CN204303222U - 一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，包括一基座，设在该基座上的转鼓，及吊挂在该转鼓上方的摆锤；所述转鼓连设有带动其低速转动的电机单元，该转鼓上环设有一由水写布构成的绘图带；所述基座上还设有出水端伸至所述摆锤内的供水系统。本新型采用独创的转鼓式走带机构及水写布图象绘制机构，进一步供水系统采用气压式稳压输水系统，所构成的演示器具有操作过程简单易控、图象规范显现易视、设备运行平稳耐用、安全环保、干净卫生等优点。

Description

一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器

技术领域

本实用新型涉及一种教学演示器，具体是指一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器。

背景技术

在中学物理教学中所用的单摆简谐振动装置有多种，目前实验室拥有的简谐运动演示仪主要有沙摆、水摆，采用的方式有注射器针头喷墨法、磁性笔画图法、光束扫描法，等等。所述该各种方式都是在原基本结构的局部改进，效果不理想，未能实用化，存在的缺点具体如下：

一、单摆所得的简谐运动图象，比如沙子、墨水撒出或喷出的图像是在水平面上，教师演示时学生不易观察，要想立即看到图像必须近距离观察或借助于正投影；

二、墨水的流量不能控制，出水口大时，出水量太大，出水口太小时，墨水出不来；沙子同理存在易堵塞、流量不能控制问题；水平面的移动采用手拉控制，难以做到匀速运动；以此存在操作难、图像差、故障多等问题；

三、采用画笔方式，由于画笔和画板之间有摩擦力，使图象会变形，导致不连续，而且摆锤能摆动的幅度太小，演示效果不佳；

四、采用光束扫描法、传感器装置等数字化信息实验系统，仪器较先进，虽然实验结果准确，误差小，而且能对图像放大、缩小，但也存在仪器价格较贵，帮运不方便，学生对实验原理不易理解，受场所限制，场所内要配有电脑、投影仪等设备等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，具有操作过程简单易控、图象规范显现易视、设备运行平稳耐用、安全环保、干净卫生等优点。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，包括一基座，设在该基座上的转鼓，及吊挂在该转鼓上方的摆锤；所述转鼓连设有带动其低速转动的电机单元，该转鼓上环设有一由水写布构成的绘图带；所述基座上还设有出水端伸至所述摆锤内的供水系统。

所述转鼓的圆周面上设有公/母魔术贴，所述绘图带呈条形状，该条形状的绘图带的两端的背面设有母/公魔术贴。

所述基座上支设有一用于供所述摆锤吊挂的支架，该支架的竖杆部分为一可伸缩的伸缩套管件。

所述基座上支设有一用于供所述摆锤吊挂的支架，该支架上设有一用于启动摆锤的磁吸式单元，该磁吸式单元通过一可沿所述支架升降并绕该支架旋转的活动套管件安装在该支架上。

所述活动套管件上设有一安装板，该安装板上设有一用于带动所述磁吸式单元水平移动的定位调节器。

所述供水系统为气压式稳压输水系统，该气压式稳压输水系统包括依次连接的加压球、分路阀、加压贮水器、输水电磁阀及输水软管；所述分路阀分出一路连接一泄压电磁阀，所述加压贮水器的上端开设有用于与所述分路阀相连接的入气口，该加压贮水器的下端开设有用于与所述输水电磁阀相连接的出水口；所述摆锤内开设有上下贯穿的中心空腔，所述输水软管的出水端设有喷嘴，该喷嘴由所述中心空腔的上开口伸入直至底部下开口上。

所述分路阀为四通分路阀，其中二通分别连接所述泄压电磁阀和气压表。

采用上述方案后，本新型转鼓式单摆简谐运动图象演示器相对于现有技术，有益效果有以下几点：

一、采用独创的转鼓式走带机构，由低速电机(转速小于30转/分)直接驱动圆筒形转鼓，令贴合于转鼓外周的绘图带随之转动；该设计使绘图带走带方式由平移变为转动，大大简化机械结构，不仅使绘制的曲线精确规范，而且仪器运行平稳，故障率极低；更关键是演示图像由水平转为竖立，图像十分直观、形象，极利于学生观察；

