共振与驻波两用演示器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种共振与驻波两用演示器，包括发生器、机械振动片和驻波演示辅助装置，发生器包括正弦波信号发生器和机械振动发生器，正弦波信号发生器上设置电源开关、频率调节旋钮和幅度调节旋钮，正弦波信号发生器还包括信号放大电路，信号放大电路输入端电性连接频率调节旋钮和幅度调节旋钮，信号放大电路输出端电性连接机械振动发生器，机械振动发生器包括其中心处设置的固定杆。通过设置频率、幅度可调的正弦波信号发生器，可使可更改的电信号连接到机械振动发生器上，产生不同的正弦机械振动，且依次通过机械振动发生器上设置的不同固定频率的振动片表现出来，以及在驻波演示辅助装置的软绳上观察到不同数量波腹和波节的驻波现象。
【专利说明】共振与驻波两用演示器
【技术领域】
[0001]本发明涉及物理学机械波动理论演示实验【技术领域】，尤其涉及一种共振与驻波两用演示器。
【背景技术】
[0002]在中学物理教学中，机械振动中的共振和绳波的驻波一直是重点和难点，在传统的实验中，驱动力的频率和幅度是不可调节的，使得实验演示过程中的现象不够理想，实验过程比较乏味，从而使实验展示受到限制。例如在以前做机械振动的共振实验时，是利用共振摆实验装置来演示，当两个白球的固有振动频率一致时，该两摆球之间产生共振现象，但是由于驱动力的频率和幅度不可调节，致使白球摆动不明显，无法根据现象准确的理解共振现象；在做软绳的驻波实验时，传统的方法是采用打点计数器组装一个驻波装置，来演示驻波现象，但是这个装置有两个缺点，第一.振动幅度比较小，产生的驻波不能远距离观察，第二.频率单一，只能观察50HZ的驻波现象，以上两个缺点导致实验者在观察实验现象时，无法准确、直观的观察，从而很难形象的理解驻波现象。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决以上问题，提供一种共振与驻波两用演示器，其能利用驱动力可调节的频率和幅度，形象的演示机械共振现象，以及在软绳上观察到不同数量的波腹和波节的驻波现象，加强实验者对实验的理解以及提高实验者的实验兴趣。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
[0005]一种共振与驻波两用演示器，包括发生器、机械振动片和驻波演示辅助装置，所述发生器包括正弦波信号发生器和机械振动发生器，所述正弦波信号发生器机壳上设置电源开关、频率调节旋钮和幅度调节旋钮，所述正弦波信号发生器还包括信号放大电路，所述信号放大电路输入端电性连接频率调节旋钮和幅度调节旋钮，所述信号放大电路输出端电性连接机械振动发生器，所述机械振动发生器包括其中心处设置的固定杆。
[0006]所述固定杆上设置有螺纹，且所述固定杆顶部设置两个用于支撑机械振动片或软绳的支撑螺母a。
[0007]所述机械振动片通过上下设置的两个支撑螺母a固定在固定杆的顶部，所述机械振动片包括相互垂直设置的振动片a、振动片b、振动片c和振动片d,且所述振动片a、振动片b、振动片c和振动片d的固有频率各不相同。
[0008]所述驻波演示辅助装置包括支架，所述支架上设置螺纹，且所述支架上部设置两个支撑螺母b，所述两个支撑螺母b之间设置用于支撑软绳的横杆，所述驻波演示辅助装置通过软绳与机械振动发生器连接。
[0009]所述驻波演示辅助装置包括软绳，所述软绳的一端连接固定杆，另一端设置钩码并连接在横杆上。
[0010]本发明的有益效果为:通过设置频率、幅度可调的正弦波信号发生器，可以使可更改的电信号连接到机械振动发生器上，从而产生不同的正弦机械振动，且依次通过机械振动发生器上设置的不同固定频率的振动片表现出来，以及在驻波演示辅助装置的软绳上观察到不同数量波腹和波节的驻波现象，对比现有技术，此装置能利用驱动力可调节的频率和幅度，形象的演示机械共振现象，以及在软绳上观察到不同数量的波腹和波节的驻波现象，加强实验者对实验的理解以及提高实验者的实验兴趣。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0012]图1为本发明所述的共振与驻波两用演示器的共振演示的示意图；
[0013]图2为本发明所述的共振与驻波两用演示器的驻波演示的示意图。
[0014]图中:
[0015]1、发生器；11、正弦波信号发生器；111、电源开关；112、频率调节旋钮；113、幅度调节旋钮；12、机械振动发生器；121、固定杆；122、支撑螺母a;2、机械振动片；21、振动片a ;22、振动片b ;23、振动片c ;24、振动片d ;3、驻波演示辅助装置；31、软绳；32、支架；33、横杆；34、支撑螺母b;35、钩码。
【具体实施方式】
[0016]如图1?2所示实施例中，本发明所述的共振与驻波两用演示器，包括发生器1、机械振动片2和驻波演示辅助装置3，发生器I包括正弦波信号发生器11和机械振动发生器12，正弦波信号发生器11机壳上设置电源开关111、频率调节旋钮112和幅度调节旋钮113，正弦波信号发生器11还包括信号放大电路，信号放大电路输入端电性连接频率调节旋钮112和幅度调节旋钮113，信号放大电路输出端电性连接机械振动发生器12，机械振动发生器12包括其中心处设置的固定杆121，固定杆121上设置有螺纹，且固定杆121顶部设置两个用于支撑机械振动片2或软绳31的支撑螺母al22。
