激光热敏简谐振动实验测量演示仪制造技术

本实用新型专利技术公开了激光热敏简谐振动实验测量演示仪，主要涉及教学实验仪器领域。包括支撑架体、滑动竖板、导向柱、圆形板、激光器、振子弹簧、动力机构、L型支架、计时测速机构；支撑架体包括固定连接的水平底座、固定竖板、顶板，滑动竖板滑动连接设置在固定竖板表面，滑动竖板上设置热敏纸，导向柱垂直设置在水平底座与顶板之间，圆形板保持水平与导向柱滑动连接，激光器设置在圆形板底部，振子弹簧两端与顶板和圆形板连接，动力机构驱动滑动竖板沿着固定竖板水平滑动。本实用新型专利技术的有益效果在于：能解决现有技术中的不足，能测量出简谐振动运动中各个物理量数值，而且能良好的用于教学，有利于培养学生的分析能力。

【技术实现步骤摘要】
激光热敏简谐振动实验测量演示仪
本技术涉及教学实验仪器领域，具体是激光热敏简谐振动实验测量演示仪。
技术介绍
高中物理选修3-1(教育科学出版社)《简谐运动的图像和公式》一节中，所示的固定在竖直平面做小角度摆动漏斗中流出的细沙在平板上形成的曲线轨迹来近似地演示简谐运动图像。但此装置存在很多不足之处：①单摆在摆动过程中易形成圆锥摆，导致实验结果不够精确；②手拉动硬纸板不能较好地保证其做匀速直线运动；③实验中沙摆只能画出水平面上的图像，不能同时让学生观察以到竖直平面内图像，不具有较好的观察效果；④实验器材零散，不易于来回搬动；⑤实验不具有良好的拓展性和延展性，不具备一物多用，节约资金等优点，具有一定局限性，不适应新课程提倡的高效课堂。专利号(NO:CN104966439A)弹簧振子简谐振动正弦曲线合成演绘仪，优点：通过电火花打点得到弹簧振子简谐振动正弦曲线非常清晰,在描迹纸上描出的曲线可从仪器上取下来近距离向学生展示,演示效果非常好。不足之处：不能测量出分析弹簧振子简谐振动运动各个物理量数值。在《物理实验》2016年第9期“用激光扫描法合成简谐运动图像”一文中作者的方法是用半导体激光器为光源，通过激光将竖直方向的简谐振动和水平方向的往复运动进行合成得到简谐振动图像，通过观察屏可观察到光点振动展开后形成的正弦(或余弦)简谐振动曲线的全过程，从而设计出了激光扫描法简谐振动图像演示仪。优点：1.仪器结构紧凑，用激光演示现象明显，加深对振动图像的理解，采用了光线性能较好的半导体激光器，加之垂直屏显示，演示效果较好。不足之处是不能测量出弹簧振子简谐振动运动中各个物理量数值。综上所述，现有的技术中，有一个共同的不足就是不能测量出简谐振动运动中各个物理量数值。采用摆动漏斗装置时还有更多的不足。而且现在的这些简谐振动运动演示装置，不能良好的用于教学，不利于培养学生的分析能力。
技术实现思路
本技术的目的在于提供激光热敏简谐振动实验测量演示仪，它能解决现有技术中的不足，能测量出简谐振动运动中各个物理量数值，而且能良好的用于教学，有利于培养学生的分析能力。本技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：激光热敏简谐振动实验测量演示仪，包括支撑架体、滑动竖板、导向柱、圆形板、激光器、振子弹簧、动力机构；所述支撑架体包括固定连接的水平底座、固定竖板、顶板，所述滑动竖板滑动连接设置在固定竖板表面，所述滑动竖板上设置热敏纸，所述导向柱垂直设置在水平底座与顶板之间，所述圆形板保持水平与导向柱滑动连接，所述激光器设置在圆形板底部，所述振子弹簧两端与顶板和圆形板连接，所述动力机构驱动滑动竖板沿着固定竖板水平滑动。还包括倒L型支架、计时测速机构，所述倒L型支架固定设置在水平底座、固定竖板之间，所述计时测速机构包括U型挡光片、光电门和数显计时计速仪，所述光电门设置在倒L型支架上，所述U型挡光片设置在滑动竖板上，所述光电门的两个电极与U型挡光片的水平高度相对应，所述光电门的两个电极连接在数显计时计速仪上。所述固定竖板顶部和底部均设有滑槽，所述滑动竖板通过滑槽与固定竖板滑动连接。所述滑动竖板顶部和底部设有滑轮，所述滑轮与滑槽槽面接触。所述滑槽槽面设有滚动球，所述滑动竖板顶部和底部与滑槽槽面内滚动球接触。所述动力机构包括伺服电机、绕线轮和拉线，所述伺服电机带动绕线轮转动，所述拉线设置在绕线轮上，所述拉线另一端与滑动竖板绑接，拉直后的拉线保持水平。所述固定竖板上还设有调速开关，所述调速开关与伺服电机连接。所述圆形板顶面设有挖槽，所述挖槽底面设有磁性块，所述磁性块上设置砝码，所述砝码为两个，两个砝码对称设置。对比现有技术，本技术的有益效果在于：振子弹簧上下震动时会带着圆形板、激光器沿着导向柱跟随着上下震动运动，动力机构驱动滑动竖板沿着固定竖板水平滑动，竖直方向上的运动和水平方向上的运动会使激光器在热敏纸上打出多个周期的简谐振动正弦曲线,由于伺服电机转速不变、拉线始终绷直，所以滑动竖板的滑动一直是匀速的滑动，通过激光打线得到弹簧振子简谐振动正弦曲线非常清晰,简谐振动正弦曲线是竖直打印的，整个激光线过程中能够直观的向学生展示。通过建立直角坐标系，可以测量出弹簧振子简谐振动正弦曲线的波长和振幅，通过控制滑动竖板匀速运动的速度，可以控制波长的距离大小，计时测速机构能够对滑动竖板进行测速，再通过计算从而得到弹簧振子简谐振动的周期。由于弹簧振子最终会停止上下摆动，所以正弦曲线波峰波谷之间距离会逐渐靠近，而且由于圆形板、激光器、圆形板上设置的砝码自身存在自重，而且砝码质量越大时自重越大，自重越大会使打出的曲线越不规则，因此，通过圆形板上设置砝码使打出的曲线越规则，让学生来分析出现这种现象的原因，通过此方法可以培养学生的分析能力。不设置砝码时，圆形板、激光器自重很小，可以完全忽略，前几个周期的正弦曲线趋近于规则的正弦曲线。综上所述，该演示仪不但演示效果非常好，可以测量出弹簧振子简谐振动运动过程中各个物理量数值。而且有利于培养学生的分析能力，能良好的用于教学。附图说明附图1是本技术具体结构示意图。附图2是本技术具体结构示意图。附图3是本技术具体结构示意图。附图4是使用本装置打印的曲线图。附图5是本技术实施例1中滑动竖板顶部和底部设置滑轮时结构示意图。附图6是本技术实施例2中滑槽槽面设置滚动球时结构示意图。附图中所示标号：1、支撑架体；2、滑动竖板；3、导向柱；4、圆形板；5、激光器；6、振子弹簧；7、水平底座；8、固定竖板；9、顶板；10、热敏纸；11、倒L型支架；12、U型挡光片；13、光电门；14、数显计时计速仪；15、滑槽；16、滑轮；17、滚动球；18、伺服电机；19、绕线轮；20、拉线；21、调速开关；22、挖槽；23、砝码。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。本技术所述是激光热敏简谐振动实验测量演示仪，主体结构包括支撑架体1、滑动竖板2、导向柱3、圆形板4、激光器5、振子弹簧6、动力机构；所述支撑架体1包括固定连接的水平底座7、固定竖板8、顶板9，所述滑动竖板2滑动连接设置在固定竖板8表面，所述滑动竖板2上设置热敏纸10，激光器5发出的为红外线，滑动竖板2带着热敏纸10水平滑动时，激光器5会在热敏纸10上打出曲线，打出的曲线就像是铅笔画的曲线。所述导向柱3垂直设置在水平底座7与顶板9之间，导向柱3设有两个，所述圆形板4保持水平与导向柱3滑动连接，所述激光器5设置在圆形板4底部，所述振子弹簧6两端与顶板9和圆形板4连接，所述动力机构驱动滑动竖板2沿着固定竖板8水平滑动。用手给振子弹簧6施加一个拉力，然后松手，振子弹簧6上下震动时会带着圆形板4、激光器5沿着导向柱3跟随着上下震动运动，动力机构驱动滑动竖板2沿着固定竖板8水平滑动，竖直方向上的运动和水平方向上的运动会使激光器5在热敏纸10上打出多个周期的简谐振动正弦曲线,由于伺服电机18转速不变、拉线20始终绷直，所以滑动竖板2的滑动一直是匀速的滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.激光热敏简谐振动实验测量演示仪，其特征在于：包括支撑架体(1)、滑动竖板(2)、导向柱(3)、圆形板(4)、激光器(5)、振子弹簧(6)、动力机构；所述支撑架体(1)包括固定连接的水平底座(7)、固定竖板(8)、顶板(9)，所述滑动竖板(2)滑动连接设置在固定竖板(8)表面，所述滑动竖板(2)上设置热敏纸(10)，所述导向柱(3)垂直设置在水平底座(7)与顶板(9)之间，所述圆形板(4)保持水平与导向柱(3)滑动连接，所述激光器(5)设置在圆形板(4)底部，所述振子弹簧(6)两端与顶板(9)和圆形板(4)连接，所述动力机构驱动滑动竖板(2)沿着固定竖板(8)水平滑动。

