本发明专利技术公开了一种多功能简谐振动演示仪，所述的演示仪设有水平底座（1），底座上固定一侧向立柱（2），立柱上端安装有垂直方向或水平方向的简谐振动装置或立柱中间位置安装一微型电机（3），及其上安装的曲拐（4），构成匀速圆周运动参考圆上的动点所演示的简谐振动，或在水平面底座的正后面安放一发光二极管显示屏（8），模拟简谐振动图像及其生成过程。本装置能同时或分别演示垂直方向或水平方向的简谐振动，还能演示匀速圆周运动参考圆上的动点简谐振动，以及通过纸张记录简谐振动过程，并通过电子屏形象展示振动的图像及其生成过程，达到良好的教学效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及一种物理演示实验装置，特别是一种演示简谐振动振动过程、振动图像及其振动曲线合成过程的多功能简谐振动演示仪。
技术介绍
在物理演示实验装置中，尤其是力学实验装置中，经常要演示物体作简谐振动的振动过程和振动曲线。简谐振动作为最基本的振动，许多实际的周期振动虽然不是简谐振动却可以看作多个简谐振动合成的结果。因此，熟悉简谐振动的规律，研究简谐振动的合成对理解机械振动、光波和声波的干涉和衍射等现象都有着重要意义。演示物体作简谐振动的演示仪器较多，其中最为常见的简谐振动演示仪器便是沙摆。而现有的沙摆等简谐振动演示仪存在很多不足①实验结果不准确。如单线摆易形成圆锥摆；在沙粒下落的过程中，沙桶重心同时下降，使摆长变长；手拉动硬纸板不能保证其匀速前行②实验可视度小。沙粒形成的轨迹易散开，使图形模糊不清；沙粒形成的图像不能作为教学挂图竖起。③实验器材零散，不利于教学来回搬动。④实验不具有拓展性，不具备一物多用，节约资金的优点。作为演示实验仪器应具备实验装置简单、方便、易于操作；实验结果准确；现象明显可视度大；实验具有拓展性、能启迪学生、引导学生、纠正困惑，扩展学生视野。而目前还没有一台简谐振动演示仪器能达到以上要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种克服公知技术缺点，能演示和合成多种情况下的简谐振动过程，可操作性强，演示效果好的多功能简谐振动演示仪。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为所述的演示仪设有水平底座，底座上固定一侧向立柱，立柱上端安装有垂直方向或水平方向的简谐振动装置或立柱中间位置安装一微型电机，及其上安装的曲拐，构成匀速圆周运动参考圆上的动点所演示的简谐振动，或在水平面底座的正后面安放一发光二极管显示屏，模拟简谐振动图像及其生成过程。采用上述方案，可使本装置能同时或分别演示垂直方向或水平方向的简谐振动，还能演示匀速圆周运动参考圆上的动点简谐振动，以及通过纸张记录简谐振动过程，并通过电子屏形象展示振动的图像及其生成过程，达到良好的教学效果，从而实现了本专利技术的目的。下面结合图示及实施例对方案作更详细的说明。附图说明图I为多功能简谐振动演示仪的立体 图2为图I中垂直方向上的简谐振动装置； 图3为图I中气垫式水平弹簧振子； 图4为图I中匀速圆周运动参考圆上的动点演示简谐振动装置；图5为图4中运动装置轨迹 图6为二极管模拟演示简谐振动电原理 图7为图6中谐振装置图像。具体实施例方式图I为所述的多功能简谐振动演示仪，有一底座1，底座I内装有5V稳压电源、静音气泵、描迹纸走纸电机和走纸滚轮。底座上侧向安装的竖直立柱2上安装垂直方向及水平方向的简谐振动装置，立柱2中央位置安装有微型电机3，微型电机轴上套装有曲柄4，曲拐端部装有描迹球5，配合该装置，底座上方立柱右侧安装旋转投影灯箱6，灯箱的正前方安装一块白色的有机玻璃投影屏7，在演示仪立柱左侧和底座上面正后方区域安装简谐振动发光二极管显示屏8，各种控制开关安装在底座正面。演示垂直方向上的简谐振动 演示垂直方向上的简谐振动装置，包括在立柱上端固定一伸出的支杆9，支杆上悬挂一根弹簧10，弹簧未端吊有重物球11，重物球与一个可移动的磁性重物平衡位置指示装置12配合。所述平衡位置指示装置可观察重物球在平衡位置上下所作的简谐振动，平衡位置指示装置的底座13为磁性原件，移动方便很容易放置在平衡位置上，较详细的结构如图2所示。