[发明专利]多功能横波、纵波、环形波及驻波演示器

说明书

技术领域

本发明涉及一种普通物理实验装置，具体是一种多功能横波、纵波、环形波及驻波演示器。

背景技术

中学物理机械波的教学中，对横波的概念容易理解，但对纵波、环形波的理解有很大的困难，对横波、环形波、纵波及它们各自形成的驻波更难理解，我们知道“两列沿相反方向传播的振幅相同，频率相同的波相叠加时，形成驻波。”声波在反射时，频率振幅前后相同，且反射波与原来的波方向相反，是否可以发明观察横波、环形波、声音纵波、与它们各自形成驻波的演示器呢？因此，我研究设计了这个多功能横波、纵波、环形波及驻波演示器。

发明内容

本发明的目的是通过此装置的演示过程，使学生对横波、环形波、纵波及它们各自形成的驻波更加容易理解，并增强趣味性和直观性，培养其对科学的研究兴趣。

这种多功能横波、纵波、环形波及驻波演示器，它由主机、散热窗、信号源、功放电路、扬声器、透明管、调管活塞、频率显示仪、台架、振动器、振动头、弹性绳、环形弹性钢丝圈、纵波开关、纵波粗调钮、纵波微调钮、纵波调幅钮、扬声器接线板、功放输出线、电源电路等组成。其特征在于主机面板上设有纵波开关、纵波粗调钮、纵波微调钮、纵波调幅钮，主机内设有信号源、功放电路，振动器，它们之间电连接，并与纵波开关、纵波粗调钮、纵波微调钮、纵波调幅钮、功放输出线相连接，透明管一端固定扬声器和扬声器接线板，透明管内放置碎塑料泡沫，并设置可移动的活塞，功放输出线另一端与通过扬声器接线板与扬声器和频率显示仪相连接，其振动器设置在主机上方，且连接弹性绳的一端，弹性绳的另一端固定在竖直台架上，振动器上还安装有环形弹性钢丝圈。

本发明的有益效果：

1、本发明能使能在课堂演示实验过程中，直观的看到横波、环形波、纵波及驻波的形成过程，领悟到横波、环形波、纵波及它们各自形成的驻波产生变化的奥秘。从而能吸引学生不断探索科学的兴趣。

2、本发明与传统的演示实验相比有显著的进步，将音叉(打点计时器)的振动改为可调频率的机械振动器，可以同时观察横波、环形波和它们各自形成的驻波，增加了较强的趣味性与科学性。

3、本发明将可调频率的音频信号输出使橡皮圈喇叭振动，引起在内置泡沫的有机玻璃管中振动，使无法观察到的声音纵波和驻波通过该演示器观察到，具有突出的创造性。

4、本发明制造简单，使用方便，成本低廉、实用性强，在材料、工艺、手段等方面都有显著的改进，效果明显。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。图中1为主机、2为散热窗、3为纵波开关、4为纵波粗调钮、5为纵波微调钮、6为纵波调幅钮、7为功放输出线、8为扬声器、9为扬声器接线板、10为透明管、12为可调活塞、13为频率显示仪、15为台架、16为振动头、17为功放电路、18为信号源、19为振动器、20为弹性绳、21为环形弹性钢丝圈、22电源电路。

具体实施方式

如图1所示的本发明演示器主机1内设有功放电路17、信号源18、振动器19(机械式可调频率的)，22电源电路，其振动器19的振动头16设置在主机1的上方，用19在竖直方向上周期性的振动，将弹性绳20的一端固定在竖直台架15上，另一端拴在振动头16上，调节适当距离，就可以观察到明显的横波和驻波11，如在振动器19上安装一个环形弹性钢丝圈21，可观察到明显的环形波16和环形驻波14。主机1外边另设有透明管(可用玻璃或有机玻璃等材料制成)10，透明管10一端安装固定扬声器8和扬声器接线板9，用信号源18提供可调频率的音频信号输出，通过功放电路17将音频信号放大，把信号接到扬声器(橡皮圈式)8的接线上，使扬声器8在内置有碎塑料泡沫的透明管10一端，调整适当频率和振幅振动，让声波经过内置塑料泡沫的透明管10传播，可观察到声音振动引起碎塑料泡沫振动，形成纵波11。在透明管10的另一端安装可调活塞12，适当改变可调活塞12的深度，即可出现声波的驻波11(声波遇可调活塞12发生反射，形成两列频率相同传播方向相反的声波在介质中叠加)。在此过程中，调节声源频率、振幅，可观察到不同情况的驻波现象。

本发明能使学生产生极大的好奇心，增加对物理科学的研究兴趣。它设计新颖，结构简单，所需费用低，操作方便，动感强烈，演示效果明显，是教师课堂教学的好帮手。