一种简谐振动实验演示仪制造技术

为了快速并准确地得到简谐振动图线，更好地获得简谐振动周期，本实用新型专利技术提供一种简谐振动实验演示仪，主要由顶板、限位开关、左侧板、圆柱形桶、热敏纸、弹簧、底板、水平仪、激光器、滑块、气室、充气泵、光电计时器、电动机、右侧板和自保开关等部分组成，左侧板和右侧板都与底板垂直固定，顶板安装上去后自保开关闭合，取下时自保开关自动断开，电动机停止工作，侧面贴有一圈热敏纸的圆柱形桶，通过转轴水平固定在左侧板和右侧板的轴承上，电动机带动圆柱形桶匀速转动，限位开关能控制圆柱形桶转动一圈自动停止。该演示仪简单易操作，能有效减少因摩擦引起的实验误差，学生能直观看到是怎样得出的简谐振动图线，效果明显，误差小。

【技术实现步骤摘要】
一种简谐振动实验演示仪
本技术涉及一种中学物理教学与实验仪器，尤其涉及一种简谐振动实验演示仪。
技术介绍
在高中《物理》的“简谐振动”一节中，获得简谐振动图线的实验是在弹簧的下端悬挂一个铁球，上端固定，弹簧和铁球组成一个振动系统，用手把铁球向上托起一段距离，然后释放，铁球便上下振动，最终由数码相机和计算机绘制物体运动的x-t图线，即简谐振动图线。此实验原理是准确的，但在实际操作中存在明显的不足，首先，用手拉动铁球使弹簧振动，弹簧很容易左右摆动，从而带动铁球左右摆动，很难使铁球在同一平面内运动，这会使实验难以得到较为准确的简谐振动图线，然后，用数码相机和计算机绘制物体运动的x-t图线，直观性和可操作性不强，学生不能直观看到是怎样得出的简谐振动图线，用数码相机和计算机处理数据对于学生来说过于抽象，不利于让学生理解实验原理，还有部分学生根本就不会使用数码相机和计算机，这样授课的效果不是很理想。
技术实现思路
为了快速并直观地演示简谐振动实验，克服以上的不足，使实验的直观性和可操作性增强，本技术提供一种简谐振动实验演示仪，涉及一种中学物理教学与实验仪器。本技术解决其技术问题所采用的方案主要有以下几点。1、本技术提供的一种简谐振动实验演示仪包括顶板、缺口、限位开关、楔子、挡块、连杆、防撞轮、左侧板、圆柱形桶、热敏纸、转轴、护目板、光电门、导轨、弹簧、固定杆、调节螺栓、底板、水平仪、固定柱、激光器、固定架、滑块、气孔、气室、进气嘴、充气泵、第一插头、导气管、固定螺栓、光电计时器、金属架、空槽、电动机、导线、第二插头、皮带、齿轮、右侧板、总开关、调速旋钮、电源适配器、遮光片、限位开关接线柱、自保开关接线柱、自保开关，其中左侧板和右侧板都与底板垂直固定，底板上固定有水平仪，根据水平仪的显示调节底板下面的调节螺栓，使整个演示仪处于平衡状态，左侧板和右侧板的上面都有两个突出的楔子，顶板两边各有两个与楔子尺寸对应的缺口，顶板可以方便取卸和安装在左侧板和右侧板的上面（如图2所示），顶板安装上去后自保开关闭合，取下时自保开关自动断开，电动机停止工作，侧面贴有一圈热敏纸的圆柱形桶通过转轴水平固定在左侧板和右侧板的轴承上，可以自由转动，齿轮也固定在转轴上，齿轮通过同步皮带与电动机的转轴相连，当电动机的转轴以一定速度转动时，带动齿轮转动，从而带动圆柱形桶匀速转动，齿轮、皮带、电动机、光电门、限位开关、自保开关和所有的电路连接导线都装在右侧板的左面，电动机、光电门、限位开关、自保开关是固定安装，不能移动，总开关、带调速旋钮的电源适配器、限位开关接线柱、自保开关接线柱固定安装在右侧板的右面不能移动。2、所述的空心轻质的圆柱形桶右表面最外围嵌有遮光片和挡块，刚好在限位开关的连杆和防撞轮后面，遮光片和挡块的边沿与圆柱形桶的切面相平，当圆柱形桶转动时，遮光片恰好能通过光电门的中央，当圆柱形桶转动一圈时，挡块碰上防撞轮推动连杆，限位开关断开，使圆柱形桶停止转动。