[实用新型]基于阻尼振动的振幅渐减函数图像绘制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数学教具，具体的说，涉及的是：绘制振幅逐渐减小的正弦函数图像的教具。

背景技术

    数学教学中常常涉及三角函数图像的绘制，比如绘制正弦函数图像，再比如绘制余弦函数图像，教学中也需要在竖直面（比如黑板）绘制振幅逐渐减小的正弦函数图像，徒手不便于绘制该图像，而且，徒手绘制该图像，导致后期的分析、绘图不够准确，甚至出现结论和图像不一致的情况。所以，教学中需要这样一种装置：能准确绘制振幅逐渐减小的正弦函数图像。

实用新型内容

为了弥补现有教具的不足,本实用新型提出一种基于阻尼振动的振幅渐减函数图像绘制装置，该装置可以准确绘制振幅逐渐减小的正弦（或者余弦）函数图像。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：基于阻尼振动的振幅渐减函数图像绘制装置，包括水平杆、竖直杆、弹簧、重物、笔，其特征是：水平杆的一端和竖直杆的一端固定连接，且水平杆和竖直杆垂直，水平杆固定连接弹簧的一端，且弹簧呈竖直方向，弹簧的另一端不仅固定连接一个重物，而且连接一支笔，且笔杆呈水平方向，且笔的书写端略突出水平杆和竖直杆所确定的平面，竖直杆在和笔同一水平高度的位置有一个小孔。

本实用新型的有益效果是：能准确绘制振幅逐渐减小的正弦函数图像，该教具是教学的有益补充。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型侧视图。

图中1-水平杆，2-竖直杆，3-弹簧，4-笔，5-重物，6-小孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的设计和使用进一步说明。

参见附图1，采用木条制作水平杆1和竖直杆2，把水平杆1的一端和竖直杆2一端固定连接，比如采用榫接，或者采用胶结，而且，水平杆1和竖直杆2垂直。水平杆1的长度可以采用30cm，竖直杆2的高度可以采用60cm。

水平杆1固定连接弹簧3的一端，且弹簧3呈竖直方向。弹簧3可以用螺丝钉固定在木制的水平杆1。

在弹簧3的另一端（也就是弹簧3的下端）固定连接一个重物5，并且在弹簧3的下端固定连接一个笔4，并且笔4的笔杆呈水平方向，笔4可以用记号笔，也可以用粉笔，笔4可以绑在弹簧3的下端，也可以用胶固定在弹簧3的下端。且笔4的书写端略突出水平杆1和竖直杆2所确定的平面。

竖直杆2在和笔4同一水平高度的位置有一个小孔6。小孔6的直径可以在0.5cm至2cm之间，优选直径1cm。

弹簧3可以采用直径为2cm、原长为30cm、劲度系数（也称为弹性系数）为20N/m的弹簧，重物5可以采用0.2kg的铁板。

参见附图2，是本实用新型的侧视图（为使图简洁，没有绘出小孔6），附图2意在说明以下两点，第一：笔4的书写端略突出水平杆1和竖直杆2所确定的平面。第二：重物5为板状。

由动力学知识可以知道：理想状况时，竖直面上的弹簧振子做等幅的简谐运动，简谐运动的图像为正弦（或者称余弦）函数图像。实际情况是：竖直面上的弹簧振子做振幅逐渐减小的振动，其图像为振幅逐渐减小的正弦（或者称为余弦）函数图像。

利用此规律，很容易理解本实用新型的使用方法：第一步，在黑板上绘制一条水平线，第二步，把本实用新型靠在黑板上，且水平杆1和竖直杆2靠着黑板面，并且使竖直杆2呈竖直位置（同时水平杆1呈水平位置），且透过小孔6可以看到在黑板上绘制的水平线，第三步，用手把重物5竖直向下拉动一定距离，比如拉动10cm，此时，笔4的书写端和黑板有接触且有压力，第四步，释放重物5，重物5开始做振动，第五步，沿着水平方向匀速推动本实用新型，在推动过程中，保持竖直杆2仍然处于竖直位置，且透过小孔6总能看到黑板上的绘制的水平线。由此，笔4的书写端就在黑板上准确的绘制出振幅逐渐减小的正弦（也可以称为余弦）函数图像。

由此可见，小孔6的作用是确定推动过程中，振动的平衡位置总在一条直线上。

因为实际情况下，重物5做的是阻尼振动，又因为笔4和黑板之间有一定的阻力（也可称为阻尼），所以，振幅衰减，在重物5振动振幅衰减的过程中，水平推动本实用新型，就可以在黑板上绘制出振幅逐渐减小的函数图像，从而解决本实用新型要解决的技术问题。