一种基于振动动力学的教学演示装置的制作方法

本发明涉及一种教学演示装置，具体为一种基于振动动力学的教学演示装置，属于动力学教学设备应用技术领域。

背景技术：

受迫振动是振动系统在周期性的外力作用下，其所发生的振动称为受迫振动，这个周期性的外力称为驱动力，在高中物理教学中受迫振动与共振演示实验是必学的一节课，能够帮助学生理解在振动力学的作用下物体的运动状态。传统的振动力学实验设备比较简单，学生只能估计砝码运动的相关参数，使得实验的精准性不足，并且传动过程为人力传动，使得砝码受力不平稳。因此，针对上述问题提出一种基于振动动力学的教学演示装置。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于振动动力学的教学演示装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种基于振动动力学的教学演示装置，包括支架、第一弹簧、第二弹簧以及砝码；所述支架顶部设有限位滑座，且限位滑座连接顶杆；所述顶杆底部连接第一弹簧，且第一弹簧底部连接砝码；所述砝码底部连接第二弹簧，且第二弹簧两端均设有挂钩；所述第二弹簧底部设有活动杆，且活动杆固定在限位套管内部；所述活动杆连接传动箱，且活动杆侧壁设有第一齿轮；所述传动箱连接驱动电机，且驱动电机连接第二齿轮；所述第二齿轮连接控制电箱；所述砝码顶部设有定位杆，且定位杆连接定位架；所述定位架连接连杆，且连杆一端设有定位槽；所述定位槽内部设有水笔；所述支架连接白板，且白板表面上设有板擦和刻度表；所述支架底部连接底板。

优选的，所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合连接。

优选的，所述砝码两端均设有所述挂钩，且第一弹簧和第二弹簧对称固定在砝码的两端。

优选的，所述定位杆通过螺纹连接所述定位架，且定位杆与砝码表面紧密贴合。

优选的，所述水笔垂直固定在所述白板顶部。

本发明的有益效果是：该种教学演示装置对传统的受迫振动与共振演示实验设备进行了改进，使其能够更为精确、便捷的记录下砝码的运动参数，从而提高实验的可靠性；设有定位架和水笔，能够将水笔与砝码连接在一起，使得水笔可跟随砝码共同运动，并能将运动轨迹准确的绘制在白板上，学生可根据白板上的图形轨迹并依照刻度表记录下相关的实验参数，从而大大加快了实验的完成速度，加深学生对共振过程的理解；采用驱动电机、齿轮传动机构替代传统的手动把手驱动的方式，使得活动杆周期运动过程更为稳定，受力更为均匀，并增加有控制电箱可对驱动电机的正转、反转以及转速进行控制，还可显示当前的工作电流、电压。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明定位架结构示意图；

图3为本发明齿轮配合结构示意图。

图中：1、顶杆，2、限位滑座，3、支架，4、白板，401、板擦，402、刻度表，5、水笔，6、第一弹簧，7、砝码，8、挂钩，9、第二弹簧，10、限位套管，11、活动杆，1101、第一齿轮，12、传动箱，13、驱动电机，1301、第二齿轮，14、控制电箱，15、底板，16、定位槽，17、连杆，18、定位架，19、定位杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，一种基于振动动力学的教学演示装置，包括支架3、第一弹簧6、第二弹簧9以及砝码7；所述支架3顶部设有限位滑座2，限位滑座2用于调节支架3上的各个连接部件的位置；所述限位滑座2连接顶杆1；所述顶杆1底部连接第一弹簧6；所述第一弹簧6底部连接砝码7；所述砝码7底部连接第二弹簧9；所述第二弹簧9两端均设有挂钩8，砝码7可在两个弹簧的作用下运动，根据砝码7的运动轨迹可分析受迫振动与共振的动力特性；所述第二弹簧9底部设有活动杆11；所述活动杆11固定在限位套管10内部，活动杆11可在限位套管10内上下运动进而带动第二弹簧9运动；所述活动杆11连接传动箱12，传动箱12内部为齿轮传动机构；所述活动杆11侧壁设有第一齿轮1101；所述传动箱12连接驱动电机13，驱动电机13可控制活动杆11的运动过程；所述驱动电机13连接第二齿轮1301；所述第二齿轮1301连接控制电箱14，控制电箱14可对驱动电机13的正转、反转以及转速进行控制，还可显示当前的工作电流、电压；所述砝码7顶部设有定位杆19；所述定位杆19连接定位架18；所述定位架18连接连杆17；所述连杆17一端设有定位槽16；所述定位槽16内部设有水笔5；所述支架3连接白板4；所述白板4表面上设有板擦401和刻度表402，可通过板擦401擦去笔迹，刻度表402便于学生记录砝码7的运动参数；所述支架3底部连接底板15。

作为本发明的一种技术优化方案，所述第一齿轮1101与所述第二齿轮1301相互啮合连接，使得活动杆11可上下运动。

作为本发明的一种技术优化方案，所述砝码7两端均设有所述挂钩8，且第一弹簧6和第二弹簧9对称固定在砝码7的两端，使得砝码7可稳定的运动。

作为本发明的一种技术优化方案，所述定位杆19通过螺纹连接所述定位架18，且定位杆19与砝码7表面紧密贴合，使得水笔5可跟随砝码7一起运动。

作为本发明的一种技术优化方案，所述水笔5垂直固定在所述白板4顶部，水笔5可将砝码7的运动轨迹画在白板1上，学生可根据绘出的轨迹得到准确的运动参数。

本发明在使用时，将第一弹簧6挂在顶杆1上，在第一弹簧6的底部连接上砝码7，在砝码7的底部安装上第二弹簧9，安装完毕后转动定位杆19使得定位架18固定在砝码7的外部然后转动水笔5，使其垂直固定在白板4的顶部，将控制电箱14接入电源，然后调节驱动电机13的转速，第二齿轮1301带动第一齿轮1101转动，此时活动杆11在限位套管10内部滑动，进而使得第二弹簧9拉伸，砝码7在振动力的作用下运动，此时水笔5在白板4上绘出砝码7的运动轨迹，学生可依照刻度表402记录下运动参数，进行分析。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。