二、采用独创的水写布图象绘制机构，通过喷清水绘图—仿宣纸水写布承象，操作时不会产生沾污，经济环保，绘制图象十分清晰，并可反复循环使用，使用成本低廉；

三、优选地，供水系统采用气压式稳压输水系统，设置气体加压及气压调节装置，通过调节气体压强来控制喷水流量的大小。能有效调节并稳定喷水流量，使绘制的图象线条粗细均匀、连续、规整美观；

四、优选地，供所述摆锤吊挂的支架的竖杆部分采用可伸缩的伸缩套管件设计，通过简单调节该伸缩套管件来调整摆长长度，使仪器具备不同摆长单摆简谐运动图象曲线的对比演示功能；

五、优选地，摆锤还配置有磁吸式单元，用于放置与启动摆锤；并且该磁吸式单元设计为三维方向均可调，从而实现对摆锤的精确定位，可灵活调整单摆摆角和摆幅，准确定位摆锤起摆点，使描绘的曲线精确规范，实验图象的可再现率高。

综上，本新型转鼓式单摆简谐运动图象演示器突破了同类制作中“操作难、图象差、故障多”三大主要技术难关，具有操作过程简单易控、图象规范显现易视、设备运行平稳耐用、安全环保、干净卫生等优点。最具特色的优势是：演示功能实用，图象质量上乘，机械故障率低。

附图说明

图1是本新型转鼓式单摆简谐运动图象演示器的结构示意图；

图2是本新型转鼓走带的原理示意图；

图3是本新型绘图带的展开图；

图4是本新型气压式稳压输水系统的原理示意图。

标号说明

基座         1     转鼓         2

电机单元    21     绘图带       3

母/公魔术贴 31     摆锤         4

伸缩套管件   5     旋钮        51

磁吸式单元   6     活动套管件  71

安装板      72     定位调节器  73

供水系统     8     加压单元    81

分路阀      82     加压贮水器  83

输水电磁阀  84     输水软管    85

喷嘴       851     泄压电磁阀  86

气压表      87     控制按钮     9

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本案作进一步详细的说明。

本案涉及一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，如图1所示，主要包括一基座1，设在该基座1上的转鼓2，及吊挂在该转鼓2上方的摆锤4。

如图1-2所示，所述转鼓2较佳地由一底座活动支撑。该转鼓2连设有一电机单元21，由该电机单元21带动该转鼓2进行低速转动(转速小于30转/分)。转鼓2上环绕设置有一绘图带3，该绘图带3具体为水写布结构。所述摆锤4通过一摆线吊挂在转鼓2的上方，基座1上设有供水系统8，该供水系统8的出水端伸至摆锤4内，以为其持续可控供水作用。较佳地摆锤4内开设有上下贯穿的中心空腔(图中未示出)，供水系统8的供输水软管85的出水端设有喷嘴851，该喷嘴851从中心空腔的上开口伸入并直至底部下开口上(参见图4)。

本新型转鼓式单摆简谐运动图象演示器演示操作时，由电机单元21控制转鼓2低速转动，由供水系统8经输水软管85往置于摆锤4内的喷嘴851自动供水，水流经由喷嘴851作用于绘图带3上，当摆锤4静止不动时，于绘图带3上即可水写出简谐运动图像的中轴线(如图1所示)；当摆锤4摆动时，于绘图带3上即可水写出简谐运动的正弦图像(如图1所示)。于水写布上绘制的图像十分清晰，而且十分直观、形象，极利于学生观察；水写布亦可反复循环使用，使用成本低廉，环保无污染。

较佳地，所述绘图带3采用公母魔术贴方式紧密地环设在转鼓2的圆周面上，具体给出实施例中，于转鼓2的圆周面上设有公/母魔术贴，绘图带3呈条形状，该条形状的绘图带3的两端的背面设有母/公魔术贴31(如图3所示)。该种结构设计极利于绘图带3组装及便于其更换作用。

较佳地，所述基座1上支设有一用于供摆锤4吊挂的支架，该支架的竖杆部分设计为一可伸缩的伸缩套管件5，该伸缩套管件5上较佳地设有一伸缩调整用的旋钮51。由此使用中，只需操作旋钮51，根据需要调整伸缩套管件5的长度，即可实现摆锤4高度及摆线长度的任意调整作用。

