專利名稱：描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，具體說是一種描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
人教課標(biāo)版選修3-4物理教材簡諧運(yùn)動一節(jié)中，設(shè)計(jì)了二個“做一做”實(shí)驗(yàn)，一個是用數(shù)碼相機(jī)和計(jì)算機(jī)繪制豎直方向上彈簧振子的運(yùn)動圖象，另一個是用傳感器和計(jì)算機(jī)描繪氣墊導(dǎo)軌在水平方向上做簡諧運(yùn)動的圖象。這兩個實(shí)驗(yàn)應(yīng)用計(jì)算機(jī)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)分析可靠，精確度較高，極大地豐富了實(shí)驗(yàn)的手段，提高了實(shí)驗(yàn)可信度。然而，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)由于豎直方向的彈簧振子在振動過程中不停旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致用數(shù)碼相機(jī)和計(jì)算機(jī)繪制出的運(yùn)動圖象偏差較大；同時在廣大農(nóng)村特別是邊遠(yuǎn)地區(qū)學(xué)校中，由于缺少氣墊導(dǎo)軌和位移傳感器，第二個實(shí)驗(yàn)根本無法完成；而實(shí)驗(yàn)室中僅有水平彈簧振子在振動時與滑桿間摩擦太大，振動不了幾下就停止下來，給學(xué)生的印象不夠深刻。即使在條件相對優(yōu)越的城市中學(xué)中，具體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時，用上述器材也無法實(shí)時描繪出彈簧振子運(yùn)動的軌跡圖；采用攝像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)照相后再輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的辦法，總給學(xué)生一種不夠真實(shí)貼切的感覺，不少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后仍然對計(jì)算機(jī)處理的圖象存在一定疑問。為解決上述實(shí)驗(yàn)中存在的問題，盡量使學(xué)生在初次接觸簡諧運(yùn)動時，有必要對豎直方向上的彈簧振子進(jìn)行改進(jìn)，使之在振動過程中能夠直接描繪出彈簧振子在不同時刻運(yùn)動的軌跡。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠直觀、精確的描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備， 能夠?qū)崟r描繪出彈簧振子在不同時刻運(yùn)動軌跡。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案本實(shí)用新型所述的描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括框架、通過彈簧懸吊在框架上的振子，其特征在于框架上設(shè)置有水平方向的滑軌，滑軌上安裝有感應(yīng)畫板，感應(yīng)畫板通過傳動機(jī)構(gòu)與驅(qū)動電機(jī)傳動連接；所述振子上朝向感應(yīng)畫板的一面固定安裝有畫筆，振子的兩側(cè)設(shè)置有掛耳，所述掛耳套裝在定位線上，定位線垂直安裝在框架上。所述滑軌包括固定安裝在框架上端的上凹槽和固定安裝在框架下端的下凹槽，感應(yīng)畫板的上下兩端分別安裝有滑輪，該滑輪分別安裝在上凹槽或下凹槽中。采用上述技術(shù)方案，該描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備器材簡單、制作容易、效果明顯，能夠直觀、精確、實(shí)時地描述簡諧運(yùn)動軌跡，解決了長期以來在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不能直接畫出簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)難題。
