CN203773823U - 中学物理效应演示平台 - Google Patents

Abstract

一种中学物理效应演示平台，它由演示台25、光电效应演示装置、霍尔效应演示装置和多普勒效应演示模块28组成，所述演示台25上安装有一物料传送装置25，所述光电效应演示装置包括红外线反射传感器23、光纤传感器22、光敏电阻15、光电效应模拟量显示灯17、撞击式电磁铁30、计数表14和电压表A11，所述霍尔效应演示装置包括霍尔传感器21、霍尔模拟量显示灯8、条形磁铁29、电压表B18，所述的多普勒效应演示模块包括锂电池、可调频率及占空比的信号发生器、伸缩杆31、蜂鸣器16、多普勒效应演示开关9、多普勒效应调速旋钮10和多普勒效应演示器充电插口19。本实用新型的优点是：集模拟量和数字量的演示于一体，形象直观操作方便。

Description

中学物理效应演示平台

技术领域

本实用新型涉及一种演示教材，更确切的说是涉及中学物理效应演示平台。

背景技术

中学阶段主要接触的物理效应有三大类：光电效应、霍尔效应及多普勒效应，教师在教学中主要以理论教学为主，缺乏直观、生动、形象、具体的特征，传统的利用课本讲解的方式很难让学生理解这三大物理效应的内涵。现有的物理效应演示大多是单一片段的演示，即便能演示物理效应的部分原理但是不能将物理效应与生产实践相结合，还是停留在从原理到原理的层面上，现有的演示器大多是单一片段的演示学生很难从演示中形成对物理效应的直观理解，很多教师试图利用光电效应演示、霍尔效应演示、多普勒效应演示以直观的方式想让学生们理解三大效应的含义，但是，仅仅依靠现有的演示方式来诠释三大效应的内涵是不够的，现有的教学演示器演示不能具体形象的将物理效应以直观形象的方式演示出来，新课程强调“减负增效”，提高课堂效率变得越来越重要。如何充分利用课堂时间，向45分钟要效率，成了教师的一个重要课题，那么怎么才能直观、生动、形象、具体的将三大物理效应演示出来，让学生们可以深刻理解三大物理效应的内涵呢，本作品就是根据上述问题而设计的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能在同一平台上演示三大物理效应，从模拟量和数字量两方面的演示，形象直观，操作方便的中学物理效应演示平台。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现：

一种中学物理效应演示平台，它由演示台、光电效应演示装置、霍尔效应演示装置和多普勒效应演示模块组成，所述演示台上安装有一物料传送装置，所述物料传送装置包括物料槽、传送带和传送带装置底座，所述物料槽的下方设有若干个传送带装置底座，所述传送带的一端固定在物料槽上，另一端固定在演示台上，所述物料传送装置上还设有一传送带开关和一传送带调速旋钮，所述光电效应演示装置包括红外线反射传感器、光纤传感器、光敏电阻、光电效应模拟量显示灯、撞击式电磁铁、计数表和电压表A，所述红外线反射传感器和光纤传感器通过传感器支架固定在物料槽上，所述光敏电阻、光电效应模拟量显示灯、计数表和电压表A设在演示台上，所述撞击式电磁铁固定在光纤传感器的传感器支架上，所述霍尔效应演示装置包括霍尔传感器、霍尔模拟量显示灯、条形磁铁和霍尔模块、电压表B，所述霍尔传感器通过传感器支架固定在物料槽上，所述条形磁铁卡在物料槽的一端，所述的霍尔模拟量显示灯和电压表B设在演示台上，所述的多普勒效应演示模块包括锂电池、可调频率及占空比的信号发生器、伸缩杆、蜂鸣器、多普勒效应演示开关、多普勒效应调速旋钮和多普勒效应演示器充电插口，所述的锂电池和可调频率及占空比的信号发生器设于多普勒效应演示模块的内部，所述伸缩杆的一端设有蜂鸣器，另一端设有多普勒效应演示器充电插口，所述多普勒效应演示开关和多普勒效应调速旋钮设在演示台上，所述的霍尔传感器对应传送带A放置，所述光纤传感器对应传送带A放置。

所述光电效应模拟量显示灯和霍尔模拟量显示灯为若干个二极管组成。

所述红外线反射传感器、光纤传感器和霍尔传感器垂直置于传感器支架上。

所述演示台上还设有转换开关、接线柱、电源插座和总开关。

本实用新型的有益效果是：一是集成度高，在同一平台上可同时或分别演示三大物理效应；二是通过模拟量形象的演示了相关物理效应的基本原理；三是通过数字量直观的演示，更加着重于强化物理效应在生产实践中的实际应用；四是动态化演示过程，形象直观操作方便。

