本實(shí)用新型涉及一種物理教學(xué)演示儀，特別是一種振動(dòng)波動(dòng)演示儀。

背景技術(shù)：

振動(dòng)和波動(dòng)是物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，學(xué)生在課堂上只憑教師講解很難理解抽象的理論和規(guī)律，所以有必要在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示以提高教學(xué)效果?，F(xiàn)有技術(shù)存在相應(yīng)的不足，如：“激光掃描法簡(jiǎn)諧振動(dòng)正弦曲線演示儀(申請(qǐng)?zhí)朇N201520443974.7)”采用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器作為振動(dòng)源，該裝置頻率不可調(diào)節(jié)或者調(diào)節(jié)范圍非常小，采用六棱鏡驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的曲線不連續(xù)，每個(gè)鏡片之間會(huì)有斷點(diǎn)；“一種簡(jiǎn)諧振動(dòng)演示儀(申請(qǐng)?zhí)朇N201521082225.2)”采用絲杠驅(qū)動(dòng)，速度較慢，直觀視覺(jué)現(xiàn)象不明顯；“一種簡(jiǎn)諧振動(dòng)演示裝置(申請(qǐng)?zhí)朇N201420059072.9)”采用彈簧作為振動(dòng)源，由于摩擦存在其振幅會(huì)明顯衰減，而且單一彈簧無(wú)法改變頻率?！耙环N物理教學(xué)用的圖像振動(dòng)演示裝置(申請(qǐng)?zhí)朇N201520815926.6)”采用手搖驅(qū)動(dòng)，速度不穩(wěn)，小車(chē)振動(dòng)頻率與紙帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度關(guān)系恒定，無(wú)法演示不同的頻率和波速時(shí)波形的變化。上述現(xiàn)有技術(shù)都需要放在桌子上才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不能掛在黑板上，學(xué)生多的時(shí)候后排的學(xué)生看不見(jiàn)，都沒(méi)有數(shù)值顯示裝置，不能定量顯示波長(zhǎng)、波速和頻率以及波長(zhǎng)、波速和頻率三者之間的關(guān)系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)上的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種振動(dòng)波動(dòng)演示儀，該演示儀結(jié)構(gòu)緊湊，功能全面，體積小巧，便于攜帶，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，可以吸附在黑板上供全體同學(xué)觀看，振動(dòng)頻率和波速能夠分別調(diào)節(jié)和顯示，實(shí)驗(yàn)效果好，適于推廣應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種振動(dòng)波動(dòng)演示儀。其中：該演示儀包括下橫梁、中橫梁、上橫梁、左光軸、右光軸、支架、橫桿、左轉(zhuǎn)軸、右轉(zhuǎn)軸、滾動(dòng)帶、豎線、交叉點(diǎn)、滾動(dòng)帶電機(jī)、橫桿電機(jī)、轉(zhuǎn)輪、偏心軸、滑槽、電控板、開(kāi)關(guān)、滾動(dòng)帶電機(jī)調(diào)速旋鈕、橫桿電機(jī)調(diào)速旋鈕、磁鐵、振動(dòng)頻率顯示屏、波速顯示屏、滑塊。

所述下橫梁、中橫梁、上橫梁、左光軸、右光軸相互連接構(gòu)成演示儀的框架，橫桿通過(guò)螺絲固定在支架上，并使橫桿與左光軸垂直，橫桿與支架通過(guò)螺絲固定在左光軸和右光軸上的滑塊上，橫桿與支架能夠一起沿左光軸和右光軸平行滑動(dòng)，橫桿電機(jī)固定在橫梁上，橫桿電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)輪上的偏心軸與支架上的滑槽嵌套，左轉(zhuǎn)軸和右轉(zhuǎn)軸安裝在中橫梁和上橫梁之間，滾動(dòng)帶繞在左轉(zhuǎn)軸和右轉(zhuǎn)軸上，滾動(dòng)帶上刻有與轉(zhuǎn)動(dòng)方向垂直的豎線；滾動(dòng)帶電機(jī)固定在下橫梁上，滾動(dòng)帶電機(jī)與左轉(zhuǎn)軸相聯(lián)并驅(qū)動(dòng)左轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，電控板安裝在下橫梁上，電控板上裝有開(kāi)關(guān)、滾動(dòng)帶電機(jī)調(diào)速旋鈕、橫桿電機(jī)調(diào)速旋鈕；下橫梁和上橫梁兩端分別安裝有磁鐵，振動(dòng)頻率顯示屏、波速顯示屏安裝在上橫梁上，滾動(dòng)帶電機(jī)、橫桿電機(jī)、振動(dòng)頻率顯示屏、波速顯示屏與電控板電連接。

