CN220105861U - 一种简谐运动演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种简谐运动演示仪，包括：底座，所述底座上设置有第一履带；所述第一履带连接第一减速电机；所述第一履带的表面铺设有第一荧光布；所述底座的一侧表面立设有第一支架；所述第一支架一侧设置有第一固定板；所述第一固定板上设置有第一演示机构；所述底座的一侧形成侧板；所述侧板上设置有第二履带；所述第二履带连接第二减速电机；所述第二履带的表面铺设有第二荧光布；所述侧板靠近底座一侧的两端形成第二支架；所述侧板一侧向外延伸形成第二固定板；所述第二支架上设置有第二演示机构。本实用能够解决传统仪器存在的问题，还可以起到直观展示简谐运动合成的效果。

Description

一种简谐运动演示仪

技术领域

本实用新型涉及物理教学仪器领域，尤其涉及一种简谐运动演示仪。

背景技术

简谐运动演示仪是一种用于演示简谐运动的仪器。简谐运动是指具有周期性、振幅恒定的运动，例如弹簧振子的运动、摆锤的运动等。传统的简谐运动仪通常采用细线和沙漏组成的单摆进行演示，虽然该仪器可以演示简谐运动，但存在以下几个缺点：

1、运动幅度较小：单摆的运动幅度较小，难以直观地展示简谐运动的特点。

2、受干扰影响较大：由于单摆容易受到外界干扰，例如空气流动、震动等因素，因此演示结果不够准确可靠。

3、操作复杂：传统简谐运动仪需要手动调节单摆的摆长和角度等参数，操作比较复杂，需要一定的实验技能。

为了解决上述问题，急需一种简谐运动演示仪可以更加直观地展示简谐运动的特点，同时减少外界干扰，提高演示结果的准确性和可靠性的简谐运动演示仪。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出的一种简谐运动演示仪，将激光笔、荧光布、往复电机等部件组合运用，不仅可以解决传统仪器存在的问题，还可以起到直观展示简谐运动合成的效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种简谐运动演示仪，包括：底座，所述底座上设置有第一履带；所述第一履带连接第一减速电机；所述第一履带的表面铺设有第一荧光布；所述底座的一侧表面立设有第一支架；所述第一支架一侧设置有第一固定板；所述第一固定板上设置有第一演示机构；所述底座的一侧形成侧板；所述侧板上设置有第二履带；所述第二履带连接第二减速电机；所述第二履带的表面铺设有第二荧光布；所述侧板靠近底座一侧的两端形成第二支架；所述侧板一侧向外延伸形成第二固定板；所述第二支架上设置有第二演示机构。

上述技术方案中，通过减速电机带动履带运动，从而带动荧光布运动，实现简谐运动演示仪的运动功能，可以让用户观察简谐运动的规律和特点；通过在履带的表面铺设荧光布，可以增强运动的可见度和效果，让用户更加清晰地观察到简谐运动的过程；通过设置支架和固定板，实现演示机构的固定和稳定，保证了简谐运动演示仪的稳定性；通过多种组件的设计和安装，实现了简谐运动演示仪的基本运动，同时还增强了其可视度和稳定性，提高了其使用的效果和实用性，不仅可以解决传统仪器存在的问题，还可以起到直观展示简谐运动合成的效果。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一演示机构，包括：设置于所述第一固定板顶端的第一往复电机；所述第一往复电机的活塞端沿所述侧板方向延伸；所述第一往复电机的活塞端连接第一轻杆；所述第一轻杆沿所述底座的长度方向延伸，所述第一轻杆的末端连接第二轻杆，所述第二轻杆沿靠近所述底座的方向竖直向下，所述第二轻杆的末端连接有第一激光笔，所述第一激光笔朝下所述第一荧光布。

上述技术方案中，第一演示机构用于演示单摆运动，通过第一往复电机带动其活塞端运动，可带动第一轻杆在平行于底座的平面内做做简谐运动，其中，通过调整第一往复电机的运动速度和幅值等参数，可以实现不同频率和振幅的简谐运动演示，让用户更加深入地理解简谐运动的特性和规律；第一激光笔朝下照射在第一荧光布上，可以形成一条光线，通过观察光线的振幅和频率，可以更加清晰地观察到简谐运动的规律和特点。

