型卡件卡在所述導(dǎo)軌上。本發(fā)明移動小車采用驅(qū)動電機(jī)514驅(qū)動在導(dǎo)軌上來回移動，本實施例采用例如減速比為90的直線減速電機(jī)驅(qū)動，利用該直線減速電機(jī)對行進(jìn)的移動小車進(jìn)行控制，可實現(xiàn)演示的穩(wěn)定性和操作的安全性。還包括驅(qū)動小錘作上下微量運動的上下振動減速電機(jī)515。從而實現(xiàn)對小錘的上下運動和驅(qū)動移動小車在水平導(dǎo)軌的線性移動。為安全起見，所述移動小車外可罩有罩蓋516。請配合參閱圖2。所述的導(dǎo)軌4的起始點和終端點均設(shè)有限位塊41、42，所述移動小車相對導(dǎo)軌終端限位塊的部位設(shè)有切換開關(guān)518，相對導(dǎo)軌起始點的部位設(shè)有切斷開關(guān) 517;所述移動小車移動到導(dǎo)軌的終端，受終端點限位塊碰撞，切換開關(guān)動作，驅(qū)動電機(jī)反向運轉(zhuǎn)，移動小車后退；后退到導(dǎo)軌的起始點，受起始點限位塊碰撞，切斷開關(guān)動作，移動小車停止移動。為了使在容器內(nèi)拍打水面不形成明顯的漣漪，本發(fā)明在所述的容器內(nèi)是水面上設(shè)有一層對水波進(jìn)行緩沖的緩沖物，所述的緩沖物可由細(xì)小的模擬水草構(gòu)成，從而使水波的運動不產(chǎn)生反射波，進(jìn)而得到更好的效果。本發(fā)明采用演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置演示多普勒效應(yīng)的方法，包括以下步驟步驟1、設(shè)置一容器，容器中盛水；還包括在容器上方設(shè)置的一對導(dǎo)軌、以及可在該導(dǎo)軌上進(jìn)行水平移動的移動部件，所述的移動部件包括一移動小車和懸掛在該移動小車下方的小錘；所述的小錘接觸水面；步驟2、按動啟動按鈕，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動小錘作上下運動，小錘在同一個地方擊打水面，水波成同心圓向四周擴(kuò)散；步驟3、當(dāng)小錘擊打水面一段時間后，內(nèi)部轉(zhuǎn)換開關(guān)停止上下振動減速電機(jī)驅(qū)動小錘作上下運動，而使直線減速電機(jī)啟動，驅(qū)動移動小車在導(dǎo)軌上進(jìn)行水平運動；小錘在移動小車的帶動下劃動水面，小錘周圍的水波發(fā)生疏密變化，演示多普勒效應(yīng)；步驟4、演示一個來回后，停止演示。該一個來回的具體過程是所述的導(dǎo)軌的起始點和終端點均設(shè)有限位塊，所述移動小車相對導(dǎo)軌終端限位塊的部位設(shè)有切換開關(guān)，相對導(dǎo)軌起始點的部位設(shè)有切斷開關(guān)；所述移動小車移動到導(dǎo)軌的終端，受終端點限位塊碰撞，切換開關(guān)動作，驅(qū)動電機(jī)反向運轉(zhuǎn)，移動小車后退；后退到導(dǎo)軌的起始點，受起始點限位塊碰撞，切斷開關(guān)動作，移動小車停止移動；該次演示結(jié)束。通過移動小車帶動小錘在水面的移動，我們可以看到小錘經(jīng)過的水面上可出現(xiàn)水波的疏密情況(如圖5所示)在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高。在運動的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長變得較長，頻率變得較低。波源的速度越高， 所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。從而演示了多普勒效應(yīng)。
權(quán)利要求
1.演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其特征在于，包括一容器，容器中盛水；還包括在容器上方設(shè)置的一對導(dǎo)軌、以及可在該導(dǎo)軌上進(jìn)行水平移動的移動部件，所述的移動部件包括一移動小車和懸掛在該移動小車下方的小錘；所述小錘接觸水面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其特征在于，所述的移動小車包括車體，所述車體底部兩側(cè)設(shè)有可在所述導(dǎo)軌中移動的滑輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其特征在于，所述的移動小車底部的滑輪兩側(cè)設(shè)有倒“U”型卡件，該倒“U”型卡件卡在所述導(dǎo)軌上