專利名稱：縱橫波及其圖象演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種物理教學(xué)儀器，適合于大、中學(xué)物理教學(xué)作演示實(shí)驗(yàn)儀器和分組實(shí)驗(yàn)儀器。
目前的縱波演示器，采用螺旋彈簧用細(xì)線水平懸掛，它的一端連接一個(gè)金屬球，球固定于一鋼片的結(jié)構(gòu)。而縱波圖象，至今沒有演示儀器，全憑老師畫圖、口述或作手勢(shì)來進(jìn)行說明解釋。因此，學(xué)生對(duì)波的運(yùn)動(dòng)情況的理解很不直觀，致使縱波及其圖象成為物理教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種既能真實(shí)地演示縱波，又能通過電路變換或光電變換，直觀地表示出縱波的運(yùn)動(dòng)情況，亦即演示出縱波的圖象，還能兼作橫波演示和橫波圖象演示的縱橫波及其圖象演示器。以使學(xué)生能較快地全面地形成波的概念，理解波的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是在現(xiàn)有縱波演示器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)電子顯示系統(tǒng)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電子顯示的轉(zhuǎn)換控制開關(guān)，把質(zhì)點(diǎn)水平方向的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)位移量的豎直方向的運(yùn)動(dòng)加以顯示。這樣，在觀察真實(shí)波的同時(shí)，可以理解縱波圖象是怎樣表示縱波的運(yùn)動(dòng)，還可以直接看到各質(zhì)點(diǎn)是怎樣振動(dòng)的，圖象又是如何表示的。不但可以看到某一時(shí)刻的圖象，還可看到各個(gè)時(shí)刻圖象。另外，如將各質(zhì)點(diǎn)的圖象連串起來，則表示出的是橫波從左向右的傳播，也就可以演示出橫波及其圖象，如在暗室中演示，效果則更佳。從而實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的目的。
以下結(jié)合
對(duì)本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)作詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意的正視圖。
圖2為左視圖。
圖3為控制開關(guān)實(shí)施例一的示意及電路原理圖。
圖4為控制開關(guān)實(shí)施例二的示意圖及電路原理圖。
如圖1，2所示，本實(shí)用新型主要由金屬片［1］、金屬球［2］、四根連接桿［3］(上、下各兩根)、支架［4］、滑環(huán)［5］、架空線［7］、彈簧［8］等組成，金屬片［1］固定于支架［4］的底板上，金屬球［2］固定于金屬片［1］上，彈簧［8］的一端連接金屬球［2］，并通過架空線［7］、滑環(huán)［5］和上連接桿［3］水平懸掛，本實(shí)用新型的特點(diǎn)是在支架［4］上部裝有電子顯示板［12］，其上設(shè)置橫座標(biāo)軸——X軸，并設(shè)置有對(duì)稱X軸縱向等距排列的發(fā)光二極管［13］發(fā)光二極管［13］設(shè)置的排數(shù)與彈簧［8］上所選定的代表質(zhì)點(diǎn)的個(gè)數(shù)相等(代表質(zhì)點(diǎn)按照物理教學(xué)大綱的要求確定)，設(shè)置的位置與代表質(zhì)點(diǎn)在平衡位置時(shí)的位置相同，另外，在支架［4］上還裝有直流電源［14］和發(fā)光二極管的控制開關(guān)，電流的一級(jí)(“＋”或“－”極)直接與各發(fā)光二極管相接，另一極(“－”或“＋”極)經(jīng)過控制開關(guān)后接相應(yīng)的發(fā)光二極管。所述的控制開關(guān)由滑觸器［9］和一塊控制板［10］構(gòu)成，控制板［10］裝于支座［11］上，在每個(gè)代表質(zhì)點(diǎn)上均系有一個(gè)滑觸器，而控制板［10］上則設(shè)有多個(gè)電源導(dǎo)通點(diǎn)，這些導(dǎo)通點(diǎn)對(duì)稱每一個(gè)代表質(zhì)點(diǎn)的平衡位置設(shè)置，其數(shù)量和間距與發(fā)光二極管的設(shè)置一一對(duì)應(yīng)。當(dāng)滑觸器接觸到某個(gè)電源導(dǎo)通點(diǎn)時(shí)，該導(dǎo)通點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就亮，代表質(zhì)點(diǎn)的水平位移就用縱向坐標(biāo)顯示出來。
本實(shí)用新型的控制開關(guān)可有多種實(shí)施方案，圖3給出了其實(shí)施例一及其電路原理圖，如圖3所示，該實(shí)施例中，控制板［10］為玻纖層壓制電路板，在前述的電源導(dǎo)通點(diǎn)處裝有銅條［15］，而所述的滑觸器［9］為一根裸銅線［18］。它與玻纖層壓制電路板保持接觸。前述的電源的另一極(“－”或“＋”極)則是直接接在彈簧上，而玻纖層壓制電路板上的銅條與對(duì)應(yīng)著的發(fā)光二極管的另一端用導(dǎo)線連通。圖4給出了控制開關(guān)的實(shí)施例二及其電路原理圖，如圖4所示，該實(shí)施例中，所述的控制板［10］為光電管組成的電路板，即在對(duì)應(yīng)前述的電源導(dǎo)通點(diǎn)處裝有光電管［16］。前述電源的另一極(“－”或“＋”極)，經(jīng)一反向器［17］后與各光電管相接，各光電管的另一極與其對(duì)應(yīng)控制的發(fā)光二極管相接。另外，所述的滑觸器［9］為一由硬質(zhì)細(xì)線系于代表質(zhì)點(diǎn)上的遮光片［19］。當(dāng)遮光片接觸光電管，亦即遮住光電管時(shí)，光電管所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮。同理，也將質(zhì)點(diǎn)的水平位移轉(zhuǎn)化為縱標(biāo)顯示。為了保證演示效果不受外界振動(dòng)影響，本實(shí)用新型可在支架［4］的底部設(shè)減振座［6］。
