CN201159951Y - 单摆振动图像演示仪 - Google Patents

Abstract

一种单摆振动图像演示仪，包括支架、设有喷嘴的摆锤和位于摆锤下方的纸带，它还包括底座，输墨水装置和拉线输送装置；输墨水装置包括活塞式注射器和连接于该注射器出液口的柔质输液管，输液管的另一端与摆锤连通，活塞式注射器安装于支架；拉线输送装置包括支杆、转轴、前行拉线和回位拉线，支杆固装在底座前部，转轴以转动方式安装于支杆，前行拉线和回位拉线的一端固定在转轴上，前行拉线的另一端固定于纸带的前端，回位拉线的另一端固定于纸带的后端，前行拉线和回位拉线以绕向相反的方式缠绕于转轴，转轴上装置有手柄；支架固定于底座后部；摆锤通过两根摆线悬挂在支架上。它结构简单，易操作；记录的图像规范、可视性强，能够长期保存。

Description

单摆振动图像演示仪

技术领域

本实用新型涉及一种教学仪器，特别是涉及一种主要用于物理教学中单摆振动规律的演示和数学教学中作正/余弦函数图像的单摆振动图像演示仪。

背景技术

为了让学生更直观地观察到单摆的振动情况，由人民教育出版社物理室编著的全日制普通高级中学教科书，物理第二册第28页设计的砂摆演示实验方法是：如图1所示，把漏斗2吊在支架1上，漏斗下方放一块纸板3，在漏斗里装满细砂，让漏斗摆动，同时沿着与摆动方向垂直的方向匀速拉动纸板，由于每一时刻都从漏斗中有细砂漏出，所以落在纸板上的细砂就记录下各时刻漏斗、也就是摆锤的位置，从而作出单摆的振动图像。

但是，在实验过程中，我们发现了这一实验装置存在着如下缺陷：

1.实验中的摆锤摆动的方向不能准确控制，所以难以保证纸板的运动方向一定与摆锤的振动方向垂直，导致做出的图像误差较大。

2.由于所用的记录材料是砂子，所以做出的图像是平铺在纸板上的，如果将纸板竖立起来，图像就毁坏了，只能让学生到实验装置前观看，不能给学生在课堂上直观地展示；并且，所记录的图像也不能保存。

3.最致命的缺点是，由于砂子不断从漏斗中流出，使得摆锤质量在实验过程中迅速变小，增大了实验误差。事实上，这个装置在严格意义上不能算作单摆，所以用它作出的图像的振幅、频率等物理量前后变化很大。

综上所述，现阶段的单摆振动图像演示仪图像误差大，记录的图像可视性差、无法保存，实验误差大。

实用新型内容  本实用新型要解决的技术问题在于的供一种操作容易控制、描绘单摆振动的图像准确度高、图像规范、记录的图像可视性强、能够让学生随意观看、图像可长期保存的单摆振动图像演示仪。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：一种单摆振动图像演示仪，包括支架、设有喷嘴的摆锤和位于摆锤下方的纸带，其持征在于：它还包括底座，输墨水装置和拉线输送装置；输墨水装置包括活塞式注射器和连接于该注射器出液口的柔质输液管，输液管的另一端与摆锤连通，活塞式注射器安装于支架；拉线输送装置包括支杆、转轴、前行拉线和回位拉线，支杆固装在底座前部，转轴以转动方式安装于支杆，前行拉线和回位拉线的一端固定在转轴上，前行拉线的另一端固定于纸带的前端，回位拉线的另一端固定于纸带的后端，前行拉线和回位拉线以绕向相反的方式缠绕于转轴，转轴上装置有手柄；支架固定于底座后部；摆锤通过两根摆线悬挂在支架上。

使用时，用注射器吸入适量的有色液体，如红色墨水稀释液，让摆锤离开平衡位置到适当摆角，使摆锤开始摆动；摇动手柄，通过转轴带动拉线，由拉线带动纸带在水平方向前移，可以方便地控制纸带速度；纸带运动的同时均匀地推动注射器的活塞开始作图，使注射器管中的有色液体通过柔质输液管进进入摆锤后从摆锤下部的喷嘴喷出，在纸带上描绘出图像。

本实用新型由于使用双摆线将摆锤悬挂于支架，有效保证了摆锤的摆动方向和纸带运动方向的垂直；使用柔质输液管向摆锤输送墨水，保证了摆锤质量始终不变，从而提高了实验的精确程度。本实用新型结构简单，易操作；可用木材制作，成本低；支架与底座可采用折叠式连接，便于携带；记录的图像规范、可视性强。

本实用新型可供简谐振动图像的演示实验教学和数学教学中作正/余弦函数的图像以及学生探究实验之用；它将单摆振动与正/余弦曲线联系起来，做出能够长期保存的图像，便于对实验数据的进一步处理和研究，便于在教学中使用和学生探究。

