CN214475883U - 一种多普勒效应实验演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多普勒效应实验演示装置，包括音频产生器，所述音频产生器底部设置有小圆柱体，小圆柱体底部安装有第一步进电机，第一步进电机底部设置有大圆柱体，大圆柱体底部设置有第二步进电机，所述大圆柱体顶部设置有第一音频接收器、第二音频接收器和第三音频接收器；所述大圆柱体和小圆柱体中部插接有同一个主轴杆；本实用新型实验演示装置结构简单，可以伸缩并拆卸，较为方便并易携带；可控速电机与电子化音频接收测量装置，使得数据精准可靠；音频接收发装置可供选择多样化，且贴近学生生活实际，有利于得课堂实验活动能更便捷的开展；实验结果较为吻合理论值，有利于学生通过实验构建正确的物理观念。

Description

一种多普勒效应实验演示装置

技术领域

本实用新型属于教学仪器技术领域，特别涉及一种多普勒效应实验演示装置。

背景技术

多普勒效应是多普勒博士在1842年发现的一种理论，我们常见的物理实验装置,尤其是多普勒效应实验装置中,经常要涉及多普勒效应的相关演示。多普勒效应是我们在学习了波的相关知识后所学习的内容,也算是我们生活中常见的一种物理现象。我们最熟悉的例子就是火车靠近我们时汽笛声会变得尖锐，火车远离我们时汽笛声会变得低沉。这是因为物体辐射的波长会因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波会被压缩，波长变短，频率变高；在运动的波源后面，波长变长，频率变低；波源的速度越高，所产生的效应也就越大。

然而现在的教学过程中，多普勒效应由于其抽象的概念，单纯的知识传授很难让学生彻底理解，又由于市面上没有较好的实验器材，学生只能单纯的从书本，公式中了解，不能真正的理解多普勒效应的原理现象。现存的主要问题是物体间的相对速度太小，也没有较好的测量仪器，不好控制变量作对比试验，无法得到具体的实验数据以及数据差异太小，结果单一，效应不明显。并且现有的多普勒效应的教学演示装置中，多为复杂精细的仪器，此类装置虽然能演示多普勒效应，但大多造价昂贵，较难挪动，很难实际应用于线下的教学演示。

因此，发明一种多普勒效应实验演示装置来解决上述问题很有必要。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种多普勒效应实验演示装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多普勒效应实验演示装置，包括音频产生器，所述音频产生器底部设置有小圆柱体，小圆柱体底部安装有第一步进电机，第一步进电机底部设置有大圆柱体，大圆柱体底部设置有第二步进电机，所述大圆柱体顶部设置有第一音频接收器、第二音频接收器和第三音频接收器；所述大圆柱体和小圆柱体中部插接有同一个主轴杆，主轴杆底部固定连接有三角支撑架，主轴杆表面设置有固定连接有横轴杆，横轴杆顶部设置有调节组件。

优选的，所述调节组件包括第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨，所述第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨的一端分别设置有第一步进伸缩机、第二步进伸缩机和第三步进伸缩机，所述第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨的另一端分别设置有第一配重物、第二配重物和第三配重物。

优选的，当第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨的滑块位于其顶部时，所述调节组件还包括第一透明管、第二透明管和第三透明管，所述第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨外侧分别设置有第一透明管、第二透明管和第三透明管，所述第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨的滑块顶部分别设置有第四音频接收器、第五音频接收器和第六音频接收器；所述第一透明管表面插接有第一固定杆和第二固定杆，第一固定杆和第二固定杆均贯穿第一滑轨，所述第二透明管表面插接有第三固定杆和第四固定杆，第三固定杆和第四固定杆均贯穿第二滑轨，所述第三透明管表面插接有第五固定杆和第六固定杆，第五固定杆和第六固定杆均贯穿第三滑轨。

