CN204884332U - 一种多普勒效应探究实验装置 - Google Patents

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叶媛秀
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Abstract

本实用新型公开了一种多普勒效应探究实验装置，其包括构建多普勒效应概念的实验装置和探究多普勒效应本质的实验装置；构建多普勒效应概念的实验装置由声波发生器通过音频线连接音箱构成；探究多普勒效应本质的实验装置是由有机玻璃板、有机玻璃轨道、小车、手机、拾音器、频率计和挡板组成，有机玻璃轨道置于有机玻璃板上，有机玻璃轨道由一段水平轨道和斜面轨道组成，斜面轨道的末端由挡板支撑，手机固定在小车上，小车可在轨道作匀速、加速和减速直线运动，在有机玻璃轨道具有斜面的一端装有拾音器，拾音器与频率计相连。本实用新型具有结构简单，操作直观简便、实验结果可量化、更有助于学生科学探究多普勒效应的实验等优点。

Description

一种多普勒效应探究实验装置
技术领域
本实用新型涉及一种实验装置，特别涉及一种多普勒效应探究实验装置。
背景技术
多普勒效应是我们生活中常见的一种物理现象，当火车靠近我们时汽笛声变得尖锐，而当火车远离我们的时候汽笛声变得低沉。这一理论是Doppler于1842年首先提出来的。他指出，物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而发生变化。当波源和观察者相互靠近时，波长变短，频率变高，即发生蓝移现象；当波源和观察者相互远离时，产生相反的效应，波长变长，频率变低，即发生红移。波源与观察者相对速度越高，所产生的效应越大。根据波红(蓝)移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动速度，我们常见的汽车测速仪即是根据这一原理制作而成。多普勒效应在科学研究、工程技术、交通管理、医疗诊断、气象预报等各方面都有着广泛的应用。
高中阶段，多普勒效应的教学，通常是让学生观看视频“当列车进站时，我们听到的汽笛声不仅越来越大,而且音调也越来越高；列车离站时汽笛声不仅越来越小，而且音调降低”。并以此引入“多普勒效应”的概念。这样引入新课存在科学问题，从理论上分析，当列车向我们迎面驶来的时候，我们所听到的音调变化有3种可能:匀速驶来，听见的音调高低不变；加速驶来，听见的音调升高；减速驶来，听见的音调降低。同理，当列车远离我们而去时，听见的音调变化也有3种情况:匀速驶去，听见的音调高低不变；加速驶去，听见的音调降低；减速驶去，听见的音调升高。在讲解“多普勒效应”本质时，一般也是纸上谈兵，用“动画”或“数人（鸭子）”得出结论“当声源和观察者相对运动时，观察者单位时间接收到的完全波的个数与声源单位时间发出的完全波的个数有3种可能：大于或小于或等于”，并不会用实验加以验证。
发明内容
本实用新型的目的在于针对多普勒效应教学中存在的不足，设计了一种多普勒效应探究实验装置，以形象地构建多普勒效应的概念，深刻理解多普勒效应的本质，既激发了学生的学习兴趣，消除学生心中的疑虑，又有助于培养学生的科学探究精神。
本实用新型是这样实现的，一种多普勒效应探究实验装置，其特征在于包括构建多普勒效应概念的实验装置和探究多普勒效应本质的实验装置；构建多普勒效应概念的实验装置由声波发生器通过音频线连接音箱构成，所述的声波发生器可以发出不同频率的声波；探究多普勒效应本质的实验装置是由有机玻璃板、有机玻璃轨道、小车、手机、拾音器、频率计和挡板组成，有机玻璃轨道置于有机玻璃板上，有机玻璃轨道由一段水平轨道和斜面轨道组成，斜面轨道的末端由挡板支撑，手机固定在小车上，小车可以在轨道作匀速、加速和减速直线运动，在有机玻璃轨道具有斜面的一端装有拾音器，拾音器与频率计相连；拾音器可以接收手机发出的声波，其频率用频率计测量。
所述的手机可以发出单一频率的声波。
