旋转式多普勒效应演示装置，涉及一种物理学教具。设有基座、电机、水平旋棍、可移动声源、调速器和电源；在水平旋棍的中心位置开设一个与电机的输出转轴配合的中心孔并配置一个紧定螺钉，在水平旋棍的两侧分别开设至少2个可嵌入可移动声源的垂向插孔；所述可移动声源设有电池、蜂鸣器和LED指示灯；所述电机安置在基座内部轴心位置并通过调速器与电源连接；水平旋棍的中心孔与电机的输出转轴连接并通过紧定螺钉固定，可移动声源垂直嵌入水平旋棍的任一插孔中，LED指示灯安装在蜂鸣器上方或外侧。具有结构简单可靠、操作性强、演示效果好、可定性定量分析等特点，为物理学教学和科普活动提供了一种实用的演示装置。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种物理学教具，尤其是涉及一种旋转式多普勒效应演示装置。
技术介绍
多普勒效应是指观测者与波源之间有相对运动时，波源发出的波频率与观测者测得的波频率出现不一致的现象，这一物理现象是奥地利物理学家多普勒在1842年首先发现的，由此以他的名字命名。发生这种现象的原因是:当波源和观测者相对于介质不动时，观测者接收到的频率等于波源的频率；当波源和观测者相互接近时，观测者在单位时间内接收到完全波的个数增加，即接收到的频率增大；当波源和观测者相互远离时，观测者在单位时间内接收到完全波的个数减少，即接收到的频率降低。多普勒效应有许多实际应用:可根据炮弹飞行尖叫声的音调变化来判断炮弹是接近还是远离；向行驶的车辆发射超声波后，从反射回来的频率得出车辆的行驶速度；可用多普勒雷达测量飞机、人造卫星等飞行器的速度和高度；由地球上接收遥远天体发出的光谱判断天体相对于地球是接近还是远离，等等。多普勒效应是高中物理课程重要的基础理论。由于在以往的教学中，教师仅用行驶中火车汽笛声调变化的例子来说明多普勒效应，至今尚无实物教具在教室里进行演示和验证，因此缺乏教学说服力，尤其是许多从未在铁路旁听过行驶中火车汽笛声的学生，对此只能将?目将疑。
技术实现思路
本技术的目的旨在提供利用某一固定频率的声源相对于观测者进行周期性运动，使观测者听到声源频率发生周期性变化来验证多普勒效应的一种旋转式多普勒效应演示装置。本技术设有基座、电机、水平旋棍、可移动声源、调速器和电源；在水平旋棍的中心位置开设一个与电机的输出转轴配合的中心孔并配置一个紧定螺钉，在水平旋棍的两侧分别开设至少2个可嵌入可移动声源的垂向插孔；所述可移动声源设有电池、蜂鸣器和LED指示灯；所述电机安置在基座内部轴心位置并通过调速器与电源连接；水平旋棍的中心孔与电机的输出转轴连接并通过紧定螺钉固定，可移动声源垂直嵌入水平旋棍的任一插孔中，LED指示灯安装在蜂鸣器上方或外侧。所述电机的输出转轴的转速可为60?180r/min ;所述水平旋棍的长度可为420?1020mm ;所述蜂鸣器的固定频率可为1000?4000Hz ;所述蜂鸣器的开口最好朝上。LED指示灯既是蜂鸣器的工作指示灯，同时也便于观测者判断声源位置及运动状态。使用时，可任意选择插孔位置或调整电机转速，即通过调整声源与观测者之间的相对运动速度以便于获取最佳观测效果或进行相互比较，随后接通蜂鸣器、LED指示灯、电机的电源。在演示过程中，若位于观测者前方的水平旋棍逆时针旋转，声源在左半圈移动中与观测者相互接近使蜂鸣器的音调升高，声源在右半圈移动中与观测者相互远离使蜂鸣器的音调变低，反之亦然。在水平旋棍旋转过程中，观测者可凭听觉感受到蜂鸣器的音调发生了周期性变化，为了量化具体数值，可增设声波频率测试计或利用手机中的音频软件测定声源频率并定量分析。本技术巧妙利用蜂鸣器的圆周运动，造成声源和观测者之间持续的周期性相对运动，促使观测者明显感受到声音频率的变化，以简洁便捷的演示方式定性验证了多普勒效应，并可在相关仪器或手机音频软件的配合下进行定量分析，具有结构简单可靠、操作性强、演示效果好、可定性定量分析等特点，为物理学教学和科普活动提供了一种实用的演示装置。【附图说明】图1为本技术实施例的结构示意图。【具体实施方式】参见图1，本技术实施例设有基座1、电机2、水平旋棍3、可移动声源4、调速器5和电源6 ;在水平旋棍3的中心位置开设一个与电机2的输出转轴配合的中心孔并配置一个紧定螺钉32，在水平旋棍3的两侧分别开设至少2个可嵌入可移动声源4的垂向插孔；所述可移动声源4设有电池41、蜂鸣器42和LED指示灯43 ;所述电机2安置在基座1内部轴心位置并通过调速器5与电源6连接；水平旋棍3的中心孔与电机2的输出转轴连接并通过紧定螺钉32固定，可移动声源4垂直嵌入水平旋棍3的任一插孔中，LED指示灯43安装在蜂鸣器42上方或外侧。