优选的，当第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨的滑块位于其底部时，所述调节组件还包括第一往复伸缩机、第二往复伸缩机和第三往复伸缩机，第一往复伸缩机、第二往复伸缩机和第三往复伸缩机分别设置在第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨的滑块底部，所述第二滑轨底部设置有容器，容器内部设置有第一竖直隔离板和第二竖直隔离板，将容器分成三个部分。

优选的，所述音频产生器的频率大于或等于100hz。

优选的，所述小圆柱体通过第一步进电机带动其转动，大圆柱体通过第二步进电机带动其转动，且小圆柱体与大圆柱体的转动角速度相同。

优选的，所述主轴杆为伸缩杆，其能够调节高度。

本实用新型的技术效果和优点：本实用新型实验演示装置结构简单，可以伸缩并拆卸，较为方便并易携带；可控速电机与电子化音频接收测量装置，使得数据精准可靠；音频接收发装置可供选择多样化，且贴近学生生活实际，有利于得课堂实验活动能更便捷的开展；实验结果较为吻合理论值，有利于学生通过实验构建正确的物理观念。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型验证多普勒效应实验的装置图；

图2是本实用新型中利用液体波纹演示多普勒效应实验的装置图。

图中：1、音频产生器；2、小圆柱体；3、第一步进电机；4、大圆柱体；5、第二步进电机；6、第一音频接收器；7、第二音频接收器；8、第三音频接收器；9、主轴杆；10、三角支撑架；11、横轴杆；12、第一滑轨；13、第二滑轨；14、第三滑轨；15、第一透明管；16、第二透明管；17、第三透明管；18、第一步进伸缩机；19、第二步进伸缩机；20、第三步进伸缩机；21、第一往复伸缩机；22、第二往复伸缩机；23、第三往复伸缩机；24、第四音频接收器；25、第五音频接收器；26、第六音频接收器；27、容器；28、第一竖直隔离板；29、第二竖直隔离板；30、第一配重物；31、第二配重物；32、第三配重物；33、第一固定杆；34、第二固定杆；35、第三固定杆；36、第四固定杆；37、第五固定杆；38、第六固定杆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围；

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

本实用新型提供了如图1所示的一种多普勒效应实验演示装置，包括音频产生器1，所述音频产生器1底部设置有小圆柱体2，小圆柱体2底部安装有第一步进电机3，第一步进电机3底部设置有大圆柱体4，大圆柱体4底部设置有第二步进电机5，所述大圆柱体4顶部设置有第一音频接收器6、第二音频接收器7和第三音频接收器8；所述大圆柱体4和小圆柱体2中部插接有同一个主轴杆9，主轴杆9底部固定连接有三角支撑架10，主轴杆9表面设置有固定连接有横轴杆11，横轴杆11顶部设置有调节组件。所述调节组件包括第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14，所述第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14的一端分别设置有第一步进伸缩机18、第二步进伸缩机19和第三步进伸缩机20，所述第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14的另一端分别设置有第一配重物30、第二配重物31和第三配重物32。当第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14的滑块位于其顶部时，所述调节组件还包括第一透明管15、第二透明管16和第三透明管17，所述第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14外侧分别设置有第一透明管15、第二透明管16和第三透明管17，所述第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14的滑块顶部分别设置有第四音频接收器24、第五音频接收器25和第六音频接收器26；所述第一透明管15表面插接有第一固定杆33和第二固定杆34，第一固定杆33和第二固定杆34均贯穿第一滑轨12，所述第二透明管16表面插接有第三固定杆35和第四固定杆36，第三固定杆35和第四固定杆36均贯穿第二滑轨13，所述第三透明管17表面插接有第五固定杆37和第六固定杆38，第五固定杆37和第六固定杆38均贯穿第三滑轨14。所述第一透明管15、第二透明管16和第三透明管17均由亚克力材料制成。所述音频产生器1的频率大于或等于100hz。音频产生器1的发生频率不适宜太小，因为发生频率越小，接收频率就越小，实验的误差就越大。发生频率适量大些能减小误差以及能让实验结果更明显；所述小圆柱体2通过第一步进电机3带动其转动，大圆柱体4通过第二步进电机5带动其转动，且小圆柱体2与大圆柱体4的转动角速度相同。所述主轴杆9为伸缩杆，其能够调节高度。