圖1是本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1實(shí)施例的左視圖。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，本實(shí)用新型所述的描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括框架1、通過彈簧2懸吊在框架1上的振子3，框架1采用鋁合金型材或者其他材料拼合而成的矩形框架結(jié)構(gòu)，用于支撐其他各部分零件。框架1上設(shè)置有水平方向的滑軌4，所述滑軌4包括固定安裝在框架1上端的上凹槽和固定安裝在框架1下端的下凹槽。在滑軌4上安裝有感應(yīng)畫板5，感應(yīng)畫板5的上下兩端安裝有滑輪9，該滑輪9分別安裝在上凹槽或下凹槽中。當(dāng)然，感應(yīng)畫板5與滑軌4之間也可以采用其他形式的滑軌連接，如燕尾槽連接等等，只要能夠支撐感應(yīng)畫板5使其保持垂直并能夠在滑軌4上來回移動即可。感應(yīng)畫板5通過傳動機(jī)構(gòu)與驅(qū)動電機(jī)6傳動連接，該傳動機(jī)構(gòu)可以有能多種形式，如螺紋螺桿連接、皮帶連接、鏈條連接等等，采用螺紋螺桿連接的時候，在感應(yīng)畫板5上固定安裝一個螺帽，螺帽中安裝螺桿，螺桿的一端通過聯(lián)軸器連接到驅(qū)動電機(jī)的輸出軸上。采用皮帶或者鏈條連接的時候，需要在感應(yīng)畫板5上安裝可轉(zhuǎn)動的皮帶輪或者鏈輪，并通過傳動皮帶或者鏈條與安裝在驅(qū)動電機(jī)上的皮帶輪或者鏈輪連接。所述振子3上朝向感應(yīng)畫板5的一面固定安裝有畫筆7，畫筆7與感應(yīng)畫板5靠近的時候可以在畫板上留下印記，可以采用磁性畫板配合磁性筆，也可以采用電子感應(yīng)裝置。 振子3的兩側(cè)設(shè)置有掛耳10，該掛耳10可以采用金屬圈焊接在振子3的兩側(cè)，也可以直接在振子3的兩側(cè)鉆孔而成。所述掛耳套裝在定位線8上，定位線8采用牢固的細(xì)鐵絲制成。 定位線8的上下兩段固定在框架1上，使定位線8保持垂直。為了便于調(diào)整振子3與感應(yīng)畫板5之間的距離，還可以將定位線8的上端和彈簧2的懸掛點(diǎn)均固定在一塊上滑板上，并將該上滑板固定連接在框架1上，這樣通過調(diào)整上滑板的位置就可以調(diào)整振子3與感應(yīng)畫板5之間的距離。至于上滑板在框架1上的位置調(diào)整，可以有很多種方法，如長孔螺栓安裝法、滑塊滑槽安裝法等等，在此不一一敘述。當(dāng)然，調(diào)整上滑板位置的時候，應(yīng)該對應(yīng)地調(diào)整定位線8下端的安裝位置，以便使定位線8保持垂直。實(shí)驗(yàn)時，首先調(diào)節(jié)好振子3與感應(yīng)畫板5間的距離，使之距離適宜即畫筆7既不與感應(yīng)畫板5相接觸，又不間隔太遠(yuǎn)，以恰好能夠留下痕跡為宜。然后啟動電機(jī)，讓電動機(jī)牽引感應(yīng)畫板5在滑軌4上勻速滑動；將豎直方向的振子3向下拉動一小段距離，然后放手，讓其自由振動；伴隨著振子3的振動，固定在振子3上的畫筆7就在感應(yīng)畫板5上畫下清晰的簡諧運(yùn)動軌跡。
權(quán)利要求1.描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括框架(1)、通過彈簧(2)懸吊在框架(1)上的振子(3)，其特征在于框架(1)上設(shè)置有水平方向的滑軌(4)，滑軌(4)上安裝有感應(yīng)畫板 (5)，感應(yīng)畫板(5)通過傳動機(jī)構(gòu)與驅(qū)動電機(jī)(6)傳動連接；所述振子(3)上朝向感應(yīng)畫板 (5)的一面固定安裝有畫筆(7)，振子(3)的兩側(cè)設(shè)置有掛耳(10)，所述掛耳(10)套裝在定位線(8)上，定位線(8)垂直安裝在框架(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述滑軌(4)包括固定安裝在框架(1)上端的上凹槽和固定安裝在框架(1)下端的下凹槽，感應(yīng)畫板(5)的上下兩端分別安裝有滑輪(9)，該滑輪(9)分別安裝在上凹槽或下凹槽中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，具體說是一種描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。包括框架、通過彈簧懸吊在框架上的振子，其特征在于框架上設(shè)置有水平方向的滑軌，滑軌上安裝有感應(yīng)畫板，感應(yīng)畫板通過傳動機(jī)構(gòu)與驅(qū)動電機(jī)傳動連接；所述振子上朝向感應(yīng)畫板的一面固定安裝有畫筆，振子的兩側(cè)設(shè)置有掛耳，所述掛耳套裝在定位線上，定位線垂直安裝在框架上。該描述簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備器材簡單、制作容易、效果明顯，能夠直觀、精確、實(shí)時地描述簡諧運(yùn)動軌跡，解決了長期以來在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不能直接畫出簡諧運(yùn)動軌跡的實(shí)驗(yàn)難題。
文檔編號G09B23/10GK202183187SQ20112030434
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月21日
發(fā)明者姜建偉 申請人:姜建偉