[发明专利]新型驻波演示仪

说明书

技术领域

本发明属于教学仪器领域，具体涉及一种新型驻波演示仪。

背景技术

机械振动在介质中的传播就是机械波。两个振动方向相同、频率相同、相差恒定的相向传播的两列波叠加，会形成一种特殊的干涉现象—驻波。在讲驻波时，如果不配合相应的演示实验，是很难讲清楚的。目前所使用的驻波演示仪的介质有：空气介质，水介质，弹性绳，弹簧等；使用的振源有：音叉，扬声器，振动器，打点计时器等。但这些驻波演示仪要么只能演示横驻波，要么只能演示纵驻波，功能都比较单一，所形成的驻波频率不受控制且不能人工随意调整。因此，有必要研制一种既能演示横驻波又能演示纵驻波且驻波频率可以人工调整的新型驻波演示仪。

在物理教学中讲述简谐运动的时候，为了形象直观、便于理解，曾引入旋转矢量法。旋转矢量法表明：圆周运动与简谐运动有密切的联系，圆周运动在某一方向的投影就是简谐运动。因此，可以从圆周运动中获取简谐运动，作为驻波演示仪的波源。以此为波源的新型驻波演示仪，不仅能够演示横驻波和纵驻波，还能形象演示圆周运动与简谐运动的关系，特别适用于课堂演示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能演示横驻波，又能演示纵驻波，还能演示圆周运动与简谐运动关系并且能够调整驻波频率的新型驻波演示仪。

为了实现以上目的，本发明提供了如下技术方案：一种新型驻波演示仪，其特征在于：具有机架，机架上固定有由直流电机，直流电机的输出轴上安装有圆盘，圆盘上设有短轴，T形卡套悬挂在所述短轴上，所述T形卡套在导套的约束下可上下运动， T形卡套的下端有一个小孔，形成驻波的振动体的一端固定在所述小孔上，另一端悬挂重物。

所述形成驻波的振动体为弦线，弦线一端固定在T形卡套下端的小孔上，另一端跨过定滑轮后悬挂重物。

所述形成驻波的振动体为密波弹簧；密波弹簧一端固定在T形卡套下端的小孔上，另一端自然下垂并悬挂重物使其固定。

所述密波弹簧，其金属丝的直径为1mm，弹簧直径40mm，螺距5mm，原长200mm。

所述直流电机输入电压可以在6V―8V之间调节。

本发明所述的新型驻波演示仪，从圆周运动中获取简谐运动，作为驻波演示仪的波源。以此为波源的新型驻波演示仪，既可以演示横驻波，又可以演示纵驻波，还能演示圆周运动与简谐运动的关系，特别适用于课堂演示。在演示过程中可以通过调整直流电机的输入电压，产生不同频率的驻波。和目前使用的驻波演示教具相比，具有功能多、体积小、造价低、安全可靠、携带方便等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。

图1为新型驻波演示仪的主视图。

图2为新型驻波演示仪的左视图。

图3为新型驻波演示仪进行横驻波演示的示意图。

图4为新型驻波演示仪进行纵驻波演示的示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，一种新型驻波演示仪，包括机架1、固定在机架1上的由直流电机6，直流电机的输出轴上安装有圆盘2，圆盘2上设有圆柱形短轴3，T形卡套4悬挂在圆柱形短轴3上，所述T形卡套4由固定在机架1上的导套5约束，可上下运动， T形卡套4的下端有一个小孔7，形成驻波的振动体的一端固定在所述小孔7上，另一端悬挂重物。在演示横波时，振动体采用弦线8；演示纵波时，振动体采用密波弹簧11。

演示横波时，将弦线8的一端固定到T形卡套4末端的小孔7上，另一端跨过定滑轮9并悬挂重物10。接通直流电源，在匀速转动的直流电机6的带动下，圆柱形短轴3随着圆盘2一同转动，带动T形卡套4沿导套5运动，这时T形卡套4下端作简谐运动，从而带动弦线8一起做简谐运动，在张紧的弦线中引起自左向右的横波。该横波到达滑轮9处被反射回来，形成自右向左的横波。两横波相遇叠加，形成横驻波。在演示过程中，可以通过在6V-8V之间调整直流电机6的输入电压或调整弦线8末端重物10的重量来改变横波的频率，以便演示不同频率横波所形成的横驻波。

演示纵波时，将密波弹簧11一端固定在T形卡套4下端的小孔7上，另一端自然下垂并悬挂重物12使其固定。接通直流电源，在匀速转动的直流电机6的带动下，圆柱形短轴3随着圆盘2一同转动，带动T形卡套4沿导套运动，这时T形卡套4下端作简谐运动，从而带动密波弹簧11一起做简谐运动，在密波弹簧11中引起自上向下的纵波。该纵波到达密波弹簧11下端固定处后被反射回来，形成自下向上的纵波，两纵波相遇叠加，形成纵驻波。在演示过程中，可以通过在6V-8V之间调整直流电机6的输入电压来改变纵波的频率，以便演示不同频率纵波所形成的纵驻波。为了取得比较好演示效果，密波弹簧11金属丝的直径为1mm，弹簧直径40mm，螺距5mm，原长200mm。