本實(shí)用新型的效果是：

(1)整套演示儀能夠吸附在有鐵質(zhì)背板的黑板或任何鐵質(zhì)平面上，便于多人同時(shí)觀看。

(2)體積小巧，重量輕，便于攜帶，老師可以將儀器帶到任何需要的教室講課，不受空間限制。

(3)振動(dòng)頻率波動(dòng)速度均可改變。

(4)振動(dòng)頻率波動(dòng)速度均可直接顯示。

(5)安裝方便，操作簡(jiǎn)單。

(6)可以演示簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量描述即簡(jiǎn)諧振動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，一維簡(jiǎn)諧振動(dòng)、簡(jiǎn)諧振動(dòng)與一維一動(dòng)合成的二維波動(dòng)等。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、下橫梁 2、中橫梁 3、上橫梁 4、左光軸 5、右光軸

6、支架 7、橫桿 8、左轉(zhuǎn)軸 9、右轉(zhuǎn)軸 10、滾動(dòng)帶

11、豎線 12、交叉點(diǎn) 13、滾動(dòng)帶電機(jī) 14、橫桿電機(jī)

15、轉(zhuǎn)輪 16、偏心軸 17、滑槽 18、電控板 19、開(kāi)關(guān)

20、滾動(dòng)帶電機(jī)調(diào)速旋鈕 21、橫桿電機(jī)調(diào)速旋鈕 22、磁鐵

23、振動(dòng)頻率顯示屏 24、波速顯示屏 25、滑塊

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖的本實(shí)用新型的振動(dòng)波動(dòng)演示儀結(jié)構(gòu)加以說(shuō)明。

本實(shí)用新型的振動(dòng)波動(dòng)演示儀的設(shè)計(jì)思想是解決物理教學(xué)中振動(dòng)和波動(dòng)相關(guān)內(nèi)容的課堂演示問(wèn)題。

如圖1所示，本實(shí)用新型的振動(dòng)波動(dòng)演示儀結(jié)構(gòu)是，該演示儀包括下橫梁1、中橫梁2、上橫梁3、左光軸4、右光軸5、支架6、橫桿7、左轉(zhuǎn)軸8、右轉(zhuǎn)軸9、滾動(dòng)帶10、豎線11、交叉點(diǎn)12、滾動(dòng)帶電機(jī)13、橫桿電機(jī)14、轉(zhuǎn)輪15、偏心軸16、滑槽17、電控板18、開(kāi)關(guān)19、滾動(dòng)帶電機(jī)調(diào)速旋鈕20、橫桿電機(jī)調(diào)速旋鈕21、磁鐵22、振動(dòng)頻率顯示屏23、波速顯示屏24、滑塊25。