附图说明

图1为本实用新型的俯视的结构示意图；

图2为本实用新型的左视图；

其中1、传送带A 2、传感器支架3、传送带B 4、接线柱5、电源插座6、传送带开关7、传送带调速旋钮8、霍尔模拟量显示灯9、多普勒效应演示开关10、多普勒效应调速旋钮11、电压表A 12、转换开关13、总开关14、计数表15、光敏电阻16、蜂鸣器17、光电效应模拟量显示灯18、电压表B 19、多普勒效应演示器充电插口20、物料槽21、霍尔传感器22、光钎传感器23、红外线反射传感器24、物料传送装置25、演示台26、传送带装置底座27、光钎传感器固定架28、多普勒效应演示模块29、条形磁铁30、撞击式电磁铁；31、伸缩杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1、2所示，本实用新型提供了一种中学物理效应演示平台，它由演示台25、光电效应演示装置、霍尔效应演示装置和多普勒效应演示模块28组成，所述演示台25上安装有一物料传送装置24，所述物料传送装置24包括物料槽20、传送带和传送带装置底座26，所述传送带分为传送带A1和传送带B3，所述物料槽20的下方设有若干个传送带装置底座26，所述传送带的一端固定在物料槽20上，另一端固定在演示台25上，所述物料传送装置24上还设有一传送带开关6和一传送带调速旋钮7，所述光电效应演示装置包括红外线反射传感器23、光纤传感器22、光敏电阻15、光电效应模拟量显示灯17、撞击式电磁铁30、计数表14和电压表A11，所述红外线反射传感器23和光纤传感器22通过传感器支架2固定在物料槽20上，所述光敏电阻15、光电效应模拟量显示灯17、计数表14和电压表A11设在演示台25上，所述撞击式电磁铁30固定在光纤传感器22的传感器支架2上，所述霍尔效应演示装置包括霍尔传感器21、霍尔模拟量显示灯8、条形磁铁29、电压表B18，所述霍尔传感器21通过传感器支架2固定在物料槽20上，所述条形磁铁29卡在物料槽20的一端，所述的霍尔模拟量显示灯8和电压表B18设在演示台25上，所述的多普勒效应演示模块包括锂电池、可调频率及占空比的信号发生器、伸缩杆31、蜂鸣器16、多普勒效应演示开关9、多普勒效应调速旋钮10和多普勒效应演示器充电插口19，所述的锂电池和可调频率及占空比的信号发生器设于多普勒效应演示模块28的内部，所述伸缩杆31的一端设有蜂鸣器16，另一端设有多普勒效应演示器充电插口19，所述多普勒效应演示开关9和多普勒效应调速旋钮10设在演示台25上，所述的霍尔传感器21对应传送带A1放置，所述光纤传感器22对应传送带B3放置。

所述光电效应模拟量显示灯17和霍尔模拟量显示灯8为若干个二极管组成。

所述红外线反射传感器23、光纤传感器22和霍尔传感器21垂直置于传感器支架2上。

所述演示台25上还设有转换开关12、接线柱4、电源插座5和总开关13。

通过对三大物理效应的理论的收集与分析，确定了本作品就是要将模拟量演示（着重于演示物理效应的原理）和数字量演示（着重于演示物理效应在生产实践中的应用）以直观、生动、形象、具体的方式演示出来，从而使学生深刻理解三大物理效应的内涵。

本实用新型针对光电效应的模拟量的演示的工作原理是：

光电效应的模拟量的演示是通过改变光敏电阻光照的变化，引起光敏电阻的电阻本身阻值的变化，从而使电压发生变化，通过发光二极管从左到右逐个增亮的动态变化模式来演示光电效应的内涵。光电效应的数字量的演示是通过计数和区分演示两方面说明的，1、计数的演示表示光电效应应用在物料传送带计数物料的个数，通过红外线反射传感器开关量输出实现物料计数的功能；2、基于不同颜色的物料反射率的不同的原理，通过光钎传感器（22）将不同颜色的物料利用撞击式电磁铁（3）分离出来。

本实用新型的针对霍尔效应的演示的工作原理是：

由霍尔电位差公式：UH=RHIB/d

RH=1/nq（金属）       

    式中 RH——霍尔系数：

          n——载流子浓度或自由电子浓度；

          q——电子电量；

          I——通过的电流；

          B——垂直于I的磁感应强度；

          d——导体的厚度。

可知，霍尔电压跟磁场强度成正比，通过将自制的霍尔模块（电流一定）缓慢靠近磁场极性固定的条形磁铁，此时磁场强度逐步增加，则输出的霍尔电压同步增加，通过发光二极管从左到右逐个增亮来演示，反之，先将条形磁铁的磁场极性改变，再将自制的霍尔模块缓慢的靠近磁场则输出的霍尔电压同步减小发光二极管从右到左逐个熄灭，通过演示使学生对霍尔效应中霍尔电压与磁场强度及磁场方向之间的内在联系深刻理解。霍尔效应的数字量的演示是基于单极霍尔效应开关具有磁性工作阈值 (Bop)。如果霍尔单元承受的磁通密度大于工作阈值，那么输出晶体管将开启，霍尔开关输出高电平；当磁通密度降至低于工作阈值 (Brp) 时，晶体管会关闭，霍尔开关输出低电平，当物料传送带上的磁性物体经过霍尔开关，此时霍尔开关输出高电平，驱动撞击式电磁铁将磁性物料从传送带上推出。

