技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于演示各種駐波現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)儀器。
背景技術(shù)
[0002] 當(dāng)振動(dòng)
頻率、振幅和振動(dòng)方向相同具有恒定相差的兩列簡(jiǎn)諧波，沿著相反的方向傳播時(shí)，兩列波
疊加后形成的波即為駐波。駐波是自然界中十分常見的一種現(xiàn)象，例如
水波、
樂(lè)器發(fā)聲、樹梢震顫等；在海岸陡壁或直立式水工
建筑物前面，緊靠陡壁附近的
海水面隨時(shí)間雖作周期性升降，海水呈
往復(fù)流動(dòng)，但并不向前傳播，水面基本上是水平的，這就是由于受岸壁的限制，使入射波與反射波相互疊加而形成駐波的結(jié)果。
[0003] 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室里，對(duì)駐波的演示主要有三種方式：1)機(jī)械激勵(lì)法，其中包括兩類，一類是傳統(tǒng)的電動(dòng)音叉法；另一類是線位移機(jī)械振蕩法。這兩種是實(shí)驗(yàn)室演示駐波時(shí)最常用的方法。2)電磁激勵(lì)法，給金屬絲通電，在線下放置磁
鐵，激勵(lì)通電金屬絲，產(chǎn)生振動(dòng)，作為振源。3)磁電激勵(lì)法，金屬絲不通電，在線下放置線圈，產(chǎn)生激勵(lì)
磁場(chǎng)，產(chǎn)生振動(dòng)，作為振源。
[0004] 公開號(hào)為102314787的中國(guó)
發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種新型駐波演示儀，具有
機(jī)架，機(jī)架上固定有直流
電機(jī)，直流電機(jī)的
輸出軸上安裝有圓盤，圓盤上設(shè)有短軸，T形卡套懸掛在所述短軸上，T形卡套由導(dǎo)套約束可上下運(yùn)動(dòng)，T形卡套的下端有一個(gè)小孔，振動(dòng)體的一端固定在所述小孔上，另一端懸掛重物。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)通過(guò)圓盤帶動(dòng)T形卡套做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，從而使振動(dòng)體一起振動(dòng)，產(chǎn)生駐波現(xiàn)象。但是該駐波演示儀的圓盤與振動(dòng)體之間是通過(guò)T形卡套進(jìn)行傳動(dòng)，T形卡套與安裝在圓盤上的短軸相連，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中T形卡套與短軸之間的傳動(dòng)容易出現(xiàn)卡頓，運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，無(wú)法提供穩(wěn)定的波源，會(huì)影響到駐波現(xiàn)象的觀察。同時(shí)，該演示儀的橫波的振動(dòng)體是通過(guò)
滑輪與砝碼相連，利用砝碼固定振動(dòng)體的一端，容易引起進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象干擾實(shí)驗(yàn)效果，另外零部件較多，且需要安裝可以垂吊砝碼的裝置，要占用較大的空間。
發(fā)明內(nèi)容
[0005] 針對(duì)以上不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可演示多種駐波現(xiàn)象的駐波演示儀。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案：
[0007] 駐波演示儀，包括：底座、設(shè)置于所述底座上的安裝架、固定于所述安裝架上的調(diào)速電機(jī)，安裝有振動(dòng)體的連接
塊在所述調(diào)速電機(jī)的帶動(dòng)下上下運(yùn)動(dòng)，從而使所述振動(dòng)體的一端發(fā)生振動(dòng)，在振動(dòng)體中產(chǎn)生駐波；所述安裝架上設(shè)置有與所述調(diào)速電機(jī)的電機(jī)軸相連的同步傳動(dòng)件，所述同步傳動(dòng)件包括一對(duì)
傳動(dòng)軸和一對(duì)同步輪，所述同步傳動(dòng)件的傳動(dòng)軸上設(shè)置有
曲柄連桿，所述曲柄連桿的下端與連接塊相連，所述振動(dòng)體設(shè)置于所述連接塊上，所述振動(dòng)體包括橫波振動(dòng)體和縱波振動(dòng)體；所述安裝架上設(shè)置有橫向布置的
導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有可沿所述導(dǎo)軌橫向移動(dòng)的移動(dòng)
定位夾，所述移動(dòng)定位夾夾持所述橫波振動(dòng)體遠(yuǎn)離連接塊的一端。
[0008] 作為本實(shí)用新型駐波演示儀的一種改進(jìn)，所述同步傳動(dòng)件為一對(duì)相互
嚙合的
齒輪，主動(dòng)同步輪安裝在所述調(diào)速電機(jī)的電機(jī)軸上，被動(dòng)同步輪通過(guò)
軸承固定在安裝架上，一根曲柄連桿的上端部與主動(dòng)同步輪的傳動(dòng)輪軸相連，另一根曲柄連桿的上端部與被動(dòng)同步輪的傳動(dòng)輪軸相連。
