CN106340230A - 一种共振演示仪及其演示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种共振演示仪及其演示方法，底座上设置有隔音筒，隔音筒的中部设置有隔音挡板，隔音挡板的中部固定安装有支撑轴，支撑轴的两端分别通过第一轴承和第二轴承安装有第一旋转盘和第二旋转盘，第一旋转盘和第二旋转盘的外侧面上均开设有均等分布的限位孔，在支撑轴的两端面上均开设有与限位孔相对应的花键孔，在花键孔和限位孔内安装有限位穿钉，在第一旋转盘圆周方向上安装有共振发生装置，发生装置的上部设置有收音口，收音口通过收音管道与扩音口相连接，扩音口外侧安装有设置在第二旋转盘圆周方向上的与共振发生装置相对应的共振接收装置；直观的将共振现象采用本装置和本装置所述的方法进行演示，有助于学生观察和增强认识。
Description
技术领域
本发明涉及一种物理演示装置，具体涉及一种共振演示仪及其演示方法。
背景技术
共振是物理学上的一个运用频率非常高的专业术语，是指一物理系统在特定频率下，比其他频率以更大的振幅做振动的情形；这些特定频率称之为共振频率。在共振频率下，很小的周期振动便可产生很大的振动，因为系统储存了动能。当阻力很小时，共振频率大约与系统自然频率或称固有频率相等，后者是自由振荡时的频率。自然中有许多地方有共振的现象如：乐器的音响共振、太阳系一些类木行星的卫星之间的轨道共振、动物耳中基底膜的共振，电路的共振等。人类也在其技术中利用或者试图避免共振现象。共振是指一物理系统在必须特定频率下，相比其他频率以更大的振幅做振动的情形；这些特定频率称之为共振频率。共振在声学中亦称“共鸣”，它指的是物体因共振而发声的现象，比如两个频率相同的音叉靠近，其中一个振动发声时，另一个也会发声。
但是目前在物理授课过程中，很少出现共振演示的装置来确定直观的观测共振现象的发生，有一些简单的共振演示装置，也只能单一的在暴露的空气中将两种相同材质的物体靠近来演示共振现象，这种单一的非接触时的共振演示不能直观的得到诠释。另外一些演示共振的简单仪器是接触式演示，在接触的形势下对共振的振荡进行演示。但是针对不同材质和材料以及不同振幅的演示不能得到很好的诠释。
因此，生产一种结构简单，操作方便，运行效率高，观测直观，演示范围广，功能多样，演示方法简单的共振演示仪及其演示方法，具有广泛的市场前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单，操作方便，运行效率高，观测直观，演示范围广，功能多样，演示方法简单的共振演示仪及其演示方法，用于弥补现有技术中的诸多缺陷。
本发明的技术方案是这样实现：一种共振演示仪，包括底座，所述的底座上设置有隔音筒，隔音筒的中部设置有隔音挡板，隔音挡板的中部固定安装有支撑轴，支撑轴的两端分别通过第一轴承和第二轴承安装有第一旋转盘和第二旋转盘，第一旋转盘和第二旋转盘的外侧面上均开设有均等分布的限位孔，在支撑轴的两端面上均开设有与限位孔相对应的花键孔，在花键孔和限位孔内安装有限位穿钉，在第一旋转盘圆周方向上安装有共振发生装置，发生装置的上部设置有收音口，收音口通过收音管道与扩音口相连接，扩音口外侧安装有设置在第二旋转盘圆周方向上的与共振发生装置相对应的共振接收装置。
所述的共振发生装置包括均等安装在第一旋转盘圆周方向上第一发生器、第二发生器、第三发生器和第四发生器，四个发生器均通过发生器连接杆与第一旋转盘相连接，安装在第一旋转盘上的限位孔为四个，四个限位孔的安装位置与四个发生器的安装位置相互对应；所述的共振接收装置包括均等安装在第二旋转盘圆周方向上第一接收器、第二接收器、第三接收器和第四接收器，四个接收器均通过接收器连接杆与第二旋转盘相连接，安装在第二旋转盘上的限位孔为四个，四个限位孔的安装位置与四个接收器的安装位置相互对应。
所述的底座上安装有旋转支座，旋转支座上安装有旋转轴，旋转轴上部安装有支撑套，隔音筒安装在支撑套内部，支撑套为半圆形筒状结构，隔音筒为圆柱形筒状结构，隔音挡板固定安装在隔音筒的中部，收音管道支撑安装在支撑轴上部的隔音挡板上，收音管道为L字形的空心管状结构。
所述的支撑轴和收音管道的安装位置相互平行，并且支撑轴和收音管道的轴心连线与水品面相互垂直。