较佳地，本新型演示器还设置有磁吸式单元6，该磁吸式单元6设在所述支架上且对应所述摆锤4旁，通过该磁吸式单元6对摆锤的磁吸及释放，来实现启动摆锤4作用。当然，由于摆锤4的高度是可变化的，再加上单摆简谐振动对摆锤4相对绘图带3的启摆位置要求较为严格，于此，本新型于支架上还设有一活动套管件71，该活动套管件71相对支架可作升降调整及旋转调整，将磁吸式单元6安装在该活动套管件71上，即可实现磁吸式单元6适应摆锤4的高度调整而调整，以及调整摆锤4的启摆位置，以确保摆锤4简谐运动的精准性。当然，为了便于操作控制，基座1上还设有对应控制电机单元21、磁吸式单元6及供水系统8的相关控制按钮9。

进一步，演示器演示单摆简谐运动时，通常需要演示摆锤4在不同摆角情况下的简谐运动，则就需要控制摆锤4有多种启摆角度。由此，本新型于活动套管件71上还设有一安装板72，该安装板72上设有一用于带动磁吸式单元6水平移动的定位调节器73。

较佳地，所述供水系统8为气压式稳压输水系统，如图4所示，该气压式稳压输水系统包括依次连接的加压单元81、分路阀82、加压贮水器83、输水电磁阀85及输水软管85。所述加压单元81可以为加压球或加压气泵。所述分路阀82分出一路连接有一泄压电磁阀86。更具体来讲，分路阀82较佳地为四通分路阀，其中二通分别连接所述泄压电磁阀86和气压表87。加压贮水器83的上端开设有入气口，用于与分路阀82相连接；加压贮水器84的下端开设有出水口，用于与输水电磁阀84相连接。气压式稳压输水系统采用气体加压，并主要由加压贮水器83、输水电磁阀85构成气压调节机构，通过调节气体压强来控制喷水流量的大小。能有效调节并稳定喷水流量，使绘制的图象线条粗细均匀、连续、规整美观。另外泄压电磁阀86的设计，使供水系统8在停止供水时，控制输水软管85能够立即停止出水，从而避免残留的水滴掉落而影响绘制图像的效果。

以上所述仅为本新型的优选实施例，凡跟本新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本新型权利要求的范围。

Claims (7)

1.一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，其特征在于：包括一基座，设在该基座上的转鼓，及吊挂在该转鼓上方的摆锤；所述转鼓连设有带动其低速转动的电机单元，该转鼓上环设有一由水写布构成的绘图带；所述基座上还设有出水端伸至所述摆锤内的供水系统。

2.如权利要求1所述的一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，其特征在于：所述转鼓的圆周面上设有公/母魔术贴，所述绘图带呈条形状，该条形状的绘图带的两端的背面设有母/公魔术贴。

3.如权利要求1所述的一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，其特征在于：所述基座上支设有一用于供所述摆锤吊挂的支架，该支架的竖杆部分为一可伸缩的伸缩套管件。

4.如权利要求1所述的一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，其特征在于：所述基座上支设有一用于供所述摆锤吊挂的支架，该支架上设有一用于启动摆锤的磁吸式单元，该磁吸式单元通过一可沿所述支架升降并绕该支架旋转的活动套管件安装在该支架上。

5.如权利要求4所述的一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，其特征在于：所述活动套管件上设有一安装板，该安装板上设有一用于带动所述磁吸式单元水平移动的定位调节器。

6.如权利要求1所述的一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，其特征在于：所述供水系统为气压式稳压输水系统，该气压式稳压输水系统包括依次连接的加压球、分路阀、加压贮水器、输水电磁阀及输水软管；所述分路阀分出一路连接一泄压电磁阀，所述加压贮水器的上端开设有用于与所述分路阀相连接的入气口，该加压贮水器的下端开设有用于与所述输水电磁阀相连接的出水口；所述摆锤内开设有上下贯穿的中心空腔，所述输水软管的出水端设有喷嘴，该喷嘴由所述中心空腔的上开口伸入直至底部下开口上。

7.如权利要求6所述的一种转鼓式单摆简谐运动图象演示器，其特征在于：所述分路阀为四通分路阀，其中二通分别连接所述泄压电磁阀和气压表。