[0017]当进行共振实验时，两个支撑螺母al22之间设置机械振动片2，机械振动片2包括相互垂直设置的振动片a21、振动片b22、振动片c23和振动片d24,其中振动片a21的频率为19HZ，振动片b22的频率为23HZ，振动片c23的频率为34HZ，振动片d24的频率为45HZ。
[0018]当进行驻波实验时，在发生器I的一侧设置驻波演示辅助装置3，驻波演示辅助装置3包括支架32，支架32上设置螺纹，且支架32上部设置两个支撑螺母b34，两个支撑螺母b34之间设置用于支撑软绳31的横杆33，软绳31的一端连接在发生器I的固定杆13上，另一端设置钩码35并连接在横杆33上。
[0019]共振实验开始前，先将机械振动片2安装到机械振动发生器12中间的固定杆121顶部，振动片a21、振动片b22、振动片c23和振动片d24之间按90°安装，将电源插头插到交流220伏电源上，打开电源开关111，通过缓慢调节频率调节旋钮112，使正弦波信号发生器11产生的信号缓慢的改变，从而使机械振动发生器12产生的驱动力频率产生缓慢变化，同时经过正弦波信号发生器11内部的信号放大电路将信号放大，然后通过信号放大电路的输出端将放大后的信号传到固定杆121顶部的机械振动片2上，当驱动力频率和某一片机械振动片2固有频率一致时，该机械振动片2就会产生很大振幅的振动，产生共振现象，同时其他固有频率不同的机械振动片2则会保持在比较安静的状态，通过将频率调整旋钮112的频率值分别调到19HZ，23HZ, 34HZ以及45HZ时，振动片a21、振动片b22、振动片c23和振动片d24会依次产生较大振幅的振动，产生共振现象，且通过调节幅度调节旋钮113，可以调节机械振动片2的振幅，避免因振幅过大，造成设备损坏，实验完毕后，先将频率调节旋钮112调到最小值，幅度调节旋钮113也调到最小值，再按下电源开关关闭内部电源，最后拔掉电源插头。
[0020]驻波实验开始前，先将机械振动片2从机械振动发生器12中间的固定杆121顶部拆卸下来，然后将轻质软绳31的一端固定到机械振动发生器12中间的固定杆121顶部，且位于两个支撑螺母al22中间，另一端挂上钩码35后再挂到横杆33上，调节支架32上的两个支撑螺母b34，从而带动横杆33上下移动，使软绳31保持水平，在保持软绳31的张紧程度不变的条件下，将电源插头插到交流220伏电源上，打开电源开关111，通过缓慢调节频率调节旋钮112，使正弦波信号发生器11产生的信号缓慢的改变，从而使机械振动发生器12产生的驱动力频率产生缓慢变化，同时经过正弦波信号发生器11内部的信号放大电路将信号放大，然后通过信号放大电路的输出端将放大后的信号传到固定杆121上连接的软绳31上，当软绳31的绳长接近1/2波长的整数倍时，就能够在软绳31上观察到稳定的绳波驻波现象，且通过连续调节频率调节旋钮112，可以在软绳31上观察到不同数量波腹和波节的驻波现象，同时可以旋转振幅调节旋钮113，避免因振幅过大，造成设备损坏，实验完毕后，先将频率调节旋钮112调到最小值，幅度调节旋钮113也调到最小值，再按下电源开关关闭内部电源，最后拔掉电源插头，完成实验。
[0021]以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它【具体实施方式】，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种共振与驻波两用演示器，其特征在于，包括发生器、机械振动片和驻波演示辅助装置，所述发生器包括正弦波信号发生器和机械振动发生器，所述正弦波信号发生器机壳上设置电源开关、频率调节旋钮和幅度调节旋钮，所述正弦波信号发生器还包括信号放大电路，所述信号放大电路输入端电性连接频率调节旋钮和幅度调节旋钮，所述信号放大电路输出端电性连接机械振动发生器，所述机械振动发生器包括其中心处设置的固定杆。
2.根据权利要求1所述的共振与驻波两用演示器，其特征在于，所述固定杆上设置有螺纹，且所述固定杆顶部设置两个用于支撑机械振动片或软绳的支撑螺母a。
3.根据权利要求1所述的共振与驻波两用演示器，其特征在于，所述机械振动片通过上下设置的两个支撑螺母a固定在固定杆的顶部，所述机械振动片包括相互垂直设置的振动片a、振动片b、振动片c和振动片d,且所述振动片a、振动片b、振动片c和振动片d的固有频率各不相同。
4.根据权利要求1所述的共振与驻波两用演示器，其特征在于，所述驻波演示辅助装置包括支架，所述支架上设置螺纹，且所述支架上部设置两个支撑螺母b，所述两个支撑螺母b之间设置用于支撑软绳的横杆，所述驻波演示辅助装置通过软绳与机械振动发生器连接。
5.根据权利要求4所述的共振与驻波两用演示器，其特征在于，所述驻波演示辅助装置包括软绳，所述软绳的一端连接固定杆，另一端设置钩码并连接在横杆上。
【文档编号】G09B23/10GK103810923SQ201210439019
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月3日 优先权日:2012年11月3日
【发明者】杨懿, 邓一波, 蒋建明 申请人:江苏省天一中学