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其特征在于，還包括驅(qū)動所述移動小車移動的直線減速電機(jī)和驅(qū)動小錘上下運動的上下振動減速電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其特征在于，所述的移動小車與小錘之間通過硬質(zhì)桿連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)軌的起始點和終端點均設(shè)有限位塊，所述移動小車相對導(dǎo)軌終端限位塊的部位設(shè)有切換開關(guān)，相對導(dǎo)軌起始點的部位設(shè)有切斷開關(guān)；所述移動小車移動到導(dǎo)軌的終端，受終端點限位塊碰撞，切換開關(guān)動作，驅(qū)動電機(jī)反向運轉(zhuǎn)，移動小車后退；后退到導(dǎo)軌的起始點，受起始點限位塊碰撞，切斷開關(guān)動作，移動小車停止移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其特征在于，所述的容器設(shè)有進(jìn)水口和出水口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，其特征在于，所述的容器內(nèi)水面上設(shè)有一層對水波進(jìn)行緩沖的緩沖物。
9.采用演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置演示多普勒效應(yīng)的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、設(shè)置一容器，容器中盛水；還包括在容器上方設(shè)置的一對導(dǎo)軌、以及可在該導(dǎo)軌上進(jìn)行水平移動的移動部件，所述的移動部件包括一移動小車和懸掛在該移動小車下方的小錘；所述的小錘接觸水面；步驟2、按動啟動按鈕，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動小錘作上下運動，小錘在同一個地方擊打水面，水波成同心圓向四周擴(kuò)散；步驟3、當(dāng)小錘擊打水面一段時間后，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動小錘在導(dǎo)軌上進(jìn)行水平運動，小錘劃動水面，小錘周圍的水波發(fā)生疏密變化，演示多普勒效應(yīng)；步驟4、演示一個來回后，停止演示。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的采用演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置演示多普勒效應(yīng)的方法， 其特征在于，所述的導(dǎo)軌的起始點和終端點均設(shè)有限位塊，所述移動小車相對導(dǎo)軌終端限位塊的部位設(shè)有切換開關(guān)，相對導(dǎo)軌起始點的部位設(shè)有切斷開關(guān)；所述移動小車移動到導(dǎo)軌的終端，受終端點限位塊碰撞，切換開關(guān)動作，驅(qū)動電機(jī)反向運轉(zhuǎn)，移動小車后退；后退到導(dǎo)軌的起始點，受起始點限位塊碰撞，切斷開關(guān)動作，移動小車停止移動；該次演示結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種演示多普勒效應(yīng)的實驗裝置，包括一容器，容器中盛水；還包括在容器上方設(shè)置的一對導(dǎo)軌、以及可在該導(dǎo)軌上進(jìn)行水平移動的移動部件，所述的移動部件包括一移動小車和懸掛在該移動小車下方的小錘；所述的小錘接觸水面。本發(fā)明還公開了演示多普勒效應(yīng)的方法按動啟動按鈕，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動小錘作上下運動，小錘在同一個地方擊打水面，水波成同心圓向四周擴(kuò)散；當(dāng)小錘擊打水面一段時間后，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動小錘在導(dǎo)軌上進(jìn)行水平運動，小錘劃動水面，小錘周圍的水波發(fā)生疏密變化，演示多普勒效應(yīng)。效果直觀。
文檔編號G09B23/00GK102236987SQ20101016484
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者余麗江, 孫源, 陳穎 申請人:上?？萍拣^