專利名稱：?jiǎn)螖[振動(dòng)實(shí)時(shí)演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單擺振動(dòng)實(shí)時(shí)演示儀，屬于物理教學(xué)演示儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在大學(xué)物理中，振動(dòng)部分的教學(xué)手段基本還是停留在口頭描述、圖 片展示或用點(diǎn)滴軌跡粗略表示的方法上，缺少直觀、可信的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)演示， 從而學(xué)生往往對(duì)用三角函數(shù)方程表達(dá)振動(dòng)，和用正(余)弦函數(shù)圖線中相鄰的 兩峰(谷)之間的間隔表示振動(dòng)的周期難以理解，對(duì)單擺的振動(dòng)周期只取決于 擺長(zhǎng)和重力加速度的認(rèn)識(shí)也是將信將疑，給理論教學(xué)帶來(lái)不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種單擺振動(dòng)實(shí)時(shí)演示儀，能實(shí)時(shí)直觀形象地描繪 單擺振動(dòng)、阻尼振動(dòng)的圖線，定性說(shuō)明"單擺"的周期與擺長(zhǎng)和重力加速度的 關(guān)系。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的單擺振動(dòng)實(shí)時(shí)演示儀由支架豎桿、支架橫桿、 量角器、擺線、透明塑料水槽、標(biāo)尺、銅(鋁)質(zhì)平面電極板、導(dǎo)線、支架底盤 膠木面板、底盤水平調(diào)節(jié)螺釘、電位探針、軟磁性材料平板、扁平圓柱形磁鐵、 單擺平衡位置電位電極、圓形氣泡水準(zhǔn)儀、細(xì)漆包線、圓環(huán)形磁石、其字形膠 木體、粘合膠體、液體介質(zhì)組成，兩根等長(zhǎng)擺線的一端和支架橫桿相連，另一 端和擺錘相連，銅(鋁)質(zhì)平面電極板分別粘貼在透明塑料水槽的兩內(nèi)側(cè)端面， 并用導(dǎo)線和直流穩(wěn)壓電源輸出端相連，粘合膠體把電位探針固定在擺錘下端， 且封.閉擺錘中軸線穿孔的下口，電位探針的中下端浸沒(méi)在液體介質(zhì)中，電位探針的上端與細(xì)漆包線相連，細(xì)漆包線穿過(guò)擺錘的中軸線穿孔后與數(shù)字示波器相 連，單擺平衡位置電位電極粘貼在透明塑料水槽的內(nèi)底面上，并用導(dǎo)線和數(shù)字 示波器相連，量角器固定在支架橫桿下方，支架橫桿垂直固定在支架豎桿上， 支架^fe桿垂直固定在支架底盤膠木面板上，圓形氣泡水準(zhǔn)儀安裝在支架底盤膠 木面板面上，4個(gè)底盤水平調(diào)節(jié)螺釘對(duì)稱安裝在支架底盤膠木面板面下的四角。
其特征是擺錘懸置于注有液體介質(zhì)的透明塑料水槽中，透明塑料水槽的內(nèi)正
面粘貼標(biāo)尺，軟磁性材料平板置于支架底盤膠木面板面下，正對(duì)單擺，扁圓柱
形磁鐵吸附在軟磁性材料平板下底面的中央。擺錘(5)由圓環(huán)形磁石、@字
形膠木體組成，液體介質(zhì)是淡鹽水。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是能實(shí)時(shí)描繪、 記錄'、比較"單擺"運(yùn)動(dòng)或阻尼振動(dòng)中擺錘的振動(dòng)情況，測(cè)量振動(dòng)周期，定性 說(shuō)明單擺周期與擺長(zhǎng)和重力場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系，并能在同一幅視圖內(nèi)比較兩個(gè)不同振 動(dòng)的實(shí)時(shí)圖線，形象描繪出"單擺"運(yùn)動(dòng)中的位移和與此相應(yīng)的速度、加速度 等圖線。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作演示方便。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的圖1中5的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖。
圖中 1.支架豎桿 2.支架橫桿 3.量角器 4.擺線
5.擺錘6.透明塑料水槽 7.標(biāo)尺 .8.銅(鋁)質(zhì)平面電極板
9.導(dǎo)線 10.液體介質(zhì) ll.支架底盤膠木面板 12.底盤水平調(diào)節(jié)螺釘 13.電位探針 14.軟磁性材料平板 15.扁圓柱形磁鐵