所述的第一接收器、第二接收器、第三接收器和第四接收器均为圆环状结构，在第一接收器、第二接收器、第三接收器和第四接收器的内部分别设置有均为圆形片状结构的第一共振片、第二共振片、第三共振片和第四共振片，第一共振片、第二共振片、第三共振片和第四共振片均通过振动弹簧分别与第一接收器、第二接收器、第三接收器和第四接收器相连接，所述的收音口的开口位置朝下，所述的扩音口的开口位置为水平位置，并且，收音口的安装位置与第一发生器、第二发生器、第三发生器和第四发生器相互对应，扩音口的安装位置与第一共振片、第二共振片、第三共振片和第四共振片的圆心相互对应。
所述的第一共振片第二共振片、第三共振片和第四共振片的材质均不相同，所述的第一发生器、第二发生器、第三发生器和第四发生器的材质均不相同，并且，第一共振片与第一发生器的材质相同，第二共振片与第二发生器的材质相同，第三共振片与第三发生器的材质相同，第四共振片与第四发生器17的材质相同。
一种如上所述的共振演示仪的演示方法，其演示方法如下：首先通过调节限位穿钉，使第一发生器、第二发生器、第三发生器或第四发生器与收音口对应，然后敲击对应的第一发生器、第二发生器、第三发生器或第四发生器，迫使第一发生器、第二发生器、第三发生器或第四发生器振动，声音通过收音口收集，并通过收音管道传输至扩音口，由扩音口输送至对应的第一接收器、第二接收器、第三接收器或第四接收器上，完成共振的演示，演示期间，第一发生器、第二发生器、第三发生器和第四发生器的位置可以灵活调整，同时第一接收器、第二接收器、第三接收器和第四接收器也通过调节限位穿钉实现位置的调整，四个接收器和四个发生器均可围绕支撑轴同轴同心转动，用于演示相同材质或不同材质的物体共振现象。
本发明具有如下的积极效果：首先本产品结构简单，通过本装置可以演示声音在空气中传播，并实现相同材质物体的共振现象的演示，同时也可以实现对不同材质之间共振现象发生或不发生的演示，实现相同材质或不同材质之间通过空气传播声音实现共振或不共振或轻微共振现象的演示，直观的将共振现象采用本装置和本装置所述的方法进行演示，有助于学生观察和增强认识。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图。
图2为本发明的左视结构示意图。
图3为本发明的右视结构示意图。
图4为本发明的限位穿钉结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，一种共振演示仪，包括底座1，所述的底座1上设置有隔音筒5，隔音筒5的中部设置有隔音挡板6，隔音挡板6的中部固定安装有支撑轴7，支撑轴7的两端分别通过第一轴承12和第二轴承13安装有第一旋转盘8和第二旋转盘27，第一旋转盘8和第二旋转盘27的外侧面上均开设有均等分布的限位孔22，在支撑轴7的两端面上均开设有与限位孔22相对应的花键孔24，在花键孔24和限位孔22内安装有限位穿钉23，在第一旋转盘8圆周方向上安装有共振发生装置，发生装置的上部设置有收音口10，收音口10通过收音管道9与扩音口11相连接，扩音口11外侧安装有设置在第二旋转盘27圆周方向上的与共振发生装置相对应的共振接收装置。
所述的共振发生装置包括均等安装在第一旋转盘8圆周方向上第一发生器14、第二发生器15、第三发生器16和第四发生器17，四个发生器均通过发生器连接杆25与第一旋转盘8相连接，安装在第一旋转盘8上的限位孔22为四个，四个限位孔22的安装位置与四个发生器的安装位置相互对应；所述的共振接收装置包括均等安装在第二旋转盘27圆周方向上第一接收器18、第二接收器19、第三接收器20和第四接收器21，四个接收器均通过接收器连接杆26与第二旋转盘27相连接，安装在第二旋转盘27上的限位孔22为四个，四个限位孔22的安装位置与四个接收器的安装位置相互对应。所述的底座1上安装有旋转支座2，旋转支座2上安装有旋转轴3，旋转轴3上部安装有支撑套4，隔音筒5安装在支撑套4内部，支撑套4为半圆形筒状结构，隔音筒5为圆柱形筒状结构，隔音挡板6固定安装在隔音筒5的中部，收音管道9支撑安装在支撑轴7上部的隔音挡板6上，收音管道9为L字形的空心管状结构。所述的支撑轴7和收音管道9的安装位置相互平行，并且支撑轴7和收音管道9的轴心连线与水品面相互垂直。