工作原理：

验证多普勒效应中发生器与接收器两者相对位置对发生频率与接收频率的影响时，可以启动第一步进电机3与第二步进电机5，使小圆柱体2与大圆柱体4保持同一角速度转动。再将音频产生器1打开调整至一个特定的稳定值，观察第一音频接收器6、第二音频接收器7、第三音频接收器8中所显示的接收频率；

验证多普勒效应，波在移向波源，接受频率变高、波在远离波源，接受频率变低时；可以调整主轴杆9，使音频产生器1下调至其缩至与第四音频接收器24、第五音频接收器25、第六音频接收器26共处于同一平面，将第四音频接收器24、第五音频接收器25、第六音频接收器26分别放在第一透明管15、第二透明管16、第三透明管17的中间位置，随后调节第一步进伸缩机18，使第四音频接收器24向远离声源的方向匀速移动；调节第三步进伸缩机20，使第六音频接收器26向靠近声源的方向匀速移动。再将音频产生器1打开调整至一个特定的额定频率，观察第四音频接收器24、第五音频接收器25、第六音频接收器26的显示频率。

实施例二

本实用新型提供了如图2所示的一种多普勒效应实验演示装置，包括音频产生器1，所述音频产生器1底部设置有小圆柱体2，小圆柱体2底部安装有第一步进电机3，第一步进电机3底部设置有大圆柱体4，大圆柱体4底部设置有第二步进电机5，所述大圆柱体4顶部设置有第一音频接收器6、第二音频接收器7和第三音频接收器8；所述大圆柱体4和小圆柱体2中部插接有同一个主轴杆9，主轴杆9底部固定连接有三角支撑架10，主轴杆9表面设置有固定连接有横轴杆11，横轴杆11顶部设置有调节组件。所述调节组件包括第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14，所述第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14的一端分别设置有第一步进伸缩机18、第二步进伸缩机19和第三步进伸缩机20，所述第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14的另一端分别设置有第一配重物30、第二配重物31和第三配重物32。当第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14的滑块位于其底部时，所述调节组件还包括第一往复伸缩机21、第二往复伸缩机22和第三往复伸缩机23，第一往复伸缩机21、第二往复伸缩机22和第三往复伸缩机23分别设置在第一滑轨12、第二滑轨13和第三滑轨14的滑块底部，所述第二滑轨13底部设置有容器27，容器27内部设置有第一竖直隔离板28和第二竖直隔离板29，将容器27分成三个部分。所述容器27为玻璃制品。所述音频产生器1的频率大于或等于100hz。所述小圆柱体2通过第一步进电机3带动其转动，大圆柱体4通过第二步进电机5带动其转动，且小圆柱体2与大圆柱体4的转动角速度相同。所述主轴杆9为伸缩杆，其能够调节高度。

工作原理：

验证液体波纹演示多普勒效应实验时，如图2所示，在第一竖直隔离板28、第二竖直隔离板29中间加适量水，使第二往复伸缩机22的尖端恰好处在水平面处，开启第二往复伸缩机22，做上下往复运动；同时开启第二步进伸缩机19牵引着第二往复伸缩机22做水平移动；观察水中产生的波纹；

验证液体波纹演示多普勒效应实验与所用液体无关时，在容器27中第一竖直隔离板28左边加入适量油；第一竖直隔离板28与第二竖直隔离板29中间加适量水；第二竖直隔离板29右边加入适量油水混合物，随后加入等体积的液体使其刚好可以分别接触到第一步进伸缩机18、第二步进伸缩机19、第三步进伸缩机20。随后如验证液体波纹演示多普勒效应实验所做步骤，分别调整第一往复伸缩机21、第二往复伸缩机22、第三往复伸缩机23上的小木棒使其做上下往复运动与水平移动，观察三种不同液体所产生波纹的形状。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种多普勒效应实验演示装置，包括音频产生器（1），其特征在于：所述音频产生器（1）底部设置有小圆柱体（2），小圆柱体（2）底部安装有第一步进电机（3），第一步进电机（3）底部设置有大圆柱体（4），大圆柱体（4）底部设置有第二步进电机（5），所述大圆柱体（4）顶部设置有第一音频接收器（6）、第二音频接收器（7）和第三音频接收器（8）；所述大圆柱体（4）和小圆柱体（2）中部插接有同一个主轴杆（9），主轴杆（9）底部固定连接有三角支撑架（10），主轴杆（9）表面设置有固定连接有横轴杆（11），横轴杆（11）顶部设置有调节组件。

2.根据权利要求1所述的一种多普勒效应实验演示装置，其特征在于：所述调节组件包括第一滑轨（12）、第二滑轨（13）和第三滑轨（14），所述第一滑轨（12）、第二滑轨（13）和第三滑轨（14）的一端分别设置有第一步进伸缩机（18）、第二步进伸缩机（19）和第三步进伸缩机（20），所述第一滑轨（12）、第二滑轨（13）和第三滑轨（14）的另一端分别设置有第一配重物（30）、第二配重物（31）和第三配重物（32）。

3.根据权利要求2所述的一种多普勒效应实验演示装置，其特征在于：当第一滑轨（12）、第二滑轨（13）和第三滑轨（14）的滑块位于其顶部时，所述调节组件还包括第一透明管（15）、第二透明管（16）和第三透明管（17），所述第一滑轨（12）、第二滑轨（13）和第三滑轨（14）外侧分别设置有第一透明管（15）、第二透明管（16）和第三透明管（17），所述第一滑轨（12）、第二滑轨（13）和第三滑轨（14）的滑块顶部分别设置有第四音频接收器（24）、第五音频接收器（25）和第六音频接收器（26）；所述第一透明管（15）表面插接有第一固定杆（33）和第二固定杆（34），第一固定杆（33）和第二固定杆（34）均贯穿第一滑轨（12），所述第二透明管（16）表面插接有第三固定杆（35）和第四固定杆（36），第三固定杆（35）和第四固定杆（36）均贯穿第二滑轨（13），所述第三透明管（17）表面插接有第五固定杆（37）和第六固定杆（38），第五固定杆（37）和第六固定杆（38）均贯穿第三滑轨（14）。

4.根据权利要求2所述的一种多普勒效应实验演示装置，其特征在于：当第一滑轨（12）、第二滑轨（13）和第三滑轨（14）的滑块位于其底部时，所述调节组件还包括第一往复伸缩机（21）、第二往复伸缩机（22）和第三往复伸缩机（23），第一往复伸缩机（21）、第二往复伸缩机（22）和第三往复伸缩机（23）分别设置在第一滑轨（12）、第二滑轨（13）和第三滑轨（14）的滑块底部，所述第二滑轨（13）底部设置有容器（27），容器（27）内部设置有第一竖直隔离板（28）和第二竖直隔离板（29），将容器（27）分成三个部分。

5.根据权利要求1所述的一种多普勒效应实验演示装置，其特征在于：所述音频产生器（1）的频率大于或等于100hz。

6.根据权利要求1所述的一种多普勒效应实验演示装置，其特征在于：所述小圆柱体（2）通过第一步进电机（3）带动其转动，大圆柱体（4）通过第二步进电机（5）带动其转动，且小圆柱体（2）与大圆柱体（4）的转动角速度相同。

7.根据权利要求1所述的一种多普勒效应实验演示装置，其特征在于：所述主轴杆（9）为伸缩杆，其能够调节高度。

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