3、所述的弹簧一端固定在固定杆上，另一端固定在滑块上面的固定柱上，固定杆和固定柱上端面相平，使弹簧成水平状态，激光器是固定在滑块上面的固定架上，发出的激光束斜向上与水平方向成45度，与圆柱形桶的入射点切面垂直，指向转轴的中心轴线，滑块放在三角形气室上面，三角形气室上的两个斜面腰相等，都有一排气孔，左面密封，右面有与气室相通的进气嘴，进气嘴通过导气管与充气泵相连，当充气泵对气室充气时，滑块就能在弹簧的带动下左右移动，激光器随着滑块一起运动，气室的下表面水平，和固定杆一起固定在两端带有与水平方向成45度角的斜杆的金属架上，与水平方向成45度角的斜杆安装在与水平方向成45度角的导轨上，固定螺栓能穿过空槽固定金属架的斜杆，从而能调节激光器离热敏纸的距离，护目板固定安装在左侧板和右侧板的正面，激光器发出的激光束刚好能从护目板的下缘旁射过。4、所述的限位开关是常闭的动开触点开关，自保开关是常开的动合触点开关，电动机与限位开关和自保开关串联成一条支路后，接在带调速旋钮的电源适配器的输出端，电源适配器的输入端则与光电计时器并联，再与总开关串联后接在第二插头上，实验时，第二插头直接连入220V的电路中。5、所述的激光器是充电的，充气泵通过第一插头直接接入220V的电路中，激光器、充气泵和光电计时器都有独立的开关控制，充气泵和光电计时器都摆放在演示仪主体结构的右侧，摆放位置可以根据连接导线的长度、导气管的长度和实验场地稍作改变。本技术的有益效果是：该演示仪简单易操作，学生参与性强，简谐运动图线获得效果明显，误差小。首先，该演示仪中用手压缩弹簧，带动装上激光器的滑块在充气的三角形气室上运动，滑块不容易左右摆动，从而带着弹簧也不会左右摆动，能够有效控制因拉动物体造成弹簧扭曲的问题；滑块上的激光器射出的激光束运动平面保持不变，激光器运动更加稳定，这就使实验能够得到较为准确的简谐振动图线；然后，用激光束和热敏纸绘制物体运动的x-t图线，直观性和可操作性强，学生能直观看到是怎样得出的简谐振动图线，有利于让学生理解实验原理，授课的效果得以提高；再次，该实验采取动态静化的实验读数方式，能直接测出热敏纸的线速度，降低了实验数据获得的难度，提高了实验的可操作性；按照本技术所提供的设计方案，能有效减少因摩擦引起的实验误差，所以实验误差很小。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明，其中图1是本技术的结构示意图，图2是本技术的演示示意图，图3是本技术的电路接线示意图。具体实施方式本技术提出了一种简谐振动实验演示仪，能比较快捷、直观地得到简谐振动图线。如图1所示，是本技术的结构示意图，该演示仪包括顶板1、缺口2、限位开关3、楔子4、挡块5、连杆6、防撞轮7、左侧板8、圆柱形桶9、热敏纸10、转轴11、护目板12、光电门13、导轨14、弹簧15、固定杆16、调节螺栓17、底板18、水平仪19、固定柱20、激光器21、固定架22、滑块23、气孔24、气室25、进气嘴26、充气泵27、第一插头28、导气管29、固定螺栓30、光电计时器31、金属架32、空槽33、电动机34、导线35、第二插头36、皮带37、齿轮38、右侧板39、总开关40、调速旋钮41、电源适配器42、遮光片43、限位开关接线柱44、自保开关接线柱45、自保开关46，其中左侧板8和右侧板39都与底板18垂直固定，底板18上固定有水平仪19，根据水平仪19的显示调节底板18下面的调节螺栓17，使整个演示仪处于平衡状态，左侧板8和右侧板39的上面都有两个突出的楔子4，顶板1两边各有两个与楔子4尺寸对