所述的小车在电池的驱动下可以在轨道上作匀速、加速和减速直线运动。
本实用新型的有益效果是，它具有结构简单，操作直观简便、实验结果可量化、更有助于学生科学探究多普勒效应的实验装置等优点。
附图说明
图1为本实用新型构建多普勒效应概念的实验装置结构示意图。
图2本实用新型探究多普勒效应本质的实验装置结构示意图。
在图中，1、声波发生器2、音箱3、有机玻璃板4、有机玻璃轨道5、小车6、手机7、拾音器8、频率计9、挡板。
具体实施方式
如图所示，一种多普勒效应探究实验装置，包括构建多普勒效应概念的实验装置和探究多普勒效应本质的实验装置。
构建多普勒效应概念的实验装置由声波发生器（1）通过音频线连接音箱（2）构成，所述的声波发生器（1）可以发出不同频率的声波。
探究多普勒效应本质的实验装置是由有机玻璃板（3）、有机玻璃轨道（4）、小车（5）、手机（6）、拾音器（7）、频率计（8）和挡板（9）组成，有机玻璃轨道（4）置于有机玻璃板（3）上，有机玻璃轨道（4）由一段水平轨道和斜面轨道组成，斜面轨道的末端由挡板（9）支撑，手机（6）固定在小车（5）上，小车（5）可以在轨道作匀速、加速和减速直线运动，在有机玻璃轨道（4）具有斜面的一端装有拾音器（7），拾音器（7）与频率计（8）相连；拾音器（7）可以接收手机（6）发出的声波，其频率用频率计（8）测量。
所述的手机（6）可以发出单一频率的声波。
所述的小车（5）在电池的驱动下可以在有机玻璃轨道（4）上作匀速、加速和减速直线运动。
应用所述演示实验装置的实验方法：
一、构建多普勒效应概念
先让音箱（5）的位置固定不动，调节声波发生器（1）使音箱（2）发出多个不同频率的声波（先从高到低，再从低到高），让学生感受到：声波的频率越高，其音调越高，频率越低，其音调越低。
然后用声波发生器（1）控制音箱（2）发出一个固定频率的声波，同时让音箱（2）转动，让学生感受到：当声源的频率不变，声源和观察者相对运动时，观察者接收到的频率也会发生变化。以此构建多普勒效应概念。
二、探究多普勒效应本质
先使手机（5）和拾音器（7）位置固定不动，用频率计（8）测量拾音器（7）接收到手机（5）发出声波的频率。
然后让载着手机（6）的小车（5）在水平的有机玻璃轨道（4）上匀速和加速，以及在倾斜的有机玻璃轨道（4）上减速靠近拾音器（7），用频率计（8）测量拾音器（7）接收到手机（6）发出声波的频率。可以验证：当声源匀速、加速和减速靠近观察者时，观察者接收到声波的频率都大于声源发出的频率，且匀速靠近时频率不变，加速靠近时频率升高，减速靠近时频率降低。
再让载着手机（6）的小车（5）在水平的有机玻璃轨道（4）上匀速和加速，以及在倾斜的有机玻璃轨道（4）上减速远离拾音器（7），用频率计（8）测量拾音器（7）接收到手机（6）发出声波的频率。可以验证：当声源匀速、加速和减速远离观察者时，观察者接收到声波的频率都小于声源发出的频率，且匀速远离时频率不变，加速远离时频率降低，减速靠近时频率升高。

Claims (3)

1.一种多普勒效应探究实验装置，其特征在于包括构建多普勒效应概念的实验装置和探究多普勒效应本质的实验装置；构建多普勒效应概念的实验装置由声波发生器通过音频线连接音箱构成，所述的声波发生器可以发出不同频率的声波；探究多普勒效应本质的实验装置是由有机玻璃板、有机玻璃轨道、小车、手机、拾音器、频率计和挡板组成，有机玻璃轨道置于有机玻璃板上，有机玻璃轨道由一段水平轨道和斜面轨道组成，斜面轨道的末端由挡板支撑，手机固定在小车上，小车可以在轨道作匀速、加速和减速直线运动，在有机玻璃轨道具有斜面的一端装有拾音器，拾音器与频率计相连；拾音器可以接收手机发出的声波，其频率用频率计测量。
2.根据权利要求1所述的一种多普勒效应探究实验装置，其特征在于，所述的手机可以发出单一频率的声波。
3.根据权利要求1所述的一种多普勒效应探究实验装置，其特征在于，所述的小车在电池的驱动下可以在轨道上作匀速、加速和减速直线运动。
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