[发明专利]一种新型简谐振动演示仪

摘要

本发明公开了一种简谐振动演示仪，包括图像分析系统、旋转矢量分析系统、周期分析系统；其中图像分析系统用于绘制简谐振动的正弦函数图像，旋转矢量分析系统用于对简谐振动进行旋转矢量分析，周期分析系统用于精确计算简谐振动的运动周期；图像分析系统包括展示台、气垫导轨、弹簧振子装置、图像绘制装置，气垫导轨通过支架悬空设置于展示台之上，弹簧振子装置平行设置于气垫导轨的上方，图像绘制装置设置于气垫导轨的下方。本发明不仅可以定性演示简谐振动的运动图像以及简谐振动的旋转矢量分析法，还能定量计算出简谐振动的周期，以及定量讨论影响简谐振动周期的物理参量。

主权项

一种新型简谐振动演示仪，其特征在于:包括图像分析系统、旋转矢量分析系统、周期分析系统；所述图像分析系统用于绘制简谐振动的正弦函数图像，所述图像分析系统包括展示台(110)、气垫导轨(120)、弹簧振子装置(130)、图像绘制装置(140)，所述气垫导轨(120)通过支架(150)悬空设置于展示台(110)之上，所述弹簧振子装置(130)平行设置于气垫导轨(120)的上方，所述弹簧振子装置(130)包括弹簧(131)和滑块(132)，所述气垫导轨(120)的一端垂直设置一固定件(121)，所述弹簧(131)的一端固定于固定件(121)上，另一端与滑块(132)连接，所述气垫导轨(120)的一侧连接有气泵(122)，所述气泵(122)用于调节气垫导轨(120)的气体流量，使滑块(132)悬浮于气垫导轨(120)上；在外力作用下，弹簧(131)带动滑块(132)沿气垫导轨(120)进行简谐振动；所述图像绘制装置(140)设置于气垫导轨(120)的下方并与弹簧振子装置(130)同步运动，所述滑块(132)的下表面设置有放电针(160)，所述放电针(160)垂直指向图像绘制装置(140)，所述放电针(160)通过导线连接有电磁打点计时器(170)；所述旋转矢量分析系统用于对弹簧振子装置(130)的简谐振动进行旋转矢量分析，所述旋转矢量分析系统包括承光板(210)、圆形转盘(220)、直流电机以及挡光片组件，所述承光板(210)垂直设置于展示台(110)上，且圆形转盘(220)、气垫导轨(120)位于承光板(210)的同一侧，所述圆形转盘(220)通过高度调节装置设置于展示台(110)的表面，所述直流电机设置在圆形转盘(220)内部且与圆形转盘(220)的转轴同轴连接，所述挡光片组件包括挡光片A(231)和挡光片B(232)，其中挡光片A(231)相切设置于圆形转盘(220)的边缘，挡光片B(232)设置于滑块(132)的边缘；所述周期分析系统包括由光电门(310)和数字计时器(320)组成的计时装置，所述计时装置设置有两套，其中，一个光电门(310)设置于挡光片A(231)的运动轨迹上，另一个光电门(310)设置于挡光片B(232)的运动轨迹上，分别用于记录圆形转盘(220)的转动周期和滑块(132)的振动周期。