需要理解是，所述第一荧光布可通过双面胶或魔术贴等固定道具贴于第一履带上，所述第一激光笔可通过点焊或滴胶等方式连接于第二轻杆的末端。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一轻杆与所述第二轻杆的连接处设置有轴承，所述第二轻杆的末端形成圆环套设于所述轴承的内圈处。

上述技术方案中，第二轻杆上端带有圆环，可套于轴承内圈内，通过轴承与第一轻杆连接，该轴承可以让第二轻杆带着第一激光笔在垂直于底座的平面内做简谐运动，启动第一减速电机和第一激光笔，不启动第一往复电机，将第二轻杆抬起后放下，使其摆动，可在荧光幕布上显示出简谐运动图像，类似的可以卡住轴承，启动第一往复电机显示出第一往复电机简谐运动的图像，若按照不同的频率和幅度，使两者一起运动，可演示简谐运动的合成，提高实用性。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第二演示机构，包括：滑动设置于所述第二支架顶端的气垫导轨，所述气垫导轨沿所述底座的长度方向延伸，所述气垫导轨的一端连接第二往复电机的活塞端，所述第二往复电机固定于所述第二固定板；所述气垫导轨的表面两端分别设置有弹性件，两个所述弹性件相对置的末端连接滑块，所述滑块上设置有第二激光笔，所述第二激光笔朝向所述第二荧光布。

需要理解是，所述第二荧光布可通过双面胶或魔术贴等固定道具贴于第二履带上，所述第二激光笔可通过点焊或滴胶等方式连接于滑块上。

上述技术方案中，第二演示机构用于演示弹簧振子，通过第二往复电机的控制，活塞端带动气垫导轨内来回运动，可带动气垫导轨在平行于侧板的平面作简谐运动，滑块上设置的第二激光笔朝向第二荧光布，当气垫导轨运动时，滑块随之运动，第二激光笔也会随之做运动，并在第二荧光布上形成一条波形线，通过调整第二往复电机的频率和振幅，可以观察到不同的简谐振动情况，并且可以将不同的振动模式在第二荧光布上清晰地展现出来，两旁安装弹性件，拨动滑块，启动第二减速电机，则第二激光笔可以随着滑块在弹性件的带动下做简谐运动，并且在第二幕布上留下简谐运动的图像，若拨动弹性件并启动往复电机，调节不同的频率、幅度，可在第二荧光布上留下简谐运动的合成图像。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述气垫导轨的一端连接有抽气泵。

上述技术方案中，在气垫导轨中，抽气泵的作用是提供气垫导轨所需要的气体压力和流量，气垫导轨是一种利用气体的润滑和支撑作用来实现运动控制的装置，因此需要一定的气体压力和流量来维持气体的稳定状态，抽气泵通过抽出气垫导轨中的空气来形成气垫，使得滑块可以在气垫导轨上平稳地运动，同时，抽气泵还可以控制气垫导轨中气体的压力和流量，从而实现对滑块运动的精确控制。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述气垫导轨通过润滑油或滑轮的方式与所述第二支架的顶端滑动连接。

上述技术方案中，气垫导轨通常由几个气囊组成，其中填充高压气体，形成气垫。当气垫导轨沿着滑动时，采用润滑油或滑轮的方式以降低滑动摩擦力，从而减小能耗和磨损，提高系统的运动精度和效率。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述弹性件可为轻质弹簧。

上述技术方案中，在弹簧振子中，轻质弹簧起到连接振子质点和支架的作用，同时也是振子的能量储存器，当振子受到外力作用偏离平衡位置时，弹簧会被拉伸或压缩，产生弹性力将振子拉回平衡位置。因为弹簧是轻质的，它的质量可以忽略不计，不会影响振子的运动。同时，弹簧的弹性系数(即单位长度的弹性力)也会影响振子的振动频率，弹性系数越大，振动频率越高。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述底座，还包括：控制面板，所述控制面板设置用于控制所述第一减速电机、第二减速电机、第一往复电机以及第二往复电机的操作按钮。

