一种可调的受迫振动和共振演示装置的制作方法

本实用新型涉及高中物理演示仪器，具体为一种可调的受迫振动和共振演示装置。

背景技术：

高中物理中，在受迫振动和共振章节中，为了更好和更加形象的对受迫振动以及共振进行讲授，增强对物理现象的直观体验，在教材中给出了多个实验。对于受迫振动，其主要通过驱动摇臂，带动连接在摇臂上的曲轴，使得连接的曲轴上的弹簧和弹簧振子发生振动；对于共振，则以声音的共振现象共鸣来进行演示，通过两个相同的音叉，一个静止，当另一个发声时，静止的音叉则也会产生振动，发出声响；在教材中并没有给出直接的共振演示装置，并且在共振的应用上提到的共振筛和共鸣箱等都每有直观印象。

基于目前的现状，对受迫振动和共振演示，要么是采用两套设备，分别演示，要么只演示简单的受迫振动，对于更加奇妙的共振则缺乏有效、直观和能够与受迫振动一体的演示装置，给实际教学和学习带来不便和困扰。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种可调的受迫振动和共振演示装置，结构简单，设计合理，结合物理现象的实际应用，能够在一套装置上完成两个实验，演示效果明显，能够直观的对共振进行感受和体验。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种可调的受迫振动和共振演示装置，包括支撑箱体、呈龙门状设置在支撑箱体上的支撑架，刚直尺，驱动马达，第一透明瓶体，以及与驱动马达依次连接形成驱动电路的滑动变阻器和蓄电池；所述的第一透明瓶体包括螺纹连接的瓶盖和瓶身，瓶身底部设置有若干相同大小的孔洞；第一透明瓶体内盛装有部分粒径小于孔洞的沙子；所述的支撑架的一侧立柱上设置有支撑 台，支撑台通过固定座固定加持钢直尺的一端；钢直尺的另一端瓶盖上端固定连接；所述的驱动马达固定在钢直尺上，驱动马达的输出轴上设置有偏心轮；所述的蓄电池设置在支撑箱体内，滑动变阻器固定在支撑箱体上。

优选的，还包括第二透明瓶体和固定在支撑架的另一侧立柱上的异形漏斗；所述的异形漏斗的入口外缘一侧向斜上方延伸设置有承接面，承接面对应设置在第一透明瓶体底部正下方，且承接面的面积至少为第一透明瓶体底面积的1.5倍；异形漏斗的出口连接第二透明瓶体的瓶口。

进一步，异形漏斗通过漏斗支架固定在支撑架的另一侧立柱上；漏斗支架滑动连接在对应立柱上，由螺钉紧固定位。

优选的，所述的驱动电路中设置有固定在支撑箱体上的开关。

进一步，所述的支撑箱体内分隔设置有分别配合各自盖板的安装仓，蓄电池仓和储存仓；安装仓内设置有固定底部的安装平台，开关和滑动变阻器分别固定在安装平台上，且均不高于对应的盖板底部；蓄电池仓用于固定和放置蓄电池； 储存仓内部设置存储空间。

再进一步，支撑架的两个立柱和上端的横梁均能够拆卸，并能够伸缩后存放在 储存仓内。

优选的，所述的支撑台滑动设置在对应的立柱上，由螺钉紧固定位；固定座呈U型设置，顶部垂直设置有通过螺杆连接的移动夹板，移动夹板和支撑台之间压紧加持钢直尺。

优选的，瓶盖上端固定设置有两个连接块，钢直尺穿过连接块与瓶盖固定连接；钢直尺上位于两个连接块的外侧缠绕橡皮筋，缠绕的橡皮筋用于对瓶盖沿钢直尺长度方向的运动限位。

优选的，驱动马达固定在底座上，底座套设在钢直尺上，由螺钉紧固定位；偏心轮上偏心设置有通过螺杆连接若干配重螺栓。

优选的，支撑箱体的一侧设置有提手。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过非常常见的驱动马达作为驱动部件，配合偏心轮从而形成振源，通过钢直尺对固定在钢直尺上的第一透明瓶体进行驱动；利用第一透明瓶体带动其中的沙子，形成受迫振动，通过对滑动变阻器的调节，能够实现振动状态的切换，快速的达到共振状态，调节和操作简单方便，同时体现了共振筛的原理，实现对受迫振动以及共振的演示；第一透明瓶体能够便于观察沙子在瓶体内部的振动，同时通过螺纹连接装配方便，重复性好；不仅充分展现了受迫振动和共振的区别，并且由于是实际的应用，直观感受强烈，能够极大的提高学生学习的兴趣；其结构简单，设计巧妙。使用的都是常用物品，价格低廉，适合学生自己动手开发和操作。

进一步的，通过设置第二透明瓶体和异形漏斗，形成沙子的回收装置，在进行实验演示的同时，能够同步的收集筛出的沙子；不污染实验装置，同时也能够提高试验重复效率，在进行下次实验时，直接将收集的沙子倒入第一透明瓶体即可。