所述的第一接收器18、第二接收器19、第三接收器20和第四接收器21均为圆环状结构，在第一接收器18、第二接收器19、第三接收器20和第四接收器21的内部分别设置有均为圆形片状结构的第一共振片28、第二共振片30、第三共振片31和第四共振片32，第一共振片28、第二共振片30、第三共振片31和第四共振片32均通过振动弹簧29分别与第一接收器18、第二接收器19、第三接收器20和第四接收器21相连接，所述的收音口10的开口位置朝下，所述的扩音口11的开口位置为水平位置，并且，收音口10的安装位置与第一发生器14、第二发生器15、第三发生器16和第四发生器17相互对应，扩音口11的安装位置与第一共振片28、第二共振片30、第三共振片31和第四共振片32的圆心相互对应。所述的第一共振片28、第二共振片30、第三共振片31和第四共振片32的材质均不相同，所述的第一发生器14、第二发生器15、第三发生器16和第四发生器17的材质均不相同，并且，第一共振片28与第一发生器14的材质相同，第二共振片30与第二发生器15的材质相同，第三共振片31与第三发生器16的材质相同，第四共振片32与第四发生器17的材质相同。
一种如上所述的共振演示仪的演示方法，其演示方法如下：首先通过调节限位穿钉23，使第一发生器14、第二发生器15、第三发生器16或第四发生器17与收音口10对应，然后敲击对应的第一发生器14、第二发生器15、第三发生器16或第四发生器17，迫使第一发生器14、第二发生器15、第三发生器16或第四发生器17振动，声音通过收音口10收集，并通过收音管道9传输至扩音口11，由扩音口11输送至对应的第一接收器18、第二接收器19、第三接收器20或第四接收器21上，完成共振的演示，演示期间，第一发生器14、第二发生器15、第三发生器16和第四发生器17的位置可以灵活调整，同时第一接收器18、第二接收器19、第三接收器20和第四接收器21也通过调节限位穿钉23实现位置的调整，四个接收器和四个发生器均可围绕支撑轴7同轴同心转动，用于演示相同材质或不同材质的物体共振现象。
本发明在具体操作时，首先可以通过操作观察相同材质的材料在通过空气传播声音时产生的振动现象。具体操作如下，通过调节限位穿钉23，使第一发生器14、第二发生器15、第三发生器16或第四发生器17置顶于第一旋转盘8顶部的收音口10下方，并通过限位穿钉23将第一旋转盘8锁死，锁死后，由于限位穿钉23底部在花键孔24内，第一旋转盘8不再旋转。同时，通过调节安装在支撑轴7另一侧的限位穿钉23，实现将第一共振片28、第二共振片30、第三共振片31或第四共振片32位置的调整，保证每次调整后，第一共振片28与第一发生器14的位置相对应，第二共振片30与第二发生器15的位置相对应，第三共振片31与第三发生器16的位置相对应，第四共振片32与第四发生器17的位置相对应，通过敲击一发生器14、第二发生器15、第三发生器16或第四发生器17，迫使其发出振动，然后声音通过收音口10收集，并通过收音管道9传输至扩音口11，由扩音口11输送至对应的第一共振片28、第二共振片30、第三共振片31或第四共振片32上，四个共振片均通过振动弹簧29分别与第一接收器18、第二接收器19、第三接收器20和第四接收器21相连接，四个接收器安装在第二旋转盘27上，第二旋转盘27和第一旋转盘同心同轴转动，通过第一轴承12和第二轴承13实现两个旋转盘的转动。并观测相同材质的共振现象。
在观测不同材质的物体共振时，只需要调节第一旋转盘或者第二旋转盘的位置，使第一共振片28与第一发生器14的位置相不对应、第二共振片30与第二发生器15的位置相不对应、第三共振片31与第三发生器16的位置相不对应或第四共振片32与第四发生器17的位置相不对应即可，用于观测不同物体材质通过空气传播时共振的发生或者不发生或者轻微发生。
上述观测，通过实验可以得出，在相同材质检测观测时，声音通过空气传播到另一侧，发生器发出振动，相对应的共振片会产生共振。不同材质的检测时，对应的发生器和共振片有的会产生轻微振动，有的不产生振动，对不同材质进行分析，可以得知共振的产生现象，并直观的对共振进行观测。
Claims (7)
1.一种共振演示仪，包括底座（1），其特征在于：所述的底座（1）上设置有隔音筒（5），隔音筒（5）的中部设置有隔音挡板（6），隔音挡板（6）的中部固定安装有支撑轴（7），支撑轴（7）的两端分别通过第一轴承（12）和第二轴承（13）安装有第一旋转盘（8）和第二旋转盘（27），第一旋转盘（8）和第二旋转盘（27）的外侧面上均开设有均等分布的限位孔（22），在支撑轴（7）的两端面上均开设有与限位孔（22）相对应的花键孔（24），在花键孔（24）和限位孔（22）内安装有限位穿钉（23），在第一旋转盘（8）圆周方向上安装有共振发生装置，发生装置的上部设置有收音口（10），收音口（10）通过收音管道（9）与扩音口（11）相连接，扩音口（11）外侧安装有设置在第二旋转盘（27）圆周方向上的与共振发生装置相对应的共振接收装置。