16.單擺平衡位置電位電極 17.圓形氣泡水準(zhǔn)儀 18.銅(鋁)質(zhì)平面電極板19.導(dǎo)線 20.導(dǎo)線 21.細(xì)漆包線 22.圓環(huán)形磁石
23. ^字形膠木體 24.粘合膠體
具體實(shí)施例方式
在圖1中，由支架豎桿、支架橫桿、量角器、擺線、透明塑料水槽、標(biāo)尺、 銅(鋁)質(zhì)平面電極板、導(dǎo)線、支架底盤膠木面板、底盤水平調(diào)節(jié)螺釘、電位探 針、軟磁性材料平板、扁平圓柱形磁鐵、單擺平衡位置電位電極、圓形氣泡水 準(zhǔn)儀、細(xì)漆包線、圓環(huán)形磁石、其字形膠木體、粘合膠體、液體介質(zhì)組成，兩 根等長(zhǎng)擺線(4)的一端和支架橫桿(2)相連，另一端和擺錘(5)相連，銅(鋁) 質(zhì)平面電極板(8、 18)分別粘貼在透明塑料水槽(6)的兩內(nèi)側(cè)端面，并用導(dǎo) 線(9、 19)和直流穩(wěn)壓電源輸出端相連，粘合膠體(24)把電位探針(13)固 定在擺錘(5)下端，且封閉擺錘(5)中軸線穿孔的下口，電位探針(13)的 中下端浸沒(méi)在液體介質(zhì)(10)中，電位探針(13)的上端與細(xì)漆包線(21)相 連，細(xì)漆包線(21)穿過(guò)擺錘(5)的中軸線穿孔后與數(shù)字示波器相連，單擺平 衡位置電位電極(16)粘貼在透明塑料水槽(6)的內(nèi)底面上，并用導(dǎo)線(20) 和數(shù)字示波器相連，量角器(3)固定在支架橫桿(2)下方，支架橫桿(2)垂 直固定在支架豎桿(1)上，支架豎桿(1)垂直固定在支架底盤膠木面板(11) 上，圓形氣泡水準(zhǔn)儀(17)安裝在支架底盤膠木面板(11)面上，4個(gè)底盤水平 調(diào)節(jié)螺釘(12)對(duì)稱安裝在支架底盤膠木面板(11)面下的四角。其特征是擺 錘(5)懸置于注有液體介質(zhì)(10)的透明塑料水槽(6)中，透明塑料水槽(6) 的內(nèi)正面粘貼標(biāo)尺(7)，軟磁性材料平板(14)置于支架底盤膠木面板(11) 面下，正對(duì)單擺，扁圓柱形磁鐵(15)吸附在軟磁性材料平板(14)下底面的 中央。
在圖2中，擺錘(5)由圓環(huán)形磁石(22)、賓字形膠木體(23)組成，上下兩部分用螺紋偶合、中軸線穿孔的@字形膠木體(23)上套裝圓環(huán)形磁石(22) 組成擺錘(5)，用粘合膠體(24)把電位探針(13)固定在擺錘(5)下端，且 封閉擺錘(5)中軸線穿孔的下口，電位探針(13)上端與細(xì)漆包線(21)連接， 細(xì)漆包線(21)穿過(guò)甚字形膠木體(23)的中軸線穿孔，擺線(4)系接在@字形 膠木體(23)的上下部分的螺紋偶合處。
實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，為了保持平穩(wěn)，支架底盤膠木面板(ll)面積不小于60X35cm2; 為了.能使得在液體介質(zhì)(10)中間區(qū)域有相對(duì)均勻的電場(chǎng)，銅(鋁)質(zhì)平面電極 板(8、 18)的寬要與透明塑料水槽(6)的內(nèi)側(cè)端面的寬相同，寬的大小不小 于20cm;除演示阻尼振動(dòng)以外，固定在擺錘(5)下端的電位探針(13)只是中 下端浸沒(méi)在液體介質(zhì)(10)中；在液體介質(zhì)(10)中間區(qū)域有相對(duì)均勻的電場(chǎng) 情況下，擺錘(5)下端的電位探針(13)在液體介質(zhì)(10)中測(cè)得的電位與透 明塑料水槽(6)的內(nèi)正面粘貼的標(biāo)尺(7)的刻度值可以相對(duì)應(yīng)；只有在演示 單擺振動(dòng)周期與重力加速度的關(guān)系時(shí)，軟磁性材料平板(14)和吸附在其底面 中央的扁圓柱形磁鐵(15)，才正對(duì)單擺，置于支架底盤膠木面板(11)的下面。 為了能使得在單擺振動(dòng)的空間區(qū)域內(nèi)有相對(duì)均勻的磁場(chǎng)分布，軟磁性材料平板 (14)面積為45X25cm2，用擺錘(5)與軟磁性材料平板(14)和扁圓柱形磁 鐵(15)之間的磁場(chǎng)力的改變，模擬重力場(chǎng)強(qiáng)的變化；用數(shù)字示波器顯示振動(dòng) 曲線和進(jìn)行對(duì)兩個(gè)不同振動(dòng)曲線的對(duì)比，數(shù)字示波器采集的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn) 行進(jìn)一步分析和處理，得到相應(yīng)的速度和加速度圖線；實(shí)驗(yàn)中液體介質(zhì)(10) 用淡鹽水，增大直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，調(diào)節(jié)數(shù)字示波器的幅值增益，可在 一定程度上減小因液體介質(zhì)的不穩(wěn)定性對(duì)圖線帶來(lái)的影響。