所述电机2的输出转轴的转速可为60?180r/min，优选110r/min ;所述水平旋棍3的长度可为420?1020mm，优选822mm ;所述蜂鸣器42的固定频率可为1000?4000Hz，优选2750Hz ;所述蜂鸣器42的开口最好朝上。LED指示灯既是蜂鸣器的工作指示灯，同时也便于观测者判断声源位置及运动状态。基座1为圆台形，其底径和高度分别为200mm和100mm ;电机2的输出转轴21的输出功率4w ;水平旋棍3中心孔的直径为7mm，中心孔两侧各均布4个直径为12mm的插孔31，相邻插孔31的间隔为100_ ;水平旋棍3通过位于中心孔一侧的紧定螺钉32与输出转轴21固定；可移动声源4下方为电池41 (电压6V)，上方为开口朝上的蜂鸣器42，外侧设有红色的LED指示灯43 ;电机2通过调速器5与电源5连接。若将可移动声源4插入水平旋棍3最外沿插孔31中，其运动半径为400mm，当水平旋棍3达到110r/min时，可明显听到蜂鸣器42的音调周期性变化。通过仪器测得最高音频率为2784.7Hz，最低音频率为2717.3Hz，这与理论计算值基本吻合。【主权项】1.旋转式多普勒效应演示装置，其特征在于设有基座、电机、水平旋棍、可移动声源、调速器和电源；在水平旋棍的中心位置开设一个与电机的输出转轴配合的中心孔并配置一个紧定螺钉，在水平旋棍的两侧分别开设至少2个可嵌入可移动声源的垂向插孔；所述可移动声源设有电池、蜂鸣器和LED指示灯；所述电机安置在基座内部轴心位置并通过调速器与电源连接；水平旋棍的中心孔与电机的输出转轴连接并通过紧定螺钉固定，可移动声源垂直嵌入水平旋棍的任一插孔中，LED指示灯安装在蜂鸣器上方或外侧。2.如权利要求1所述旋转式多普勒效应演示装置，其特征在于所述电机的输出转轴的转速为60?180r/min。3.如权利要求1所述旋转式多普勒效应演示装置，其特征在于所述所述水平旋棍的长度为 420 ?1020mm。4.如权利要求1所述旋转式多普勒效应演示装置，其特征在于所述蜂鸣器的固定频率为 1000 ?4000Hz ο5.如权利要求1所述旋转式多普勒效应演示装置，其特征在于所述蜂鸣器的开口朝上。6.如权利要求1所述旋转式多普勒效应演示装置，其特征在于所述基座为圆台形，基座的底径和高度分别为200mm和100mm。7.如权利要求1所述旋转式多普勒效应演示装置，其特征在于所述电机的输出转轴的输出功率4w。8.如权利要求1所述旋转式多普勒效应演示装置，其特征在于所述水平旋棍的中心孔的直径为7mm，中心孔两侧各均布4个直径为12mm的插孔，相邻插孔的间隔为100mm。【专利摘要】旋转式多普勒效应演示装置，涉及一种物理学教具。设有基座、电机、水平旋棍、可移动声源、调速器和电源；在水平旋棍的中心位置开设一个与电机的输出转轴配合的中心孔并配置一个紧定螺钉，在水平旋棍的两侧分别开设至少2个可嵌入可移动声源的垂向插孔；所述可移动声源设有电池、蜂鸣器和LED指示灯；所述电机安置在基座内部轴心位置并通过调速器与电源连接；水平旋棍的中心孔与电机的输出转轴连接并通过紧定螺钉固定，可移动声源垂直嵌入水平旋棍的任一插孔中，LED指示灯安装在蜂鸣器上方或外侧。具有结构简单可靠、操作性强、演示本文档来自技高网...
【技术保护点】
旋转式多普勒效应演示装置，其特征在于设有基座、电机、水平旋棍、可移动声源、调速器和电源；在水平旋棍的中心位置开设一个与电机的输出转轴配合的中心孔并配置一个紧定螺钉，在水平旋棍的两侧分别开设至少2个可嵌入可移动声源的垂向插孔；所述可移动声源设有电池、蜂鸣器和LED指示灯；所述电机安置在基座内部轴心位置并通过调速器与电源连接；水平旋棍的中心孔与电机的输出转轴连接并通过紧定螺钉固定，可移动声源垂直嵌入水平旋棍的任一插孔中，LED指示灯安装在蜂鸣器上方或外侧。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林宇涵，黄卉，
申请(专利权)人：林宇涵，
类型：新型
国别省市：福建;35
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