本實(shí)用新型的振動(dòng)波動(dòng)演示儀的功能是這樣實(shí)現(xiàn)的：

所述下橫梁1、中橫梁2、上橫梁3、左光軸4、右光軸5構(gòu)成演示儀的框架，橫桿7與支架6一起可沿左光軸4和右光軸5平行滑動(dòng)，橫桿電機(jī)14固定在橫梁1上，橫桿電機(jī)14通過(guò)轉(zhuǎn)輪15上的偏心軸16與支架6上的滑槽17嵌套。左轉(zhuǎn)軸8和右轉(zhuǎn)軸9安裝在中橫梁2和上橫梁3之間，滾動(dòng)帶10繞在左轉(zhuǎn)軸8和右轉(zhuǎn)軸9上，滾動(dòng)帶10上畫(huà)有與轉(zhuǎn)動(dòng)方向垂直的豎線11。滾動(dòng)帶電機(jī)13固定在下橫梁1上，滾動(dòng)帶電機(jī)13與左轉(zhuǎn)軸8相聯(lián)并驅(qū)動(dòng)左轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)。電控板18安裝在下橫梁1上，電控板18上裝有開(kāi)關(guān)19、滾動(dòng)帶電機(jī)調(diào)速旋鈕20、橫桿電機(jī)調(diào)速旋鈕21。下橫梁1和上橫梁3兩端分別安裝有磁鐵22，用于將整套儀器吸附在有鐵質(zhì)背板的豎直面，包括黑板和白板上，便于多人觀看。振動(dòng)頻率顯示屏23、波速顯示屏24安裝在上橫梁3上。橫桿電機(jī)14為轉(zhuǎn)速可調(diào)、可測(cè)的電機(jī)，由電控板18上的橫桿電機(jī)調(diào)速旋鈕21控制轉(zhuǎn)速，其每秒轉(zhuǎn)動(dòng)周數(shù)以頻率的形式顯示在振動(dòng)頻率顯示屏24上?？刂坪驼{(diào)節(jié)橫桿電機(jī)14的轉(zhuǎn)速是為了改變橫桿7的振動(dòng)頻率。滾動(dòng)帶電機(jī)13為轉(zhuǎn)速可調(diào)、可測(cè)的電機(jī)，由電控板18上的滾動(dòng)帶10電機(jī)調(diào)速旋鈕20控制轉(zhuǎn)速，控制和調(diào)節(jié)滾動(dòng)帶電機(jī)13的轉(zhuǎn)速是為了改變滾動(dòng)帶10上豎線11的移動(dòng)速度，相當(dāng)于改變波速，滾動(dòng)帶電機(jī)13的轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)電控板18根據(jù)左轉(zhuǎn)軸8的半徑運(yùn)算后轉(zhuǎn)換為豎線11的平移速度，顯示在波速顯示屏24上。電控板18是整套儀器的電源供應(yīng)、電路控制、信號(hào)采集和運(yùn)算中樞，把外來(lái)電源轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)帶電機(jī)13、橫桿電機(jī)14的電力，采集滾動(dòng)帶電機(jī)13、橫桿電機(jī)14的轉(zhuǎn)速信息并進(jìn)行處理，分別顯示在波速顯示屏24和振動(dòng)頻率顯示屏23上。橫桿7和滾動(dòng)帶10為同一種顏色，豎線11的顏色與橫桿7和滾動(dòng)帶10的顏色要有明顯反差，比如：橫桿7和滾動(dòng)帶10為黑色，豎線11為白色；或者橫桿7和滾動(dòng)帶10為白色，豎線11為黑色。滾動(dòng)帶10上的豎線11可以畫(huà)多條。

本實(shí)用新型的振動(dòng)波動(dòng)演示儀的基本操作步驟：

通過(guò)磁鐵22把演示儀吸附在黑板上，先將滾動(dòng)帶電機(jī)調(diào)速旋鈕20、橫桿電機(jī)調(diào)速旋鈕21都調(diào)至最小，然后打開(kāi)開(kāi)關(guān)19，慢調(diào)大橫桿電機(jī)調(diào)速旋鈕21，使橫桿7振動(dòng)頻率逐漸增大，即可演示轉(zhuǎn)輪15的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為橫桿7的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，轉(zhuǎn)輪15的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定振動(dòng)頻率。緩慢調(diào)大滾動(dòng)帶電機(jī)調(diào)速旋鈕20，使?jié)L動(dòng)帶10逐漸加速運(yùn)動(dòng)，由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，可以觀察到交叉點(diǎn)12的運(yùn)動(dòng)軌跡就是二維波動(dòng)，分別調(diào)滾動(dòng)帶電機(jī)調(diào)速旋鈕20、橫桿電機(jī)調(diào)速旋鈕21，并從振動(dòng)頻率顯示屏23上讀取橫桿7的振動(dòng)頻率，從波速顯示屏24上讀取豎線11的運(yùn)動(dòng)速度，這就可以演示振動(dòng)和波的形成原理，以及振動(dòng)頻率、波長(zhǎng)和速度三者之間的關(guān)系。