[0009] 作為本實(shí)用新型駐波演示儀的一種改進(jìn)，所述縱波振動(dòng)體下方懸掛砝碼。
[0010] 作為本實(shí)用新型駐波演示儀的一種改進(jìn)，所述安裝架上設(shè)置有限位塊，所述限位塊位于所述曲柄連桿下方，所述限位塊上設(shè)置有可供所述連接塊穿過(guò)的限位槽。
[0011] 作為本實(shí)用新型駐波演示儀的一種改進(jìn)，所述縱波振動(dòng)體為
彈簧。
[0012] 作為本實(shí)用新型駐波演示儀的一種改進(jìn)，所述橫波振動(dòng)體為彈性軟繩。
[0013] 由以上可知，本實(shí)用新型采用調(diào)速電機(jī)提供不同振動(dòng)頻率，電機(jī)通過(guò)曲柄連桿相連帶動(dòng)連接塊作為波源，將做圓周運(yùn)動(dòng)的電機(jī)軸連接曲柄連桿在豎直方向上投影為
簡(jiǎn)諧振動(dòng)，以該簡(jiǎn)諧振動(dòng)作為駐波的波源，同時(shí)通過(guò)同步傳動(dòng)件進(jìn)行傳動(dòng)，獲取兩個(gè)或多個(gè)可變同頻振源作為不同彈性介質(zhì)駐波波源對(duì)比演示，在連接塊下方可以連接彈簧用于實(shí)現(xiàn)縱駐波演示，連接彈性軟繩實(shí)現(xiàn)橫駐波演示，可進(jìn)行不同彈性介質(zhì)，同種介質(zhì)不同疊加規(guī)律以及不同種類駐波的同時(shí)演示，便于對(duì)比學(xué)習(xí)，克服了現(xiàn)有駐波演示儀需要手工調(diào)節(jié)，教師在演示時(shí)無(wú)法解放雙手進(jìn)行內(nèi)容講解的不足；具有功能多，體積小、造價(jià)低、方便演示的優(yōu)點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
[0014] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明
實(shí)施例或
現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中需要使用的附圖做簡(jiǎn)單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為圖1的俯視圖；
[0017] 圖3為本實(shí)用新型進(jìn)行橫駐波演示的示意圖；
[0018] 圖4為本實(shí)用新型進(jìn)行另一種橫駐波演示的示意圖。
具體實(shí)施方式
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本實(shí)用新型實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的附圖會(huì)不依一般比例做局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。需要說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、清晰地輔助說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。
[0020] 如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的駐波演示儀包括底座1、安裝架2、調(diào)速電機(jī)3、同步傳動(dòng)件4、曲柄連桿5、限位塊6、連接塊7、縱波振動(dòng)體8-1、橫波振動(dòng)體8-2(圖3)、導(dǎo)軌9、移動(dòng)定位夾10及砝碼11。本實(shí)用新型的振動(dòng)體包括縱波振動(dòng)體8-1和橫波振動(dòng)體8-2。
[0021] 安裝架2固定在底座1上，安裝架2上固定有調(diào)速電機(jī)3，調(diào)速電機(jī)3通過(guò)電源線與外部電源(未圖示)相連，以獲取電
力。調(diào)速電機(jī)3的電機(jī)軸與同步傳動(dòng)件4相連，該同步傳動(dòng)件至少包括一對(duì)傳動(dòng)軸和一對(duì)同步輪，本實(shí)施例采用兩個(gè)相互嚙合的齒
輪作為同步輪，齒輪的輪軸為傳動(dòng)軸，主動(dòng)同步輪安裝在調(diào)速電機(jī)3的電機(jī)軸上，被動(dòng)同步輪通過(guò)軸承固定在安裝架2上，當(dāng)調(diào)速電機(jī)3工作時(shí)，可同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)同步輪轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄連桿5的上端部安裝于同步傳動(dòng)件4的傳動(dòng)軸上，即本實(shí)施例中，一根曲柄連桿5的上端部與主動(dòng)同步輪的輪軸(調(diào)速電機(jī)3的電機(jī)軸)相連，另一根曲柄連桿5的上端部與被動(dòng)同步輪的輪軸相連。曲柄連桿5的下端與連接塊7相連，縱波振動(dòng)體8-1設(shè)置于連接塊7上，縱波振動(dòng)體8-1下方可懸掛砝碼11。本實(shí)用新型主動(dòng)同步輪的輪軸可以通過(guò)
聯(lián)軸器與電機(jī)的電機(jī)軸相連，也可以是電機(jī)的電機(jī)軸。
