一种简谐运动的实验装置的制作方法

本技术属于物理教学，具体地说，涉及一种简谐运动的实验装置。

背景技术：

1、简谐运动是一种物体的位移与时间关系呈现正弦函数规律的运动方式，物体运动产生的位移随着时间的变换沿着正弦函数曲线的轨迹进行，在物理教学技术领域中，由于正弦函数较为抽象，需要具体的实验装置向学生展示其运动规律，因此，简谐运动的实验装置在物理教学中尤为重要。

2、目前，在教学中，为了更为清楚展示正弦函数的简谐运动，采用的实验装置为弹簧振子与导轨相配合使用，导轨上滑动装配有弹簧振子，并且弹簧振子上装配有弹簧，拉动弹簧振子使得弹簧拉伸，释放弹簧振子后弹簧振子在导轨上运动，虽然该运动方式也是简谐运动，但是弹簧振子与导轨之间的摩擦力导致能量损耗，能量衰减以后弹簧振子趋向停止。为了解决该能量损耗的问题，中国实用新型专利cn203733378u公开了一种简谐运动演示仪，该演示仪采用了单摆的运动方式用于展示简谐运动，该演示仪包括支架、单摆、底座和实验板，单摆通过吊线悬挂在支架上，单摆为锥形结构，并且剪短设置有点光源，底座上设置有滚筒，滚筒通过电机匀速转动，实验板设置在滚筒上，由于滚筒匀速转动进而可以带动实验板匀速移动，在实验板上阵列排布有发光二极管，单摆在摆动的时候点光源照射到实验板上可以使得发光二极管发亮，从而显示出清楚的曲线轨迹，从而产生生动的实验形象。该演示仪通过单摆的摆动产生简谐运动从而能够生动的展示出来，解决了现有技术中弹簧振子由于摩擦力导致能量衰减从而停止运动的问题，但是，该演示仪在实际的使用中采用的单摆摆动，而单摆在摆动的过程中也有与空气的摩擦力，能量也存在衰减的情况，最终单摆还是趋向静止。

3、因此，现有技术中的实验装置作简谐运动的时候存在能量损耗的情况，无法长时间稳定的产生简谐运动的效果，因此，设计一种能够长时间进行简谐运动的实验装置在物理教学中较为重要。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

2、为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

3、一种简谐运动的实验装置，包括工作台，工作台的表面设置有框架，框架与工作台之间转动设置有转动轴以及平行于转动轴的导向组件，转动轴上固定连接有圆盘，圆盘以倾斜的状态装配在转动轴上，导向组件上滑动装配有位移采集器，位移采集器与圆盘之间接触，圆盘跟随转动轴转动可以驱使位移采集器在导向组件上作上下运动。

4、优选地，上述的实验装置中，位移采集器通过接触组件与圆盘接触，接触组件包括连接杆，连接杆的一端装配在位移采集器上，且连接杆的另一端与圆盘接触。

5、优选地，上述的实验装置中，连接杆的另一端还转动连接有滚轮，位移采集器通过连接杆与滚轮的相互配合与圆盘接触。

6、优选地，上述的实验装置中，连接杆的长度可调节，用于调整连接杆与圆盘之间的接触位置。

7、优选地，上述的实验装置中，连接杆包括转动套筒以及螺纹杆，靠近位移采集器的一侧螺纹杆一端螺纹旋入在转动套筒中，且另一端转动装配在位移采集器上，靠近圆盘一侧的螺纹杆一端螺纹旋入在转动套筒中，且另一端与滚轮转动连接。

8、优选地，上述的实验装置中，位移采集器还装配有弹性件，弹性件一端装配在位移采集器上，且另一端与工作台连接，弹性件可以拉动位移采集器沿着导向组件向下移动。

9、优选地，上述的实验装置中，弹性件为弹簧或橡胶带中的一种。

10、优选地，上述的实验装置中，导向组件为圆形杆状结构，位移采集器套设在圆形杆状结构的导向组件上并且可以沿着圆形杆状结构的导向组件的长度方向滑动。

11、优选地，上述的实验装置中，导向组件为方形结构，位移采集器套设在方形结构的导向组件上并且可以沿着方形结构的导向组件的长度方向滑动。

12、优选地，上述的实验装置中，导向组件表面开设有滑轨，位移采集器上装配有滑轮，位移采集器通过滑轮与滑轨的相互配合装配在导向组件上。

13、相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

14、(1)本实用新型中的实验装置，包括转动轴以及以倾斜状态设置在转动轴上的圆盘，另外，该装置还包括位移采集器，位移采集器装配在导向组件上，位移采集器通过接触组件与圆盘接触，当圆盘在转动的时候可以驱使位移采集器沿着导向组件的长度方向运动并采集位移，该位移与时间的关系即为正弦函数的简谐运动动作，本实用新型中的实验装置通过电机工作驱使圆盘转动，解决了现有技术中能量衰减导致简谐运动停止的问题发生。