上述技术方案中，控制面板是简谐运动仪上用于操作和控制仪器的主要控制装置，控制面板的作用是为用户提供一个方便、简洁的操作界面，使其能够方便地控制和调节仪器的各个部件，操作按钮是控制面板上的一个重要组成部分，通常包括用于控制第一减速电机、第二减速电机、第一往复电机以及第二往复电机等部件的按钮。这些按钮的作用是启动、停止和调节相应的部件，以便实现简谐运动的产生和控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

使用减速电机带动履带和荧光布的运动，配合激光笔能够实现简谐运动的演示，增强了仪器的可视度和实用性；通过设置第一演示机构和第二演示机构实现单摆和弹簧振子的演示，仪器的集成度更好，使用更方便；在第一演示机构中，通过第一往复电机和轻杆的配合使用，以及在第二演示机构中，通过气垫导轨和轻质弹簧的的配合使用，可以直观地展示简谐运动的合成效果，同时，支架和固定板的设置保证了仪器的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的图1中A的结构放大图。

图3为本实用新型的正视图。

图4为本实用新型的侧视图。

图5为本实用新型的俯视图。

图中标号：底座100、第一履带101、第一减速电机102、第一荧光布103、第一支架104、第一固定板105、控制面板106、第一演示机构200、第一往复电机201、第一轻杆202、第二轻杆203、第一激光笔204、轴承205、圆环206、侧板300、第二履带301、第二减速电机302、第二荧光布303、第二支架304、第二固定板305、第二演示机构400、气垫导轨401、第二往复电机402、弹性件403、滑块404、第二激光笔405、抽气泵406。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。

请参考图1至图5，一较佳实施例中，一种简谐运动演示仪，包括：底座100，所述底座100上设置有第一履带101；所述第一履带101连接第一减速电机102；所述第一履带101的表面铺设有第一荧光布103；所述底座100的一侧表面立设有第一支架104；所述第一支架104一侧设置有第一固定板105；所述第一固定板105上设置有第一演示机构200；所述底座100的一侧形成侧板300；所述侧板300上设置有第二履带301；所述第二履带301连接第二减速电机302；所述第二履带301的表面铺设有第二荧光布303；所述侧板300靠近底座100一侧的两端形成第二支架304；所述侧板300一侧向外延伸形成第二固定板305；所述第二支架304上设置有第二演示机构400。

具体实施过程中，通过减速电机带动履带运动，从而带动荧光布运动，实现简谐运动演示仪的运动功能，可以让用户观察简谐运动的规律和特点；通过在履带的表面铺设荧光布，可以增强运动的可见度和效果，让用户更加清晰地观察到简谐运动的过程；通过设置支架和固定板，实现演示机构的固定和稳定，保证了简谐运动演示仪的稳定性；通过多种组件的设计和安装，实现了简谐运动演示仪的基本运动，同时还增强了其可视度和稳定性，提高了其使用的效果和实用性，不仅可以解决传统仪器存在的问题，还可以起到直观展示简谐运动合成的效果。

在一些实施例中，所述第一演示机构200，包括：设置于所述第一固定板105顶端的第一往复电机201；所述第一往复电机201的活塞端沿所述侧板300方向延伸；所述第一往复电机201的活塞端连接第一轻杆202；所述第一轻杆202沿所述底座100的长度方向延伸，所述第一轻杆202的末端连接第二轻杆203，所述第二轻杆203沿靠近所述底座100的方向竖直向下，所述第二轻杆203的末端连接有第一激光笔204，所述第一激光笔204朝下所述第一荧光布103。

具体实施过程中，第一演示机构200用于演示单摆运动，通过第一往复电机201带动其活塞端运动，可带动第一轻杆202在平行于底座100的平面内做做简谐运动，其中，通过调整第一往复电机201的运动速度和幅值等参数，可以实现不同频率和振幅的简谐运动演示，让用户更加深入地理解简谐运动的特性和规律；第一激光笔204朝下照射在第一荧光布103上，可以形成一条光线，通过观察光线的振幅和频率，可以更加清晰地观察到简谐运动的规律和特点。