權(quán)利要求
1.一種單擺振動(dòng)實(shí)時(shí)演示儀，由支架豎桿、支架橫桿、量角器、擺線、透明塑料水槽、標(biāo)尺、銅(鋁)質(zhì)平面電極板、導(dǎo)線、支架底盤膠木面板、底盤水平調(diào)節(jié)螺釘、電位探針、軟磁性材料平板、扁平圓柱形磁鐵、單擺平衡位置電位電極、圓形氣泡水準(zhǔn)儀、細(xì)漆包線、圓環(huán)形磁石、 id="icf0001" file="A2008101235490002C1.tif" wi="4" he="4" top= "59" left = "133" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>字形膠木體、粘合膠體、液體介質(zhì)組成，兩根等長(zhǎng)擺線(4)的一端和支架橫桿(2)相連，另一端和擺錘(5)相連，銅(鋁)質(zhì)平面電極板(8、18)分別粘貼在透明塑料水槽(6)的兩內(nèi)側(cè)端面，并用導(dǎo)線(9、19)和直流穩(wěn)壓電源輸出端相連，粘合膠體(24)把電位探針(13)固定在擺錘(5)下端，且封閉擺錘(5)中軸線穿孔的下口，電位探針(13)的中下端浸沒(méi)在液體介質(zhì)(10)中，電位探針(13)的上端與細(xì)漆包線(21)相連，細(xì)漆包線(21)穿過(guò)擺錘(5)的中軸線穿孔后與數(shù)字示波器相連，單擺平衡位置電位電極(16)粘貼在透明塑料水槽(6)的內(nèi)底面上，并用導(dǎo)線(20)和數(shù)字示波器相連，量角器(3)固定在支架橫桿(2)下方，支架橫桿(2)垂直固定在支架豎桿(1)上，支架豎桿(1)垂直固定在支架底盤膠木面板(11)上，圓形氣泡水準(zhǔn)儀(17)安裝在支架底盤膠木面板(11)面上，4個(gè)底盤水平調(diào)節(jié)螺釘(12)對(duì)稱安裝在支架底盤膠木面板(11)面下的四角。其特征是擺錘(5)懸置于注有液體介質(zhì)(10)的透明塑料水槽(6)中，透明塑料水槽(6)的內(nèi)正面粘貼標(biāo)尺(7)，軟磁性材料平板(14)置于支架底盤膠木面板(11)面下，正對(duì)單擺，扁圓柱形磁鐵(15)吸附在軟磁性材料平板(14)下底面的中央。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單擺振動(dòng)實(shí)時(shí)演示儀，其特征是擺錘(5) 由圓環(huán)形磁石(22)、 ^字形膠木體(23)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單擺振動(dòng)實(shí)時(shí)演示儀，其特征是液體介質(zhì) (10)是淡鹽水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單擺振動(dòng)實(shí)時(shí)演示儀，屬于物理教學(xué)演示儀器領(lǐng)域。其特征是擺錘懸置于注有液體介質(zhì)的透明塑料水槽中，透明塑料水槽的內(nèi)正面粘貼標(biāo)尺，軟磁性材料平板置于支架底盤膠木面板面下，正對(duì)單擺，扁圓柱形磁鐵吸附在軟磁性材料平板下底面的中央。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是能實(shí)時(shí)描繪、記錄、比較“單擺”運(yùn)動(dòng)或阻尼振動(dòng)中擺錘的振動(dòng)情況，測(cè)量振動(dòng)周期，定性說(shuō)明單擺周期與擺長(zhǎng)和重力場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系，并能在同一幅視圖內(nèi)比較兩個(gè)不同振動(dòng)的實(shí)時(shí)圖線，形象描繪出“單擺”運(yùn)動(dòng)中的位移和與此相應(yīng)的速度、加速度等圖線。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作演示方便。
文檔編號(hào)G09B23/00GK101303810SQ200810123549
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者葛宇宏, 杰 郝 申請(qǐng)人:南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院