演示水平方向上的简谐振动 演示水平方向上的简谐振动装置，包括在立柱上端设有一角形气动导轨14，所述导轨与一个气泵相接，导轨上配合一滑块15，滑块上设有指针16，滑块两端各连有一根轻质弹簧17，弹簧的另一端与立柱固定，使用时打开气泵开关开启静音气泵18，释放滑块便可演示物体在水平方向上所作的简谐振动，指针16为平衡指针，与刻度尺配合可明显地观察物体在平衡位置左右所作的简谐振动，如图3所示。通过投影匀速圆周运动参考圆上的动点演示简谐振动 一般学生对简谐振动的运动学特征易于理解，但对匀角速旋转矢量的矢端在轴上的投影作简谐振动往往迷惑不解，通过投影匀速圆周运动参考圆上的动点演示简谐振动装置较好地帮助学生解决了这一难题。所述装置包括在立柱中间位置安装一微型电机3，电机轴穿过立柱2的壁后在其轴端固定一曲柄4,曲柄端部固定一描迹球5,在底座上设有与微型电机配套的水平走纸装置19，及竖直方向上的投影装置。我们知道简谐振动的动力学特征为，其运动学方程为权利要求1.一种多功能简谐振动演示仪，其特征在于所述的演示仪设有水平底座(1)，底座上固定一侧向立柱(2)，立柱上端安装有垂直方向或水平方向的简谐振动装置或立柱中间位置安装一微型电机(3)，及其上安装的曲拐(4)，构成匀速圆周运动参考圆上的动点所演示的简谐振动，或在水平面底座的正后面安放一发光二极管显示屏(8)，模拟简谐振动图像及其生成过程。2.根据权利要求I所述的一种多功能简谐振动演示仪，其特征在于垂直方向上的简谐振动装置，包括在立柱上端固定一伸出的支杆(9)，支杆上悬挂一根弹簧(10)，弹簧未端吊有重物球(11),重物球与一个可移动的磁性重物平衡位置指示装置(12)配合。3.根据权利要求I所述的一种多功能简谐振动演示仪，其特征在于水平方向上的简谐振动装置，包括在立柱上端设有一角形气动导轨(14)，所述导轨与一个气泵相接，导轨上配合一滑块(15)，滑块上设有指针(16)，滑块两端各连有一根轻质弹簧(17)，弹簧的另一端与立柱固定。4.根据权利要求I所述的一种多功能简谐振动演示仪，其特征在于匀速圆周运动参考圆上的动点演示简谐振动装置包括在立柱中间位置安装一微型电机(3)，电机轴穿过立柱(2)的壁后在其轴端固定一曲柄(4),曲柄端部固定一描迹球(5),在底座上设有与微型电机配套的水平走纸装置(19 )，及竖直方向上的投影装置。5.根据权利要求I所述的一种多功能简谐振动演示仪，其特征在于一种发光二极管模拟简谐振动模拟的装置，包括发光二极管显示屏(8 )，屏内安装有一组单色和双色发光二极管。6.根据权利要求5所述的一种多功能简谐振动演示仪，其特征在于所述电路包括一块单片机CPU (20),其数据输入端(21)与一组键盘输入信号相连,数据输出端(22)与一组往复模拟运动发光二极管阵(23)相连，其控制端(24)分别与一组圆周运动驱动芯片(25)， 一个第一正弦波驱动芯片(26)，一个第二正弦波驱动芯片(27)的控制端相连，所述圆周运动驱动芯片的输出端与一组模拟圆周运动的发光二极管阵列(28)相连，正弦波驱动芯片 (26、27)的输出端与一组模拟正弦波的发光二极管阵列(29)相连。7.根据权利要求6所述的一种多功能简谐振动演示仪，其特征在于CPU(20)是型号为80C52，MC74C595ADR2单片机，所述的圆周运动驱动芯片(25)由4一 16译码器组成。全文摘要本专利技术公开了一种多功能简谐振动演示仪，所述的演示仪设有水平底座(1)，底座上固定一侧向立柱(2)，立柱上端安装有垂直方向或水平方向的简谐振动装置或立柱中间位置安装一微型电机(3)，及其上安装的曲拐(4)，构成匀速圆周运动参考圆上的动点所演示的简谐振动，或在水平面底座的正后面安放一发光二极管显示屏(8)，模拟简谐振动图像及其生成过程。本装置能同本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：代伟，徐平川，谢春茂，秦锐敏，李正军，
申请(专利权)人：西华师范大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。