[0022] 為了保證縱波振動(dòng)體8在振動(dòng)時(shí)保持直線運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選的，本實(shí)施例在安裝架2上設(shè)置有限位塊6，限位塊6位于曲柄連桿5下方，限位塊6上加工限位槽6a，連接塊7穿過(guò)該限位槽6a，限位塊6用于限制連接塊7在限位槽6a的空間內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)(圖1中箭頭所示方向)。
[0023] 在安裝架2上設(shè)置有橫向布置的導(dǎo)軌9，導(dǎo)軌9上設(shè)置有可沿導(dǎo)軌9橫向移動(dòng)的移動(dòng)定位夾10。橫波振動(dòng)體8-2與連接塊7相連，移動(dòng)定位夾10用于固定橫波振動(dòng)體8-2遠(yuǎn)離連接塊的一端，當(dāng)移動(dòng)定位夾10位于導(dǎo)軌9上不同
位置時(shí)，可改變橫波振動(dòng)體8-2的長(zhǎng)度或
張力，從而演示不同條件下橫波振動(dòng)體的橫駐波現(xiàn)象。
[0024] 下面結(jié)合圖1和圖3、圖4對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0025] 參照?qǐng)D1，當(dāng)演示縱駐波現(xiàn)象時(shí)，將縱波振動(dòng)體8-1，如彈簧，固定在連接塊7上，在縱波振動(dòng)體8-1下方懸掛砝碼，給縱波振動(dòng)體8-1施與一定的張力，然后開啟調(diào)速電機(jī)3，調(diào)速電機(jī)3通過(guò)傳動(dòng)件帶動(dòng)曲柄連桿5運(yùn)動(dòng)，使連接塊7上下振動(dòng)作為波源，在縱波振動(dòng)體8-1中產(chǎn)生駐波現(xiàn)象。當(dāng)顯示單個(gè)駐波現(xiàn)象時(shí)，可以只在一個(gè)連接塊7上懸掛縱波振動(dòng)體；
當(dāng)需要對(duì)不同物理特性下兩個(gè)振動(dòng)體的縱駐波現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比演示時(shí)，如對(duì)比振動(dòng)體所受的張力不同時(shí)的駐波現(xiàn)象，可在兩個(gè)連接塊7下方都懸掛縱波振動(dòng)體8-1，并掛上不同
質(zhì)量的砝碼，調(diào)速電機(jī)通過(guò)同步傳動(dòng)件同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)曲柄連桿運(yùn)動(dòng)，使連接塊同步振動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)振動(dòng)體同時(shí)產(chǎn)生縱駐波，即可觀察到兩種不同條件下的駐波現(xiàn)象。
[0026] 參照?qǐng)D3，當(dāng)演示橫駐波時(shí)，將橫波振動(dòng)體8-2，如彈性軟繩的一端固定在連接塊7上，繩子的另一端固定在移動(dòng)定位夾10上，此
時(shí)移動(dòng)定位夾10位于導(dǎo)軌9的外側(cè)端部，固定好后，開啟調(diào)速電機(jī)3，調(diào)速電機(jī)3帶動(dòng)曲柄連桿5運(yùn)動(dòng)，并使繩子的一端進(jìn)行上下振動(dòng)，在繩中形成駐波；當(dāng)需要觀察不同長(zhǎng)度或不同張力的繩子的駐波現(xiàn)象時(shí)，可通過(guò)改變移動(dòng)定位夾10的位置，或者使移動(dòng)定位夾10夾持繩子的不同位置(圖4)實(shí)現(xiàn)。
[0027] 本實(shí)用新型采用曲柄連桿將電機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，通過(guò)設(shè)置同步傳動(dòng)件，使電機(jī)可同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)振動(dòng)體進(jìn)行振動(dòng)，方便對(duì)比演示不同條件下的駐波現(xiàn)象，而且采用調(diào)速電機(jī)為振動(dòng)源提供動(dòng)力，可以根據(jù)需求改變振動(dòng)的頻率，本實(shí)用新型具有不僅可以演示橫駐波現(xiàn)象，也可以演示縱駐波現(xiàn)象，不同彈性介質(zhì)材質(zhì)駐波
波形對(duì)比，以及圓周運(yùn)動(dòng)與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，而且可以通過(guò)改變條件形象直觀演示各種駐波現(xiàn)象的優(yōu)點(diǎn)。
[0028] 以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行
修改或者等同替換，而未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的
權(quán)利要求范圍之中。例如，前述實(shí)施例中的同步傳動(dòng)件采用相互嚙合的齒輪，但也可以采用皮帶及皮帶輪實(shí)現(xiàn)同步傳動(dòng)，或者摩擦輪等；底座和安裝架可以是分體結(jié)構(gòu)，也可以是一體式設(shè)計(jì)，諸如此等改變以及等效變換均應(yīng)包含在權(quán)利要求所述的范圍之內(nèi)。
