[实用新型]一种纵波演示仪

说明书

技术领域：

本实用新型涉及教学仪器，特别是物理学中的一种纵波演示仪。

背景技术：

纵波是物理学中机械波的一种形式，机械振动在介质中的传播产生机械波。介质中质点的振动方向与波的传播方向平行的波，称为纵波。在高中物理中，纵波是一个难点内容，教学中需要借助演示实验开展教学活动。当前，教学中对纵波的演示主要是利用轻质弹簧进行演示。如图1所示，1为矩形框架、2为细绳、3为轻质弹簧、4为弹簧片，把轻质弹簧的一端固定在矩形框架的一侧，用细线把轻质弹簧吊在矩形框架顶部，轻质弹簧的另一端固定在弹簧片上，弹簧片的下端固定，用手把弹簧片的上端向右或左拉动一小段距离，松手后，弹簧片左右振动，从而带动轻质弹簧震动，轻质弹簧上出现纵波图形。显然，上述演示装置，对纵波的演示为简易粗略的演示，不能对介质(轻质弹簧)中的振动和波的传播进行慢速的观察和某一时刻进行定格分析，也不能演示出当弹簧片停止振动时，波形继续向前传播的现象。就目前对纵波的演示看，缺乏较理想的纵波演示仪。

在纵波的教学中，对纵波的形成和传播大多会用以下的图形进行分析，帮助教学。如图2所示，其主要分析内容是：在一介质中，选取排列在一直线上有弹性联系的、只能在直线上运动的一列质点(1、2、3、4、……16…)。设t＝0时，质点1(波源)开始向右振动，全部质点都在图示的平衡位置上，如图2、a所示。

四分之一周期(T)后，即t＝T/4时，质点1向右达到最大位移，质点2、3依次投入向右振动，开始振动的信号已传到质点4，质点1到4之间形成一个密部，如图2、b所示。此后，每隔T/4时间的传播情况如图2、c和图2、d所示。

t＝T时，质点1已完成一次全振动，又处于t＝0的振动状态，开始振动的信号已传到质点13，这时质点1到4和10到13之间是密部，这两个密部之间夹着一个疏部4到10，如图3、e所示。此后质点1重复上述振动，质点之间疏密相间发生，振动继续向右传播；当质点1停止振动，其它质点依次停止振动，振动形式(波形)继续传播。

发明的内容：

本实用新型的目的是提供一种纵波演示仪，该纵波演示仪能对纵波中各时刻的质点振动和波形传播进行演示观察、分析和任意时刻的定格分析，以及演示出当波源(如图2中的质点1)停止振动时，其它质点依次停止振动，振动形式(波形)继续传播的现象。

本实用新型的目的是通过如下技术方案解决，一种纵波演示仪由底座、支架、手柄、转子、振子、横杆及转轴组成，其特征在于：所述振子有多个，每个振子的组成是：振子的中部为一方形框，方形框的上面固定一小球，方形框的下框前后两面各固定一个长度大于方形框的边框宽，且大小相等的小圆柱。所述转子的结构形状为：在一个大圆柱的侧面上有多个大小相等的凸棱，每个凸棱都绕在大圆柱的侧面且成闭合状，每个凸棱均与大圆柱固为一体；凸棱的大小正好穿过上述振子的两个小圆柱之间且形成滑动连接，从而使凸棱能在两小圆柱之间光滑滑动；凸棱的个数与振子的数量相等。

上述一种纵波演示仪，所述转轴固定在转子的大圆柱两端中心处，且与大圆柱的端面垂直，转轴与转子固为一体。

上述一种纵波演示仪，所述转子在其两端转轴穿过两支架对称位置后，将两支架固定于底座上，转子两端的转轴与两支架为转动连接，从而使转子可通过转轴在两支架间转动。

上述一种纵波演示仪，所述横杆为长方条状，其端面大小正好穿过振子的方形框，振子可在横杆上光滑移动。

上述一种纵波演示仪，所述振子都穿在横杆上，让振子上的小球处于横杆的上面，让转子的凸棱一一对应穿过振子的两小圆柱之间，使振子处在转子的正上方，把横杆的两端固定在两支架上。

上述一种纵波演示仪，所述手柄与转子一端的转轴在两支架的外侧固定连接，使手柄与转子构成联动结构，转动手柄可带动转子转动。