附图说明

图1是高中教科书提供的砂摆演示实验仪结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图。

图中：1-支架，101-起落架，102-横梁，103-纵梁，2-摆锤，即漏斗，201-喷嘴，3-纸带，即纸板，4-底座，5-输墨水装置，501-活塞式注射器，502-柔质输液管，6-拉线输送装置，601-支杆，602-转轴，603-前行拉线，604-回位拉线，605-手柄，7-摆线，701-挂钩，8-固定钩，9-铁环，10-柔性限位拉线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。如图2所示：一种单摆振动图像演示仪，包括支架1、设有喷嘴201的摆锤2，位于摆锤2下方的纸带3，底座4，输墨水装置5和拉线输送装置6；输墨水装置5包括活塞式注射器501和连接于该注射器出液口的柔质输液管502，输液管502的另一端与摆锤2上方的中心部位连通，使摆锤2的重心在其几何中心，以保证实验的精确度；活塞式注射器501安装于支架1；拉线输送装置6包括支杆601、转轴602、前行拉线603和回位拉线604，支杆601固装在底座4前部，转轴602以转动方式安装于支杆601，前行拉线603和回位拉线604的一端固定在转轴602上，前行拉线603的另一端固定于纸带3的前端，回位拉线604的另一端固定于纸带3的后端，前行拉线603和回位拉线604以绕向相反的方式缠绕于转轴602，转轴602上装置有手柄605；支架1固定于底座4后部，支架1包括两副起落架101、横梁102和纵梁103，起落架101下端铰接于底座4的侧面，横梁102固定在起落架101顶部，纵梁103固定于横梁102上，在底座4的后端装有固定钩8；位于后面的起落架101上固设有铁环9，因起落架101下端铰接于底座4的侧面，本实用新型不使用时，起落架101落下平放于底座4，使支架1体积缩减紧凑，便于携带储存；使用时打开起落架101，用固定钩8钩挂扣住铁环9，将支架1固定于底座4后部。为了使摆锤2摆动平稳，在纵梁103上设有两凹槽，下端与摆锤2连接的两根摆线7其上端分别固接有挂钩701，挂钩701卡挂于凹槽，将摆锤2通过两根摆线7悬挂在支架1的纵梁103上。

作为本实用新型的完善，柔性限位拉线10将底座4与横梁102相连接，使用状态时，起落架101、底座4与柔性限位拉线10构成直角三角形；打开起落架101时，方便快捷，让起落架101快速定位。

Claims (5)

1、一种单摆振动图像演示仪，包括支架、设有喷嘴的摆锤和位于摆锤下方的纸带，其持征在于：它还包括底座(4)，输墨水装置(5)和拉线输送装置(6)；所述输墨水装置(5)包括活塞式注射器(501)和连接于所述活塞式注射器(501)出液口的柔质输液管(502)，所述输液管(502)的另一端与所述摆锤(2)连通，所述活塞式注射器(501)安装于所述支架(1)；所述拉线输送装置(6)包括支杆(601)、转轴(602)、前行拉线(603)和回位拉线(604)，所述支杆(601)固装在所述底座(4)前部，所述转轴(602)以转动方式安装于所述支杆(601)，所述前行拉线(603)和所述回位拉线(604)的一端固定在所述转轴(602)上，所述前行拉线(603)的另一端固定于所述纸带(3)的前端，所述回位拉线(604)的另一端固定于所述纸带(3)的后端，所述前行拉线(603)和所述回位拉线(604)以绕向相反的方式缠绕于所述转轴(602)，所述转轴(602)上装置有手柄(605)；所述支架(1)固定于所述底座(4)后部；所述摆锤(2)通过两根摆线(7)悬挂在所述支架(1)上。

2、如权利要求1所述的一种单摆振动图像演示仪，其持征在于：所述输液管(502)的另一端与所述摆锤(2)上方的中心部位连通。

3、如权利要求1或2所述的一种单摆振动图像演示仪，其持征在于：所述支架(1)包括两副起落架(101)、横梁(102)和纵梁(103)，所述起落架(101)下端铰接于所述底座(4)的侧面，所述横梁(102)固定在所述起落架(101)顶部，所述纵梁(103)固定于所述横梁(102)上，所述底座(4)的后端装有固定钩(8)；后面的所述起落架(101)上固设有铁环(9)，固定钩(8)挂扣铁环(9)。

4、如权利要求3所述的一种单摆振动图像演示仪，其持征在于：所述纵梁(103)上设有两凹槽，两根摆线(7)下端与所述摆锤(2)连接，所述两根摆线(7)的上端分别固接有挂钩(701)，所述挂钩(701)卡挂于所述凹槽。

5、如权利要求4所述的一种单摆振动图像演示仪，其持征在于：柔性限位拉线(10)将所述底座(4)与所述横梁(102)相连接。

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