[发明专利]双对称轴函数成周期及波动图形演示系统及方法

说明书

本发明公开了一种双对称轴函数成周期及波动图形演示系统及方法，双对称轴函数成周期及波动图形演示系统包括演示灯阵列单元、反射镜单元、遮挡片单元、驱动单元及箱体单元。反射镜单元包含平行放置的一块半透半反镜与一块平面镜，演示灯阵列单元与反射镜单元固接，安装于反射镜单元中间的演示灯通过半透半反镜与平面镜多次成像，实现演示具有双对称轴的函数成周期的性质。演示灯阵列设置成谷值至谷值一个整周期正弦图形，所述正弦图形峰值至谷值半周期演示灯阵列安装于反射镜单元的两块反射镜中间，驱动单元推动反射镜单元及演示灯阵列单元运动，所述正弦图形谷值至峰值半周期演示灯阵列逐粒滑出或隐没于遮挡片，演示波动图形。

技术领域

本发明属于科普及教学教具应用领域，具体涉及一种具有双对称轴的函数成周期以及波动图形演示系统及方法。

背景技术

函数的周期性质及波动在中学阶段的数学及物理教学中为重点内容，相关内容的教学通常通过逻辑推理的方式进行阐述与证明，过程较为单一，效果较为抽象，对原理的理解缺乏生动的实际联系。

具有双对称轴的函数成周期的性质，演示这一原理的教具较少，而计算机图像仿真仅能演示具有双对称轴的函数图像的相关特点，很难演示具有双对称轴的函数成周期的本质原理，这对教学推进以及学生理解原理仍然存在不利。

机械波的传播、波动图形是物理教学的重点内容，传统教学辅助仪器为手摇机械式波动演示器，因其体积大、重量大，操作比较费力。由于受到面板尺寸及表示媒介质点的小球数量限制，演示的波形通常为一个或者几个周期的波形，在演示面板的尾部割断式结束，这种割断式的波形结束不符合机械波在均匀介质中对振动形式及能量的传播规律。

将LED灯在矩形面板上逐行逐列地矩阵式分布排列，通过电路及单片机控制在某一时刻每一列LED灯中只有一只点亮，点亮的LED灯构成正弦波形上的点，通过单片机及电路控制，在下一时刻原先点亮的LED灯熄灭的同时相邻列下一列同行的LED灯点亮，从而演示波形传播的过程。这类方法用于矩形矩阵分布布置的LED灯数量较多，每一个LED灯均需要一路信号控制，电路复杂，个别LED损坏，拆装维修麻烦，另外，演示波形传播的过程通过LED灯同行逐列点亮传递，这个过程不可避免地非连续性，而实际波动在介质中的传播往往是连续的，这种演示波形对振动形式的传播与实际不符，同时这类方法依然在有限的矩形面板上演示波形传播，演示的波形周期个数有限，在演示面板的尾部同样存在割断式结束。

发明内容

本发明的一个主要目的在于针对上述现有技术、方法的缺陷，至少针对一种缺陷，提供一种演示具有双对称轴的函数成周期的性质的系统及方法。

本发明的另一个主要目的在于针对上述现有技术、方法的缺陷，至少针对一种缺陷，提供一种演示波动图形的系统及方法。

为实现上述发明，本发明采用如下技术方案：

根据发明的一个方面，提供了一种双对称轴函数成周期及波动图形演示系统，所述的双对称轴函数成周期及波动图形演示系统包括演示灯阵列单元，反射镜单元，遮挡片单元，驱动单元及箱体单元。所述的演示灯阵列单元用于演示函数半周期的图形以及一个周期的波动图形，所述的反射镜单元包含一块半透半反镜与一块平面镜，所述的反射镜单元将所述的半周期的图形镜面反射迭代成像，演示具有双对称轴的函数具有周期性质，所述的遮挡片单元用于遮挡所述的波动图形的部分演示灯，所述的驱动器单元控制推动所述的反射镜单元及演示灯阵列，演示波动图形。

根据本发明的一实施方式，其中所述的演示灯阵列单元包括一系列演示灯逐点排布成周期函数一个完整半周期的图形，所述的反射镜单元包括一块半透半反镜与一块平面镜，所述的半透半反镜与所述的平面镜正对平行安装，所述的逐点排布成周期函数一个完整半周期图形的演示灯安装在所述的半透半反镜与所述的平面镜中间，所述的逐点排布成周期函数一个完整半周期图形的演示灯起点灯与所述的半透半反镜贴紧安装，所述的逐点排布成周期函数一个完整半周期图形的演示灯终点灯与所述的平面镜贴紧安装。