單擺振動圖線演示裝置的製作方法

2023-05-21 09:49:21 2

專利名稱:單擺振動圖線演示裝置的製作方法
本實用新型涉及了一種物理教學儀器，是一種單擺振動圖線演示裝置。
振動圖象是研究振動規律的主要工具，在機械振動、交流電和電磁振蕩中都有廣泛的應用。高中物理課本(乙種本)上冊介紹的簡諧振動圖象是靠砂擺的擺動和移動底板描繪出圖象。採用砂擺實驗不易觀察平面上的砂粒形成的圖象；手拉底板不易做到勻速運動，因此畫不出較理想的圖線；不可能把砂擺描繪曲線過程看清楚，不能把擺的振動與正(餘)弦曲線聯繫起來。
本實用新型的目的在於提供一種結構簡單、使用方便、成本低、投影效果好的單擺振動圖線演示裝置。
本實用新型是這樣實現的它由底板、活動支架、擺錘懸架、天平式刀口、天平式刀槽、擺錘、增壓器、捲軸、微電機和減速裝置組成。底板上有玻璃窗口，底板的一端有用螺絲連接的活動支架，活動支架上端的中心位置有用螺釘固定的託塊，天平式刀槽粘在託塊上；在天平式刀槽上有一個帶天平式刀口的擺錘懸架，天平式刀口置於天平式刀槽上，擺錘懸架一側有一斜孔，斜孔用一個細管與中空的擺錘連通，擺錘下端有一個毛細管，在底板的一側安裝增壓器。增壓器出口和擺錘懸架上的斜孔之間用細管連通，增壓器採用電動操作時以直流電源為動力，通過微電機、減速裝置、帶有限位片的行程開關控制增壓器。增壓器也可直接採用手動操作；在底板的兩端各有一個用固定架連接的主動捲軸和被動捲軸，捲軸下有一根壓透明薄膜用的固定軸，捲軸上繞纏透明薄膜。當採用電動操作時，捲軸以直流電為動力，通過微電機、減速裝置帶動其旋轉，用電位器調節捲軸轉動速度。
下面結合附圖作進一步說明圖1是本實用新型一種具體結構的主視圖。
圖2是本實用新型一種具體結構的俯視圖。
圖3是圖1沿A－A的剖視圖。
圖4是本實用新型的一種簡易結構主視圖。
圖5是圖1的電氣原理圖。
圖6是圖4的電氣原理圖。
參照圖1～6詳細說明本實用新型的具體結構和操作過程。參見圖1～3，底板12上有玻璃窗口18供投影用，底板12的一端有用螺絲連接的活動支架3，活動支架3可以摺疊。活動支架3上端的中心位置有用螺釘固定的粘有天平式刀槽17的託塊1；在天平式刀槽17上有一個帶天平式刀口21的擺錘懸架2，天平式刀口21置於天平式刀槽17上，擺錘懸架2一側有一斜孔，斜孔用一個細管與中空的擺錘5連通擺錘內裝彩筆水，擺錘5下端有一個毛細管，毛細管可以用注射器針頭代替。擺錘5可以自由擺動。在底板12的一側安裝增壓器7，增壓器7可以用醫用注射器代替，增壓器7出口和擺錘懸架2上的斜孔之間用細管4連通。增壓器7可以用電氣操縱，在底板12上安裝微電機和減速裝置10，減速裝置10的輸出端通過絲槓、螺母9連接到增壓器7的活塞上，用帶有限位片的行程開關8控制增壓器操作。在底板12的兩端有一個用固定架連接的主動捲軸19和被動捲軸15，捲軸15、19下各有一根壓透明薄膜的固定軸，捲軸15、19上繞纏透明薄膜，主動捲軸19以直流電為動力，通過微電機和減速裝置14帶動其旋轉，用電位器13調節捲軸轉動速度。減速器10採用慣性玩具汽車中的減速器。
把驅動增壓器7的電源、微電機和減速裝置10、螺母9、刀閘開關6去掉，用手動操作增壓器7即構成了本實用新型的一種簡易形式。
將開關K1向右接通，微電機D1正轉，於是帶動薄膜勻速運動；開關K1向左接通，微電機D1倒轉，可以將薄膜退回。調節電位器W可以改變薄膜的運動速度，順時針旋轉，運動速度變快，反之則變慢。將開關K2向左接通，微電機D2正轉，通過減速裝置推動增壓器、擺錘內的彩筆水由擺錘下端的毛細管流出，以便在薄膜上畫出曲線。向右接通開關K2微電機D2反轉，可將增壓器7退回，防止彩筆水繼續流出。增壓器7是靠行程開關K3控制行程。