需要理解是，所述第一荧光布103可通过双面胶或魔术贴等固定道具贴于第一履带101上，所述第一激光笔204可通过点焊或滴胶等方式连接于第二轻杆203的末端。

在一些实施例中，所述第一轻杆202与所述第二轻杆203的连接处设置有轴承205，所述第二轻杆203的末端形成圆环206套设于所述轴承205的内圈处。

具体实施过程中，第二轻杆203上端带有圆环206，可套于轴承205内圈内，通过轴承205与第一轻杆202连接，该轴承205可以让第二轻杆203带着第一激光笔204在垂直于底座100的平面内做简谐运动，启动第一减速电机102和第一激光笔204，不启动第一往复电机201，将第二轻杆203抬起后放下，使其摆动，可在荧光幕布上显示出简谐运动图像，类似的可以卡住轴承205，启动第一往复电机201显示出第一往复电机201简谐运动的图像，若按照不同的频率和幅度，使两者一起运动，可演示简谐运动的合成，提高实用性。

在一些实施例中，所述第二演示机构400，包括：滑动设置于所述第二支架304顶端的气垫导轨401，所述气垫导轨401沿所述底座100的长度方向延伸，所述气垫导轨401的一端连接第二往复电机402的活塞端，所述第二往复电机402固定于所述第二固定板305；所述气垫导轨401的表面两端分别设置有弹性件403，两个所述弹性件403相对置的末端连接滑块404，所述滑块404上设置有第二激光笔405，所述第二激光笔405朝向所述第二荧光布303。

需要理解是，所述第二荧光布303可通过双面胶或魔术贴等固定道具贴于第二履带301上，所述第二激光笔405可通过点焊或滴胶等方式连接于滑块404上。

具体实施过程中，第二演示机构400用于演示弹簧振子，通过第二往复电机402的控制，活塞端带动气垫导轨401内来回运动，可带动气垫导轨401在平行于侧板300的平面作简谐运动，滑块404上设置的第二激光笔405朝向第二荧光布303，当气垫导轨401运动时，滑块404随之运动，第二激光笔405也会随之做运动，并在第二荧光布303上形成一条波形线，通过调整第二往复电机402的频率和振幅，可以观察到不同的简谐振动情况，并且可以将不同的振动模式在第二荧光布303上清晰地展现出来，两旁安装弹性件403，拨动滑块404，启动第二减速电机302，则第二激光笔405可以随着滑块404在弹性件403的带动下做简谐运动，并且在第二幕布上留下简谐运动的图像，若拨动弹性件403并启动往复电机，调节不同的频率、幅度，可在第二荧光布303上留下简谐运动的合成图像。

在一些实施例中，所述气垫导轨401的一端连接有抽气泵406。

具体实施过程中，在气垫导轨401中，抽气泵406的作用是提供气垫导轨401所需要的气体压力和流量，气垫导轨401是一种利用气体的润滑和支撑作用来实现运动控制的装置，因此需要一定的气体压力和流量来维持气体的稳定状态，抽气泵406通过抽出气垫导轨401中的空气来形成气垫，使得滑块404可以在气垫导轨401上平稳地运动，同时，抽气泵406还可以控制气垫导轨401中气体的压力和流量，从而实现对滑块404运动的精确控制。

在一些实施例中，所述气垫导轨401通过润滑油或滑轮的方式与所述第二支架304的顶端滑动连接。

具体实施过程中，气垫导轨401通常由几个气囊组成，其中填充高压气体，形成气垫。当气垫导轨401沿着滑动时，采用润滑油或滑轮的方式以降低滑动摩擦力，从而减小能耗和磨损，提高系统的运动精度和效率。

在一些实施例中，所述弹性件403可为轻质弹簧。

具体实施过程中，在弹簧振子中，轻质弹簧起到连接振子质点和支架的作用，同时也是振子的能量储存器，当振子受到外力作用偏离平衡位置时，弹簧会被拉伸或压缩，产生弹性力将振子拉回平衡位置。因为弹簧是轻质的，它的质量可以忽略不计，不会影响振子的运动。同时，弹簧的弹性系数即单位长度的弹性力也会影响振子的振动频率，弹性系数越大，振动频率越高。

在一些实施例中，所述底座100，还包括：控制面板106，所述控制面板106设置用于控制所述第一减速电机102、第二减速电机302、第一往复电机201以及第二往复电机402的操作按钮。