本实用新型针对多普勒效应的演示的工作原理是：

多普勒效应的演示原理是基于多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高，从而产生尖锐的高音，而在运动的波源后面，产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低 ，从而产生拉长的低音，波源的速度越高，所产生的效应越大，根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度的原理，通过安装在演示平台左侧自制的多普勒效应模块（模块中装有锂电池、可调频率及占空比的信号发生器、伸缩杆、蜂鸣器）与电机连接在一起，通过调节演示平台上的多普勒效应调速旋钮，使学生在现场能真实的感受多普勒效应。多普勒效应的数字量的演示是基于多普勒感应开关，主要是利用多普勒效应原理，自主研发平面天线发射接收电路，智能检测周围电磁环境，自动调整工作状态，内置集成滤波线路，可有效抑制高次谐波和其他杂波的干扰﹑灵敏度高﹑可靠性强﹑安全方便﹑智能节能，是一种新型实用的节能产品产品。微波感应开关可穿透部分非金属物感应，特别适用于隐藏安装在灯具内部；所以应用较为广泛，再加上微功耗﹑ 感应灵敏﹑应用范围广。可以搭配各类普通灯具， 使之成为微波感应灯具。通过移动物体经过多普勒开关，检测到移动物体时，多普勒开关输出高电平，驱动警示灯闪烁，物体停止移动后，延迟一段时间后，警示灯自动关闭。

项目将物料传送机构置于演示平台上，巧妙的将霍尔传感器、光纤传感器及反射式红外传感器与撞击式电磁铁相结合，通过在流水线上物料的分检、计数等形象的演示了物理效应在生产实践中的实际应用，项目通过形象动态的模拟量将光电效应、霍尔效应及多普勒效应等科学原理演示出来。本作品将三大物理效应集中在一个演示平台上，分别演示相关物理效应的模拟量和数字量，通过模拟量形象的演示了相关物理效应的基本原理，揭示了物理效应中量与量之间的变化规律，而通过数字量直观的演示，更加着重于强化物理效应在生产实践中的实际应用，使学生深刻理解三大物理效应的内涵。

Claims (4)

1.一种中学物理效应演示平台，它包括演示台（25）、光电效应演示装置、霍尔效应演示装置和多普勒效应演示模块（28），其特征在于：所述演示台（25）上安装有一物料传送装置（24），所述物料传送装置（24）包括物料槽（20）、传送带和传送带装置底座（26），所述传送带分为传送带A（1）和传送带B（3），所述物料槽（20）的下方设有若干个传送带装置底座（26），所述传送带的一端固定在物料槽（20）上，另一端固定在演示台（25）上，所述物料传送装置（24）上还设有一传送带开关（6）和一传送带调速旋钮（7），所述光电效应演示装置包括红外线反射传感器（23）、光纤传感器（22）、光敏电阻（15）、光电效应模拟量显示灯（17）、撞击式电磁铁（30）、计数表（14）和电压表A（11），所述红外线反射传感器（23）和光纤传感器（22）通过传感器支架（2）固定在物料槽（20）上，所述光敏电阻（15）、光电效应模拟量显示灯（17）、计数表（14）和电压表A（11）设在演示台（25）上，所述撞击式电磁铁（30）固定在光纤传感器（22）的传感器支架（2）上，所述霍尔效应演示装置包括霍尔传感器（21）、霍尔模拟量显示灯（8）、条形磁铁（29）、电压表B（18），所述霍尔传感器（21）通过传感器支架（2）固定在物料槽（20）上，所述条形磁铁（29）卡在物料槽（20）的一端，所述的霍尔模拟量显示灯（8）和电压表B（18）设在演示台（25）上，所述的多普勒效应演示模块包括锂电池、可调频率及占空比的信号发生器、伸缩杆（31）、蜂鸣器（16）、多普勒效应演示开关（9）、多普勒效应调速旋钮（10）和多普勒效应演示器充电插口（19），所述的锂电池和可调频率及占空比的信号发生器设于多普勒效应演示模块（28）的内部，所述伸缩杆（31）的一端设有蜂鸣器（16），另一端设有多普勒效应演示器充电插口（19），所述多普勒效应演示开关（9）和多普勒效应调速旋钮（10）设在演示台（25）上，所述的霍尔传感器（21）对应传送带A（1）放置，所述光纤传感器（22）对应传送带B（3）放置。

2.根据权利要求1所述的中学物理效应演示平台，其特征在于：所述光电效应模拟量显示灯（17）和霍尔模拟量显示灯（8）为若干个二极管组成。

3.根据权利要求1所述的中学物理效应演示平台，其特征在于：所述红外线反射传感器（23）、光纤传感器（22）和霍尔传感器（21）垂直置于传感器支架（2）上。

4.根据权利要求1所述的中学物理效应演示平台，其特征在于：所述演示台（25）上还设有转换开关（12）、接线柱（4）、电源插座（5）和总开关（13）。