应的缺口2，顶板1可以方便取卸和安装在左侧板8和右侧板39的上面（如图2所示），顶板1安装上去后自保开关46闭合，取下时自保开关46自动断开，电动机34停止工作，侧面贴有一圈热敏纸10的圆柱形桶9通过转轴11水平固定在左侧板8和右侧板39的轴承上，可以自由转动，齿轮38也固定在转轴11上，齿轮38通过同步皮带37与电动机34的转轴相连，当电动机3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简谐振动实验演示仪，该演示仪包括顶板、缺口、限位开关、楔子、挡块、连杆、防撞轮、左侧板、圆柱形桶、热敏纸、转轴、护目板、光电门、导轨、弹簧、固定杆、调节螺栓、底板、水平仪、固定柱、激光器、固定架、滑块、气孔、气室、进气嘴、充气泵、第一插头、导气管、固定螺栓、光电计时器、金属架、空槽、电动机、导线、第二插头、皮带、齿轮、右侧板、总开关、调速旋钮、电源适配器、遮光片、限位开关接线柱、自保开关接线柱、自保开关，其特征在于所述的左侧板和右侧板都与底板垂直固定，底板上固定有水平仪，左侧板和右侧板的上面都有两个突出的楔子，顶板两边各有两个与楔子尺寸对应的缺口，顶板安装上去后自保开关闭合，取下时自保开关自动断开，电动机停止工作，侧面贴有一圈热敏纸的圆柱形桶，通过转轴水平固定在左侧板和右侧板的轴承上，可以自由转动，齿轮也固定在转轴上，齿轮通过同步皮带与电动机的转轴相连，当电动机的转轴以一定速度转动时，带动齿轮转动，从而带动圆柱形桶匀速转动，齿轮、皮带、电动机、光电门、限位开关、自保开关和所有的电路连接导线都装在右侧板的左面，电动机、光电门、限位开关、自保开关是固定安装，不能移动，总开关、带调速旋钮的电源适配器、限位开关接线柱、自保开关接线柱固定安装在右侧板的右面不能移动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种简谐振动实验演示仪，该演示仪包括顶板、缺口、限位开关、楔子、挡块、连杆、防撞轮、左侧板、圆柱形桶、热敏纸、转轴、护目板、光电门、导轨、弹簧、固定杆、调节螺栓、底板、水平仪、固定柱、激光器、固定架、滑块、气孔、气室、进气嘴、充气泵、第一插头、导气管、固定螺栓、光电计时器、金属架、空槽、电动机、导线、第二插头、皮带、齿轮、右侧板、总开关、调速旋钮、电源适配器、遮光片、限位开关接线柱、自保开关接线柱、自保开关，其特征在于所述的左侧板和右侧板都与底板垂直固定，底板上固定有水平仪，左侧板和右侧板的上面都有两个突出的楔子，顶板两边各有两个与楔子尺寸对应的缺口，顶板安装上去后自保开关闭合，取下时自保开关自动断开，电动机停止工作，侧面贴有一圈热敏纸的圆柱形桶，通过转轴水平固定在左侧板和右侧板的轴承上，可以自由转动，齿轮也固定在转轴上，齿轮通过同步皮带与电动机的转轴相连，当电动机的转轴以一定速度转动时，带动齿轮转动，从而带动圆柱形桶匀速转动，齿轮、皮带、电动机、光电门、限位开关、自保开关和所有的电路连接导线都装在右侧板的左面，电动机、光电门、限位开关、自保开关是固定安装，不能移动，总开关、带调速旋钮的电源适配器、限位开关接线柱、自保开关接线柱固定安装在右侧板的右面不能移动。


2.根据权利要求1所述的一种简谐振动实验演示仪，其特征在于所述的圆柱形桶右表面最外围嵌有遮光片和挡块，刚好在限位开关的连杆和防撞轮后面，遮光片和挡块的边沿与...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，谌雄文，吴逸婷，郭诚德，谌宝菊，
申请(专利权)人：怀化学院，
类型：新型
国别省市：湖南;43