15、(2)本实用新型中的实验装置中，位移采集器与圆盘接触的接触组件包括连接杆以及滚轮，滚轮的设置保障了圆盘转动带动位移采集器移动的顺滑，避免了位移采集器移动中存在卡顿的情况导致结果不准确的问题发生，另外，本实用新型中的接触组件中的连接杆的长度还可以调节，通过调整连接杆的长度可以调整位移采集器与圆盘接触的位置，进而能够调整简谐运动中正弦函数的波峰波谷的大小，从而更为形象的展示简谐运动中位移与时间的关系。

16、(3)本实用新型中的实验装置通过电机工作驱使圆盘转动产生简谐运动，通过调整电机的转速也可以调节简谐运动中正弦函数的频率，更为形象的展示简谐运动与时间的函数关系，便于学习，另外，本实用新型中的实验装置中的导向组件与位移采集器可以采用滑动装配，也可以采用滑轮与滑轨的配合从而降低了位移采集器与导向组件的摩擦力大小，可以调高实验装置中产生简谐运动的准确性，保障了教学目标的实现。

技术特征：

1.一种简谐运动的实验装置，包括工作台(100)，工作台(100)的表面设置有框架，框架与工作台(100)之间转动设置有转动轴(103)以及平行于转动轴(103)的导向组件(105)，其特征在于，转动轴(103)上固定连接有圆盘(104)，圆盘(104)以倾斜的状态装配在转动轴(103)上，导向组件(105)上滑动装配有位移采集器(200)，位移采集器(200)与圆盘(104)之间接触，圆盘(104)跟随转动轴(103)转动可以驱使位移采集器(200)在导向组件(105)上作上下运动。

2.根据权利要求1所述的简谐运动的实验装置，其特征在于，位移采集器(200)通过接触组件(201)与圆盘(104)接触，接触组件(201)包括连接杆(201a)，连接杆(201a)的一端装配在位移采集器(200)上，且连接杆(201a)的另一端与圆盘(104)接触。

3.根据权利要求2所述的简谐运动的实验装置，其特征在于，连接杆(201a)的另一端还转动连接有滚轮(201b)，位移采集器(200)通过连接杆(201a)与滚轮(201b)的相互配合与圆盘(104)接触。

4.根据权利要求3所述的简谐运动的实验装置，其特征在于，连接杆(201a)的长度可调节，用于调整连接杆(201a)与圆盘(104)之间的接触位置。

5.根据权利要求4所述的简谐运动的实验装置，其特征在于，连接杆(201a)包括转动套筒(201a-1)以及螺纹杆(201a-2)，靠近位移采集器(200)的一侧螺纹杆(201a-2)一端螺纹旋入在转动套筒(201a-1)中，且另一端转动装配在位移采集器(200)上，靠近圆盘(104)一侧的螺纹杆(201a-2)一端螺纹旋入在转动套筒(201a-1)中，且另一端与滚轮(201b)转动连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的简谐运动的实验装置，其特征在于，位移采集器(200)还装配有弹性件(202)，弹性件(202)一端装配在位移采集器(200)上，且另一端与工作台(100)连接，弹性件(202)可以拉动位移采集器(200)沿着导向组件(105)向下移动。

7.根据权利要求6所述的简谐运动的实验装置，其特征在于，弹性件(202)为弹簧或橡胶带中的一种。

8.根据权利要求1所述的简谐运动的实验装置，其特征在于，导向组件(105)为圆形杆状结构，位移采集器(200)套设在圆形杆状结构的导向组件(105)上并且可以沿着圆形杆状结构的导向组件(105)的长度方向滑动。

9.根据权利要求1所述的简谐运动的实验装置，其特征在于，导向组件(105)为方形结构，位移采集器(200)套设在方形结构的导向组件(105)上并且可以沿着方形结构的导向组件(105)的长度方向滑动。

10.根据权利要求9所述的简谐运动的实验装置，其特征在于，导向组件(105)表面开设有滑轨，位移采集器(200)上装配有滑轮，位移采集器(200)通过滑轮与滑轨的相互配合装配在导向组件(105)上。

技术总结本技术公开了一种简谐运动的实验装置，解决了现有技术中简谐运动实验装置存在能量衰减导致无法保持长时间简谐运动的问题，该实验装置包括工作台以及框架，在框架上装配有转动轴以及导向组件，转动轴上以倾斜的状态装配有圆盘，导向组件上装配有位移采集器，位移采集器通过接触组件与圆盘之间接触，当圆盘转动的时候可以通过接触组件带动位移采集器在导向组件上下移动从而采集位移，即为正弦函数的简谐运动关系，本技术中的接触组件的长度可调节，进而能够调整位移采集器与圆盘之间的接触的位置，从而调整了正弦函数的波峰与波谷大小，本技术中的实验装置通过改变转动轴的转速也可以调整正弦函数的频率，保障了简谐运动的展示效果。技术研发人员：付正光,杨怀明受保护的技术使用者：合肥市庐阳高级中学技术研发日：20231020技术公布日：2024/5/10