2.根据权利要求1所述的共振演示仪，其特征在于：所述的共振发生装置包括均等安装在第一旋转盘（8）圆周方向上第一发生器（14）、第二发生器（15）、第三发生器（16）和第四发生器（17），四个发生器均通过发生器连接杆（25）与第一旋转盘（8）相连接，安装在第一旋转盘（8）上的限位孔（22）为四个，四个限位孔（22）的安装位置与四个发生器的安装位置相互对应；所述的共振接收装置包括均等安装在第二旋转盘（27）圆周方向上第一接收器（18）、第二接收器（19）、第三接收器（20）和第四接收器（21），四个接收器均通过接收器连接杆（26）与第二旋转盘（27）相连接，安装在第二旋转盘（27）上的限位孔（22）为四个，四个限位孔（22）的安装位置与四个接收器的安装位置相互对应。
3.根据权利要求1所述的共振演示仪，其特征在于：所述的底座（1）上安装有旋转支座（2），旋转支座（2）上安装有旋转轴（3），旋转轴（3）上部安装有支撑套（4），隔音筒（5）安装在支撑套（4）内部，支撑套（4）为半圆形筒状结构，隔音筒（5）为圆柱形筒状结构，隔音挡板（6）固定安装在隔音筒（5）的中部，收音管道（9）支撑安装在支撑轴（7）上部的隔音挡板（6）上，收音管道（9）为L字形的空心管状结构。
4.根据权利要求1所述的共振演示仪，其特征在于：所述的支撑轴（7）和收音管道（9）的安装位置相互平行，并且支撑轴（7）和收音管道（9）的轴心连线与水品面相互垂直。
5.根据权利要求2所述的共振演示仪，其特征在于：所述的第一接收器（18）、第二接收器（19）、第三接收器（20）和第四接收器（21）均为圆环状结构，在第一接收器（18）、第二接收器（19）、第三接收器（20）和第四接收器（21）的内部分别设置有均为圆形片状结构的第一共振片（28）、第二共振片（30）、第三共振片（31）和第四共振片（32），第一共振片（28）、第二共振片（30）、第三共振片（31）和第四共振片（32）均通过振动弹簧（29）分别与第一接收器（18）、第二接收器（19）、第三接收器（20）和第四接收器（21）相连接，所述的收音口（10）的开口位置朝下，所述的扩音口（11）的开口位置为水平位置，并且，收音口（10）的安装位置与第一发生器（14）、第二发生器（15）、第三发生器（16）和第四发生器（17）相互对应，扩音口（11）的安装位置与第一共振片（28）、第二共振片（30）、第三共振片（31）和第四共振片（32）的圆心相互对应。
6.根据权利要求5所述的共振演示仪，其特征在于：所述的第一共振片（28）、第二共振片（30）、第三共振片（31）和第四共振片（32）的材质均不相同，所述的第一发生器（14）、第二发生器（15）、第三发生器（16）和第四发生器（17）的材质均不相同，并且，第一共振片（28）与第一发生器（14）的材质相同，第二共振片（30）与第二发生器（15）的材质相同，第三共振片（31）与第三发生器（16）的材质相同，第四共振片（32）与第四发生器（17）的材质相同。
7.一种如权利要求2所述的共振演示仪的演示方法，其特征在于，其演示方法如下：首先通过调节限位穿钉（23），使第一发生器（14）、第二发生器（15）、第三发生器（16）或第四发生器（17）与收音口（10）对应，然后敲击对应的第一发生器（14）、第二发生器（15）、第三发生器（16）或第四发生器（17），迫使第一发生器（14）、第二发生器（15）、第三发生器（16）或第四发生器（17）振动，声音通过收音口（10）收集，并通过收音管道（9）传输至扩音口（11），由扩音口（11）输送至对应的第一接收器（18）、第二接收器（19）、第三接收器（20）或第四接收器（21）上，完成共振的演示，演示期间，第一发生器（14）、第二发生器（15）、第三发生器（16）和第四发生器（17）的位置可以灵活调整，同时第一接收器（18）、第二接收器（19）、第三接收器（20）和第四接收器（21）也通过调节限位穿钉（23）实现位置的调整，四个接收器和四个发生器均可围绕支撑轴（7）同轴同心转动，用于演示相同材质或不同材质的物体共振现象。
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