CN103400520A - 一种机械波演示仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械波演示仪，包括：演示仪架、弹性振子列、阻尼器；所述演示仪架包括能放置在桌面的底座、一横杆及两根竖杆，两根竖杆下端固定于所述底座上，所述横杆的两端固定于两根竖杆的上端；弹性振子列包括多个弹性振子，每个弹性振子由一弹性件及一固定在弹性件下端的振子构成，多个弹性振子等间隔的悬挂在所述横杆上，多个弹性振子的振子均处于同一水平高度；弹性振子列的多个振子间通过一具有弹性的线状物体等间距的横向串连起来；阻尼器固定在处于弹性振子列的尾端的振子下面。通过上述方式，本发明能够直观展示机械波的形成及传播，且仪器结构简单、成本较低，操作简便，方便教学多次演示。
Description
技术领域
本发明属于一种教学用具领域，特别是涉及一种用于演示机械波的演示仪。
背景技术
生活中，波的传播现象比较常见，但大都不是直观可见。在高中物理教学中为帮助学生认识和理解，教材中例举了艺术体操“带操”表演中的彩带飞舞，还有抖动柔软的长绳，以使学生观察横波的形成和传播，物理老师也在课堂上进行实际演示，但是由于演示的机械波波形不规则，且无法较长时间的持续，使得我们难以直观观察到波的传播效果，从而影响了同学们对波的感性认知。为了能有效帮助同学认识到这一规律，需要一种能动态演示波传播的教学用具。目前使用的波的实物教学用具除了用柔软长绳等，还有模拟波传播的机械装置。但特别能动态演示波的传播教学用具还不完善。中国专利CN201638422虽然也公开了一种用于教学的横纵波演示仪，但该横纵波演示仪操作繁琐，制作较复杂，属于机械波的模拟演示。并不能真正让学生观察到客观真实的机械横波的形成和传播。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明主要目的是提供一种机械波演示仪，能够直观展示机械波的形成及传播，且仪器结构简单、成本较低，操作简便，方便教学多次演示。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机械波演示仪，其包括：演示仪架、弹性振子列、阻尼器；所述演示仪架包括能放置在桌面的底座、一横杆及两根竖杆，所述两根竖杆下端固定于所述底座上，所述横杆的两端固定于两根竖杆的上端；所述弹性振子列包括多个弹性振子，所述每个弹性振子由一弹性件及一固定在弹性件下端的振子构成，所述多个弹性振子等间隔的悬挂在所述横杆上，所述多个弹性振子的振子均处于同一水平高度；所述弹性振子列的多个振子间通过一具有弹性的线状物体等间距的横向串连起来；位于所述弹性振子列两端的振子固定在与其相邻的竖杆上；所述阻尼器固定在处于所述弹性振子列的尾端的振子下面。本发明中所述的弹性振子能够在竖直方向作振幅在5-8cm之间的振动，弹性振子竖直悬挂后弹性件能够拉伸6cm-9cm长。本发明的仪器在演示时要将固定于竖杆的弹性振子列起始端的振子解开，将其做上下运动。本发明中每个弹性振子的弹性件的长度是相同的，一般长度在30cm-40cm之间，每个振子的大小及质量都是相同的，因此每个振子的固有频率是相同的。
优选的，所述弹性件选用的是细弹簧或橡皮筋。
优选的，所述具有弹性的线状体是橡皮筋。本发明中所述的具有弹性的线状体将多个振子等间隔的串联成一串，相邻两个振子间的橡皮筋稍有绷紧但不要太紧。通过每个振子与具有弹性的线状体固定连接，当其中一个振子做上下运动时就会带动旁边的振子运动，以实现波的传播。
优选的，所述振子是金属小球。
进一步的，所述振子是不锈钢小球、铝合金小球、铜球中的一种。
优选的，所述阻尼器包括盛有液体的烧杯及阻尼物块，所述阻尼物块用刚性杆件固定于所述振子下面，所述阻尼物块浸没于所述烧杯内的液体中。本发明中所述阻尼物块选用的是与烧杯内液体的比重相近或相同的物体。本发明中烧杯里的液体是水，所述阻尼物块用的是橡皮塞。
进一步的，所述阻尼物块设有两个，所述两个阻尼物块分别悬挂于处于所述弹性振子列的尾端的两个振子上。本发明中如果一个阻尼器衰减振动能量还不够，可以在最后两个振子都下面安装阻尼物块。
优选的，所述弹性件的长度在30cm-40cm之间。
进一步的，所述振子的直径在1.0cm--2.0cm之间。
优选的，所述弹性振子的数量在25-45个之间。
本发明所述的机械波演示仪在演示时，将波源的第一个振子小球的橡皮筋与竖杆的连接解开，手持这个振子小球做上下运动，控制好振幅和频率，就能够形成一持续传播的横波，可参看附图3及附图4。
本发明的有益效果是：本发明机械波演示仪，能够直观展示机械波的形成及传播，且仪器结构简单、成本较低，操作简便，方便教学多次演示。
附图说明
图1是本发明机械波演示仪一较佳实施例的结构示意图；
图2是图1中阻尼器的结构示意图；
图3是本发明机械波演示仪一较佳实施例中演示横波的示意图；
图4是本发明机械波演示仪另一实施例中演示横波的示意图；
附图中各部件的标记如下：1-横杆，2-竖杆，3-振子，4-弹性件，5-具有弹性的线状体，6-阻尼器，60-阻尼物块，61-烧杯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图4，本发明实施例：
实施例一：一种机械波演示仪，包括：演示仪架、弹性振子列、阻尼器6；所述演示仪架包括能放置在桌面的底座、横杆1及两根竖杆2，两根竖杆2下端固定于所述底座上，横杆1的两端固定于两根竖杆2的上端；所述弹性振子列包括多个弹性振子，所述每个弹性振子由一弹性件4及一固定在弹性件4下端的振子3构成，所述多个弹性振子等间隔的悬挂在横杆1上，所述多个弹性振子的振子3均处于同一水平高度；所述弹性振子列的多个振子3间通过具有弹性的线状体5等间距的横向串连起来；位于所述弹性振子列两端的振子3固定在与其相邻的竖杆2上；阻尼器6固定在处于所述弹性振子列的尾端的振子3下面。
本实施例中，弹性件4是橡皮筋。
本实施例中，具有弹性的线状体5采用的是橡皮筋。
本实施例中，振子3是不锈钢小球。