具体实施过程中，控制面板106是简谐运动仪上用于操作和控制仪器的主要控制装置，控制面板106的作用是为用户提供一个方便、简洁的操作界面，使其能够方便地控制和调节仪器的各个部件，操作按钮是控制面板106上的一个重要组成部分，通常包括用于控制第一减速电机102、第二减速电机302、第一往复电机201以及第二往复电机402等部件的按钮。这些按钮的作用是启动、停止和调节相应的部件，以便实现简谐运动的产生和控制。

综上所述，使用减速电机带动履带和荧光布的运动，配合激光笔能够实现简谐运动的演示，增强了仪器的可视度和实用性；通过设置第一演示机构200和第二演示机构400实现单摆和弹簧振子的演示，仪器的集成度更好，使用更方便；在第一演示机构200中，通过第一往复电机201和轻杆的配合使用，以及在第二演示机构400中，通过气垫导轨401和轻质弹簧的的配合使用，可以直观地展示简谐运动的合成效果，同时，支架和固定板的设置保证了仪器的稳定性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语诸如“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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种简谐运动演示仪，其特征在于，包括：底座(100)，所述底座(100)上设置有第一履带(101)；所述第一履带(101)连接第一减速电机(102)；所述第一履带(101)的表面铺设有第一荧光布(103)；所述底座(100)的一侧表面立设有第一支架(104)；所述第一支架(104)一侧设置有第一固定板(105)；所述第一固定板(105)上设置有第一演示机构(200)；所述底座(100)的一侧形成侧板(300)；所述侧板(300)上设置有第二履带(301)；所述第二履带(301)连接第二减速电机(302)；所述第二履带(301)的表面铺设有第二荧光布(303)；所述侧板(300)靠近底座(100)一侧的两端形成第二支架(304)；所述侧板(300)一侧向外延伸形成第二固定板(305)；所述第二支架(304)上设置有第二演示机构(400)。

2.根据权利要求1所述的简谐运动演示仪，其特征在于，所述第一演示机构(200)，包括：设置于所述第一固定板(105)顶端的第一往复电机(201)；所述第一往复电机(201)的活塞端沿所述侧板(300)方向延伸；所述第一往复电机(201)的活塞端连接第一轻杆(202)；所述第一轻杆(202)沿所述底座(100)的长度方向延伸，所述第一轻杆(202)的末端连接第二轻杆(203)，所述第二轻杆(203)沿靠近所述底座(100)的方向竖直向下，所述第二轻杆(203)的末端连接有第一激光笔(204)，所述第一激光笔(204)朝下所述第一荧光布(103)。

3.根据权利要求2所述的简谐运动演示仪，其特征在于，所述第一轻杆(202)与所述第二轻杆(203)的连接处设置有轴承(205)，所述第二轻杆(203)的末端形成圆环(206)套设于所述轴承(205)的内圈处。

4.根据权利要求1所述的简谐运动演示仪，其特征在于，所述第二演示机构(400)，包括：滑动设置于所述第二支架(304)顶端的气垫导轨(401)，所述气垫导轨(401)沿所述底座(100)的长度方向延伸，所述气垫导轨(401)的一端连接第二往复电机(402)的活塞端，所述第二往复电机(402)固定于所述第二固定板(305)；所述气垫导轨(401)的表面两端分别设置有弹性件(403)，两个所述弹性件(403)相对置的末端连接滑块(404)，所述滑块(404)上设置有第二激光笔(405)，所述第二激光笔(405)朝向所述第二荧光布(303)。

5.根据权利要求4所述的简谐运动演示仪，其特征在于，所述气垫导轨的一端连接有抽气泵。

6.根据权利要求4所述的简谐运动演示仪，其特征在于，所述气垫导轨(401)的一端连接有抽气泵(406)。

7.根据权利要求4所述的简谐运动演示仪，其特征在于，所述弹性件(403)可为轻质弹簧。

8.根据权利要求1所述的简谐运动演示仪，其特征在于，所述底座(100)，还包括：控制面板(106)，所述控制面板(106)设置用于控制所述第一减速电机(102)、第二减速电机(302)、第一往复电机(201)以及第二往复电机(402)的操作按钮。