[其他]单摆振动图线演示装置

说明书

本实用新型涉及了一种物理教学仪器，是一种单摆振动图线演示装置。

振动图象是研究振动规律的主要工具，在机械振动、交流电和电磁振荡中都有广泛的应用。高中物理课本（乙种本）上册介绍的简谐振动图象是靠砂摆的摆动和移动底板描绘出图象。采用砂摆实验不易观察平面上的砂粒形成的图象；手拉底板不易做到匀速运动，因此画不出较理想的图线；不可能把砂摆描绘曲线过程看清楚，不能把摆的振动与正（余）弦曲线联系起来。

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便、成本低、投影效果好的单摆振动图线演示装置。

本实用新型是这样实现的：它由底板、活动支架、摆锤悬架、天平式刀口、天平式刀槽、摆锤、增压器、卷轴、微电机和减速装置组成。底板上有玻璃窗口，底板的一端有用螺丝连接的活动支架，活动支架上端的中心位置有用螺钉固定的托块，天平式刀槽粘在托块上；在天平式刀槽上有一个带天平式刀口的摆锤悬架，天平式刀口置于天平式刀槽上，摆锤悬架一侧有一斜孔，斜孔用一个细管与中空的摆锤连通，摆锤下端有一个毛细管，在底板的一侧安装增压器。增压器出口和摆锤悬架上的斜孔之间用细管连通，增压器采用电动操作时以直流电源为动力，通过微电机、减速装置、带有限位片的行程开关控制增压器。增压器也可直接采用手动操作；在底板的两端各有一个用固定架连接的主动卷轴和被动卷轴，卷轴下有一根压透明薄膜用的固定轴，卷轴上绕缠透明薄膜。当采用电动操作时，卷轴以直流电为动力，通过微电机、减速装置带动其旋转，用电位器调节卷轴转动速度。

下面结合附图作进一步说明：

图1是本实用新型一种具体结构的主视图。

图2是本实用新型一种具体结构的俯视图。

图3是图1沿A－A的剖视图。

图4是本实用新型的一种简易结构主视图。

图5是图1的电气原理图。

图6是图4的电气原理图。

参照图1～6详细说明本实用新型的具体结构和操作过程。参见图1～3，底板12上有玻璃窗口18供投影用，底板12的一端有用螺丝连接的活动支架3，活动支架3可以折叠。活动支架3上端的中心位置有用螺钉固定的粘有天平式刀槽17的托块1；在天平式刀槽17上有一个带天平式刀口21的摆锤悬架2，天平式刀口21置于天平式刀槽17上，摆锤悬架2一侧有一斜孔，斜孔用一个细管与中空的摆锤5连通摆锤内装彩笔水，摆锤5下端有一个毛细管，毛细管可以用注射器针头代替。摆锤5可以自由摆动。在底板12的一侧安装增压器7，增压器7可以用医用注射器代替，增压器7出口和摆锤悬架2上的斜孔之间用细管4连通。增压器7可以用电气操纵，在底板12上安装微电机和减速装置10，减速装置10的输出端通过丝杠、螺母9连接到增压器7的活塞上，用带有限位片的行程开关8控制增压器操作。在底板12的两端有一个用固定架连接的主动卷轴19和被动卷轴15，卷轴15、19下各有一根压透明薄膜的固定轴，卷轴15、19上绕缠透明薄膜，主动卷轴19以直流电为动力，通过微电机和减速装置14带动其旋转，用电位器13调节卷轴转动速度。减速器10采用惯性玩具汽车中的减速器。

把驱动增压器7的电源、微电机和减速装置10、螺母9、刀闸开关6去掉，用手动操作增压器7即构成了本实用新型的一种简易形式。

将开关K₁向右接通，微电机D₁正转，于是带动薄膜匀速运动；开关K₁向左接通，微电机D₁倒转，可以将薄膜退回。调节电位器W可以改变薄膜的运动速度，顺时针旋转，运动速度变快，反之则变慢。将开关K₂向左接通，微电机D₂正转，通过减速装置推动增压器、摆锤内的彩笔水由摆锤下端的毛细管流出，以便在薄膜上画出曲线。向右接通开关K₂微电机D₂反转，可将增压器7退回，防止彩笔水继续流出。增压器7是靠行程开关K₃控制行程。

实验前把装置放在大型投影仪上面，用细丝穿通摆锤5下端的毛细管，以便彩笔水能够流畅无阻。将活动支架3直立，使之与底板12垂直，旋紧螺丝。把带密封垫的摆锤盖旋开，灌入彩笔水，旋紧摆锤盖。从轴上放下一段透明薄膜，以减小运动的阻力。使摆锤5沿垂直薄膜运动方向摆动，摆幅小于薄膜宽度，偏角小于5°。然后向左接通开关K₂，摆锤5内空气压强增大，彩笔水流出，待薄膜上画出第一条墨线后，立即接通开关K₁，使薄膜匀速运动，于是就在薄膜上画出正（余）弦曲线。