本实施例中，阻尼器6包括一盛有液体的烧杯61及一阻尼物块60，阻尼物块60用刚性杆件固定于处于弹性振子列尾端的振子3下面，阻尼物块60浸于烧杯61内的液体中。本实施例中阻尼物块60采用的是橡皮塞。
本实施例中，弹性件4的长度为30cm长，振子的直径为1.0cm。
本实施例所述的机械波演示仪在教学使用时，先将波源的第一个振子3与竖杆2的连接解开，手持这个振子3做上下运动，控制好振幅和频率，就能够形成一列持续传播的横波，可参看附图3。
实施例二：本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例中，弹性件4是细弹簧，弹性件4的长度为35cm，振子的直径为1.5cm。
实施例三：本实施例与实施例一的不同之处在于，请参看附图4，本实施例中，阻尼器6设有两个阻尼物块60，两个阻尼物块60均采用的是橡皮塞，两个橡皮塞分别用刚性杆件固定在处于弹性振子列尾端的两个振子3下面，以增加对振动能量的衰减。
实施例四：本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例中弹性件4是橡皮筋，弹性件4的长度为40cm，振子的直径为2.0cm。
实施例五：本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例中弹性件4是橡皮筋，弹性件4的长度为38cm，振子的直径为1.8cm。
实施例六：本实施例与实施例一的不同之处在于：烧杯中装的液体不是水，而是有一定粘滞性的油，可以增大对振动能量的衰减。
实施例七：本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例中振子采用的是铝合金球，铝合金球的直径是3cm，以增加振子的可见度。
实施例八：本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例中阻尼器的阻尼物块采用不是太松软的海绵，容易做到阻尼物块的比重与液体比重差不多。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种机械波演示仪，其特征在于，包括：演示仪架、弹性振子列、阻尼器；所述演示仪架包括能放置在桌面的底座、一横杆及两根竖杆，所述两根竖杆下端固定于所述底座上，所述横杆的两端固定于两根竖杆的上端；所述弹性振子列包括多个弹性振子，所述每个弹性振子由一弹性件及一固定在弹性件下端的振子构成，所述多个弹性振子等间隔的悬挂在所述横杆上，所述多个弹性振子的振子均处于同一水平高度；所述弹性振子列的多个振子间通过一具有弹性的线状物体等间距的横向串连起来；位于所述弹性振子列两端的振子固定在与其相邻的竖杆上；所述阻尼器固定在处于所述弹性振子列的尾端的振子下面。
2.根据权利要求1所述的机械波演示仪，其特征在于，所述弹性件选用的是细弹簧或橡皮筋。
3.根据权利要求2所述的机械波演示仪，其特征在于，所述具有弹性的线状体是橡皮筋。
4.根据权利要求3所述的机械波演示仪，其特征在于，所述振子是金属小球。
5.根据权利要求3所述的机械波演示仪，其特征在于，所述振子是不锈钢小球、铝合金小球、铜球中的一种。
6.根据权利要求1所述的机械波演示仪，其特征在于，所述阻尼器包括盛有液体的烧杯及阻尼物块，所述阻尼物块用刚性杆件固定于所述振子下面，所述阻尼物块浸没于所述烧杯内的液体中。
7.根据权利要求6所述的机械波演示仪，其特征在于，所述阻尼物块设有两个，所述两个阻尼物块分别悬挂于处于弹性振子列的尾端的两个振子上。
8.根据权利要求6所述的机械波演示仪，其特征在于，所述弹性件的长度在30cm-40cm之间。
9.根据权利要求8所述的机械波演示仪，其特征在于，所述振子的直径在1.0cm--2.0cm之间。
10.根据权利要求9所述的机械波演示仪，其特征在于，所述弹性振子的数量在25-45个之间。
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|---|---|---|---|
| CN2013103208153A CN103400520A (zh) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | 一种机械波演示仪 |
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Publications (1)
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| CN (1) | CN103400520A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106157755A (zh) * | 2016-09-20 | 2016-11-23 | 合肥通用机械研究院 | 波形的实验演示装置 |
| CN108986605A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-11 | 西南大学 | 用于机械纵波的观察与波速测量的实验方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201359796Y (zh) * | 2009-02-16 | 2009-12-09 | 宋明全 | 一种机械波演示装置 |
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2013
- 2013-07-29 CN CN2013103208153A patent/CN103400520A/zh active Pending
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| CN108986605B (zh) * | 2018-09-28 | 2024-04-02 | 西南大学 | 用于机械纵波的观察与波速测量的实验方法 |
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