【技术特征摘要】
1.激光热敏简谐振动实验测量演示仪，其特征在于：包括支撑架体(1)、滑动竖板(2)、导向柱(3)、圆形板(4)、激光器(5)、振子弹簧(6)、动力机构；所述支撑架体(1)包括固定连接的水平底座(7)、固定竖板(8)、顶板(9)，所述滑动竖板(2)滑动连接设置在固定竖板(8)表面，所述滑动竖板(2)上设置热敏纸(10)，所述导向柱(3)垂直设置在水平底座(7)与顶板(9)之间，所述圆形板(4)保持水平与导向柱(3)滑动连接，所述激光器(5)设置在圆形板(4)底部，所述振子弹簧(6)两端与顶板(9)和圆形板(4)连接，所述动力机构驱动滑动竖板(2)沿着固定竖板(8)水平滑动。2.根据权利要求1所述激光热敏简谐振动实验测量演示仪，其特征在于：还包括倒L型支架(11)、计时测速机构，所述倒L型支架(11)固定设置在水平底座(7)、固定竖板(8)之间，所述计时测速机构包括U型挡光片(12)、光电门(13)和数显计时计速仪(14)，所述光电门(13)设置在倒L型支架(11)上，所述U型挡光片(12)设置在滑动竖板(2)上，所述光电门(13)的两个电极与U型挡光片(12)的水平高度相对应，所述光电门(13)的两个电极连接在数显计时计速仪(14)上。3.根据权利要求1或2所述激光热敏简谐振动实验测量演示仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾成阳，赵宇靖，周方，程昊瑜，
申请(专利权)人：怀化学院，湖南警察学院，
类型：新型
国别省市：湖南,43