进一步的，通过配合螺杆的配重螺栓限制，能够对振动的参数进行调节，通过驱动马达在钢直尺上的滑动，配合其上刻度的指示，能够准确的对振动进行调节，便于进行定量分析。

进一步的，通过各个固定部位的滑动设置，配合螺钉紧固，其适应性强，连接方便，同时由于支撑架能够拆卸和伸缩，因此能够将所有实验所需设备和附加零件全部对应放置在支撑箱体内，经对应的盖板契合后，无突出和剩余部件，利用设置的把手，能够方便的进行搬运和携带。

附图说明

图1为本实用新型实例中所述装置的正视局部剖视图。

图2为本实用新型实例中所述装置的俯视布置结构示意图。

图3为本实用新型实例中所述马达的结构放大示意图。

图中：支撑箱体1，支撑架2，刚直尺3，驱动马达4，偏心轮41，第一透明瓶体5，瓶盖51，瓶身52，滑动变阻器6，蓄电池7，支撑台8，固定座9，开关10，安装仓11，蓄电池仓12，储存仓13，第二透明瓶体14，异形漏斗15，承接面151，漏斗支架16，连接块17，配重螺栓18，提手19。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型一种可调的受迫振动和共振演示装置，如图1和图2所示，其包括支撑箱体1、呈龙门状设置在支撑箱体1上的支撑架2，刚直尺3，驱动马达4，第一透明瓶体5，以及与驱动马达4依次连接形成驱动电路的滑动变阻器6和蓄电池7；第一透明瓶体5包括螺纹连接的瓶盖51和瓶身52，瓶身52底部设置有若干相同大小的孔洞；第一透明瓶体5内盛装有部分粒径小于孔洞的沙子；支撑架2的一侧立柱上设置有支撑台8，支撑台8通过固定座9固定加持钢直尺3的一端；钢直尺3的另一端瓶盖51上端固定连接；驱动马达4固定在钢直尺3上，驱动马达4的输出轴上设置有偏心轮41，提供振动演示的可调振源；蓄电池4设置在支撑箱体1内，滑动变阻器6固定在支撑箱体1上。整个装置的可调包括以下几个方面，钢直尺3的振动长度通过固定座9可调；驱动马达4的位置、配重的质量和转动的速率分别通过底座、配重螺栓和滑动变阻器可调；第一透明瓶体5的位置，以及里面沙子的量可调。本优选实例中，驱动电路中设置有固定在支撑箱体1上的开关10，支撑箱体1的一侧设置有提手19。

如图1和图2所示，还包括第二透明瓶体14和固定在支撑架2的另一侧立柱上的异形漏斗15；所述的异形漏斗15的入口外缘一侧向斜上方延伸设置有承接面151，承接面151对应设置在第一透明瓶体5底部正下方，且 承接面的面积至少为第一透明瓶体5底面积的1.5倍；异形漏斗15的出口连接第二透明瓶体14的瓶口。异形漏斗15通过漏斗支架16固定在支撑架2的另一侧立柱上；漏斗支架16滑动连接在对应立柱上，由螺钉紧固定位。

如图1和图2所示，支撑箱体1内分隔设置有分别配合各自盖板的安装仓11，蓄电池仓12和储存仓13；安装仓11内设置有固定底部的安装平台，开关10和滑动变阻器6分别固定在安装平台上，且均不高于对应的盖板底部；蓄电池仓12用于固定和放置蓄电池7； 储存仓13内部设置存储空间。支撑架2的两个立柱和上端的横梁均能够拆卸，并能够伸缩后存放在 储存仓13内。支撑台8滑动设置在对应的立柱上，由螺钉紧固定位；固定座9呈U型设置，顶部垂直设置有通过螺杆连接的移动夹板，移动夹板和支撑台8之间压紧加持钢直尺3。

如图1和图2所示，瓶盖51上端固定设置有两个连接块17，钢直尺3穿过连接块17与瓶盖51固定连接；钢直尺3上位于两个连接块17的外侧缠绕橡皮筋，缠绕的橡皮筋用于对瓶盖51沿钢直尺3长度方向的运动限位。

如图3所示，驱动马达4固定在底座上，底座套设在钢直尺3上，由螺钉紧固定位；偏心轮41上偏心设置通过螺杆连接若干配重螺栓18。

本实用新型使用时，先打开支撑箱体1上安装仓11和储存仓13的盖板，将各连接件、固定件和实验器件取出，然后连接驱动电路，固定钢直尺3、驱动马达4和第一透明瓶体5；接通开关10，驱动马达4在蓄电池7的供给下产生运动，由于偏心轮41的设置，使其一体发生振动，通过钢直尺3传递到第一透明瓶体5，通过对欢动电阻器6的慢慢调整以改变电流大小，从而改变驱动马达4的转速，导致相当于筛子的第一透明瓶体5的振动频率发生变化；当偏心轮转速使第一透明瓶体5所受到驱动力的频率与其自 身的固有频率接近时，就会发生共振现象；通过沙子从孔洞中落下来表现和演示受迫振动和共振。整个装置能够全部通过支撑箱体1进行收纳和搬运；利用设置的异形漏斗15和第二透明瓶体14的设置，能够对筛选出来的沙子进行同步收集，实现重复利用，第一透明瓶体5和第二透明瓶体14均可采用塑料瓶或玻璃瓶。

结合附图，对本实用新型的原理、结构以及实验演示方法进行了描述，但是本实用新型的实现并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。