[发明专利]一种简谐振动曲线绘制演示实验仪

说明书

本发明公开了一种简谐振动曲线绘制演示实验仪，包括设于底座上的电机控制箱、绘制曲线电机、画笔拉杆转动曲柄、转筒电机和画布系统，所述绘制曲线电机通过电机转动圆盘与画笔拉杆转动曲柄连接，所述画笔拉杆转动曲柄上设有画笔位置，所述画笔位置位于画布系统上，所述画布系统包括主动滚筒和从动滚筒，转筒电机和主动滚筒相连，所述绘制曲线电机与转筒电机均与电机控制箱电连接。本发明的有益效果是：曲柄连杆与画针拉杆结构设计独特，通过机械运转绘制出来的曲线，易于学生理解和掌握；结构简单、直观、造价低，故障机率低且易于排除、易维护，可大规模批量生产，可拆卸与组装；所用电机角速度均可调、可控。

技术领域

本发明涉及实验仪，特别是一种简谐振动曲线绘制演示实验仪。

背景技术

在物理学和数学中，模拟振动曲线记录装置是通过两人合作来完成的，一人用手使铅笔尖在白纸上沿垂直方向振动，另一人沿着纸张长边方向一直拖动，来画出一条描述笔尖振动情况的x-t曲线；在画弹簧振子的简谐振动曲线时，钢球上的指针随弹簧振子的振动曲线，是通过一个人手摇转动圆滚来移动纸张的，这样的一种运动画出来的曲线是不均匀的；

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构合理的简谐振动曲线绘制演示实验仪。

这种简谐振动曲线绘制演示实验仪，包括设于底座上的电机控制箱、绘制曲线电机、画笔拉杆转动曲柄、转筒电机和画布系统，所述绘制曲线电机通过电机转动圆盘与画笔拉杆转动曲柄连接，所述画笔拉杆转动曲柄上设有画笔位置，所述画笔位置位于画布系统上，所述画布系统包括主动滚筒和从动滚筒，转筒电机和主动滚筒相连，所述绘制曲线电机与转筒电机均与电机控制箱电连接；；所述电机转动圆盘上沿径向设有一排连接柱孔,根据需要螺接相应连接柱；画笔拉杆转动曲柄包括与连接轴相连接的画笔拉杆和曲柄连接杆；所述连接柱与曲柄连接杆相连接；依据绘制简谐振动曲线给定的三个已知量振幅A_i，周期T_j，初相位来绘制周期性往复变化的简谐振动曲线；绘制不同简谐振动曲线的振幅A_i，是将螺柱螺接于绘制曲线电机转盘上的对应螺孔上与调节标有刻度的曲柄连杆长度来实现；绘制不同简谐振动的传播速度ν_i与振动周期T_j，是通过控制箱来设定转筒电机的转动角速度ω_i，其中ν_i＝rω_i；根据所画简谐振动曲线的频率f_j，通过控制箱来设定绘制曲线电机的转动角速度ω_j，其中绘制不同简谐振动曲线的初相角是采用360度透明圆盘在画纸上标出初相位起始点来实现。

本发明的有益效果是：

1、曲柄连杆与画针拉杆结构设计独特，通过机械运转绘制出来的曲线，易于学生理解和掌握；

2、结构简单、直观、造价低，故障机率低且易于排除、易维护，可大规模批量生产，可拆卸与组装；

3、所用电机角速度均可调、可控，低速电机带动两滚筒，滚筒捻动纸带，易于纸带缓慢均匀运动；

4、纸带速度可通过电路控制电机转速来实现，根据物理学知识，纸带速度也就是简谐波的传播速度，波的波长及频率可通过电路控制电机转速来实现，画笔在纸平面上绘制出振动曲线，即正弦(或余弦)曲线。曲线(图像)的振幅可通过曲柄连杆端轴连接电机转盘上不同螺柱位置进行调节(同时曲柄连杆长度也可微调，且标有刻度)；

5、曲线(图像)的周期、频率可通过电路控制电机转速进行调节，图像的初相位则可以通过曲柄画笔初始位置来调节确定(事先可准备一个标有360度透明圆盘来确定准确的初相)。

附图说明

图1为本发明俯视图；

图2为本发明正视图；

图3为曲柄连杆与画笔拉杆结构侧视图；