本實(shí)用新型的工作原理簡述如下(1)將電源［14］斷開，則只可演示縱波；(2)每個(gè)代表質(zhì)點(diǎn)的顯示電路都是獨(dú)立的，用一個(gè)滑觸器控制，如果只將某一個(gè)代表質(zhì)點(diǎn)的滑觸器與控制板接觸，則可演示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的水平方向的實(shí)際振動(dòng)情況和圖象中豎直方向的位移變化情況；(3)各代表質(zhì)點(diǎn)的滑觸器均與控制板接觸，則可演示縱波圖象的關(guān)系即疏密波，表示它的圖象是正弦曲線，縱波從左向右傳播，正弦曲線也按時(shí)間不斷變化；(4)如將本實(shí)用新型的產(chǎn)品放置暗示中，按(3)的方式演示，則縱波看不清了，看到的正好是橫波的運(yùn)動(dòng)情況，而橫波的圖象好正好是正弦曲線。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)演示逼真，一物多用，結(jié)構(gòu)簡單，綜合成本低。
權(quán)利要求1.一種縱橫波及其圖象演示器，包括金屬片[1]、金屬球[2]、四根連接桿[3](上、下各兩根)、支架[4]、滑環(huán)[5]、架空線[7]、彈簧[8]，金屬片[1]固定于支架[4]的底板上，金屬球[2]固定于金屬片[1]上，彈簧[8]一端連接金屬球[2]，并通過架空線[7]、滑環(huán)[5]和上連接桿[3]水平懸掛，本實(shí)用新型的特征在于在支架[4]上部裝有電子顯示板[12]，其上設(shè)置橫坐標(biāo)軸X軸，并設(shè)置有對(duì)稱X軸縱向等距排列的發(fā)光二極管[13]，發(fā)光二極管[13]設(shè)置的排數(shù)與彈簧[8]上所選定的代表質(zhì)點(diǎn)的個(gè)數(shù)相等，其位置與代表質(zhì)點(diǎn)在平衡位置時(shí)的位置相同，在支架[4]上裝有直流電源[14]和發(fā)光二極管控制開關(guān)，電源的一極(“+”或“-”)直接與各發(fā)光二極管相接，另一極(“-”或“+”)經(jīng)控制開關(guān)后接相應(yīng)的發(fā)光二極管，所述控制開關(guān)由滑觸器[9]和一塊控制板[10]構(gòu)成，控制板[10]裝于支座[11]上，每個(gè)代表質(zhì)點(diǎn)上均系有一個(gè)滑觸器，而控制板[10]上設(shè)置有多個(gè)電源導(dǎo)通點(diǎn)，這些導(dǎo)通點(diǎn)對(duì)稱每一個(gè)代表質(zhì)點(diǎn)平衡位置設(shè)置，其數(shù)量及間距與發(fā)光二極管的設(shè)置對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱橫波及其圖象演示器，其特征在于所述的控制板［10］為玻纖層壓制電路板，在前述的電源導(dǎo)通點(diǎn)處裝銅條［15］，所述的滑觸器為裸銅線［18］，它與玻纖層壓制電路板保持接觸，上述電源的另一極(“－”或“＋”)接在彈簧［8］上，玻纖層壓制電路板上的銅條與對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的另一端連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱橫波及其圖象演示器，其特征在于所述控制板［10］為光電管組成的電路板，對(duì)應(yīng)上述的電源導(dǎo)通點(diǎn)處裝有光電管［16］，上述電源的另一極(“－”或“＋”極)經(jīng)一反向器［17］后與各光電管［15］的一極相接，各光電管的另一極與其對(duì)應(yīng)控制的發(fā)光二極管相接，所述的滑觸器［9］為一由硬質(zhì)細(xì)線系于代表質(zhì)點(diǎn)上的遮光片［19］。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3所述的縱橫波演示器，其特征在于在支架［4］的底部設(shè)有減振座［6］。
專利摘要一種縱橫波及其圖象演示器，主要由支架(4)、金屬片(1)、金屬球(2)、彈簧(8)、架空線(7)、滑環(huán)(5)等組成。突出特點(diǎn)是設(shè)置有電子顯示板(12)，以及由滑觸器(9)和控制板(10)組成的控制開關(guān)。它可將質(zhì)點(diǎn)水平方向的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)位移量的豎直方向的運(yùn)動(dòng)加以顯示。既可觀察真實(shí)的縱波，又可直接觀察縱波圖象是怎樣表示縱波運(yùn)動(dòng)的，還可借助暗室，用作橫波及其圖象的演示。適用于作物理教學(xué)的演示、實(shí)驗(yàn)儀器。
文檔編號(hào)G09B23/22GK2071366SQ9021580
公開日1991年2月13日 申請(qǐng)日期1990年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月1日
發(fā)明者林協(xié)中 申請(qǐng)人:林協(xié)中