實驗前把裝置放在大型投影儀上面，用細絲穿通擺錘5下端的毛細管，以便彩筆水能夠流暢無阻。將活動支架3直立，使之與底板12垂直，旋緊螺絲。把帶密封墊的擺錘蓋旋開，灌入彩筆水，旋緊擺錘蓋。從軸上放下一段透明薄膜，以減小運動的阻力。使擺錘5沿垂直薄膜運動方向擺動，擺幅小於薄膜寬度，偏角小於5°。然後向左接通開關K2，擺錘5內空氣壓強增大，彩筆水流出，待薄膜上畫出第一條墨線後，立即接通開關K1，使薄膜勻速運動，於是就在薄膜上畫出正(餘)弦曲線。
使用簡易結構的圖線演示裝置，由於該結構不用微電機和減速裝置10行程開關8、螺母9驅動增壓器，只需用手推動增壓器7使擺錘5壓強增大，彩筆水從毛細管流出，繪製成正(餘)弦曲線。
繪製的曲線通過投影儀將圖象清晰地投影到屏幕上或黑板上，投影效果好。然後可以在黑板上畫出平衡位置的直線。坐標軸等以講解有關振動圖線的知識。
本實用新型可以把擺錘的振動與正(餘)弦曲線聯繫起來，可以描繪出等幅振動的正(餘)弦曲線，並具有取材容易，構造簡單、成本低、使用方便、可摺疊、便於攜帶。用投影儀投影可見度大、形成曲線的過程清楚。塑料薄膜運動速度可以調節，增壓器可電動或手動等優點。該裝置非常適用於中學物理教學使用。
圖中1為託塊、2為擺錐懸架、3為活動支架、4為細管、5為擺錘、6為刀閘開關、7為增壓器、8為行程開關、9為螺母、絲槓、10為微電機減速裝置、11為刀閘開關、12為底板、13為電位器、14為微電機和減速裝置、15為被動捲軸、16為捲軸支架、17為天平式刀槽、18為玻璃窗口、19為主動捲軸、20為捲軸支架、21為天平刀口、22為塑料薄膜。
權利要求
1.一種單擺動振圖線演示裝置，包括底板、支架、擺錘，其特徵在於底板12上有玻璃窗口18，底板12的一端有用螺絲固定的活動支架3，活動支架3上端的中心位置有一個粘有天平式刀槽17的託塊1；在天平式刀槽17上放置一個帶天平式刀口21的擺錘懸架2，擺錘懸架2上有一斜孔，斜孔用細管與中空的擺錘5連通，擺錘5下端有一個毛細管，在底板12一側安裝一個增壓器7，其出口和擺錘懸架2上的斜孔之間用細管4連通，增壓器7以直流電為動力通過微電機和減速裝置10、絲槓、螺母9、行程開關8驅動。在底板12兩端各有一個主動捲軸19和被動捲軸15，捲軸19、15上繞纏透明薄膜，主動捲軸19以直流電源為動力，通過微電機和減速裝置14帶動主動捲軸19旋轉，捲軸19用電位器13調速。
2.根據權利要求
1所述的單擺振動圖線演示裝置，其特徵在於所述的增壓器7可以手動。
專利摘要
一種單擺振動圖線演示裝置，它由底板、活動支架、擺錘懸架、增壓器、捲軸、微電機、減速裝置組成。適用於高中物理課教學，它把擺錘振動與正(餘)弦曲線聯繫起來，描繪出等幅振動的正(餘)弦曲線。這種裝置取材容易、構造簡單、成本低、使用方便、可摺疊、便於攜帶、用投影儀投影可見度大、形成曲線過程清楚。該裝置不但可以電動，而且可以手動。是一種理想的教學儀器。
文檔編號G09B23/06GK87203461SQ87203461
公開日1988年4月20日 申請日期1987年7月16日
發明者高殿琪, 金成川 申請人:高殿琪, 金成川導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan