新型共振教學(xué)演示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物理現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)儀器，具體涉及一種新型共振教學(xué)演示器。
【背景技術(shù)】
[0002]在中學(xué)物理課本中講“共振的應(yīng)用和防止”的基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，利用一個(gè)例子在18世紀(jì)中葉，一隊(duì)士兵在指揮官的口令下，邁著威武雄壯、整齊劃一的步伐，通過(guò)法國(guó)昂熱市一座大橋，快走到橋中間時(shí)，橋梁突然發(fā)生強(qiáng)烈的顫動(dòng)并且最終斷裂坍塌，造成許多官兵和市民落入水中喪生；后經(jīng)調(diào)查，造成這次慘劇的罪魁禍?zhǔn)?，正是共振！因?yàn)榇箨?duì)士兵齊步走時(shí)，產(chǎn)生的一種頻率正好與大橋的固有頻率一致，使橋的振動(dòng)加強(qiáng)，當(dāng)它的振幅達(dá)到最大限度直至超過(guò)橋梁的抗壓力時(shí)，橋就斷裂了。
[0003]所以后來(lái)許多國(guó)家的軍隊(duì)都有這么一條規(guī)定:大隊(duì)人馬過(guò)橋時(shí)，要改齊步走為便步走；這說(shuō)明共振的危害，目前實(shí)驗(yàn)室演示共振利用的是音叉和小球擺動(dòng)，效果不明顯，也就是說(shuō)中學(xué)實(shí)驗(yàn)室到目前沒(méi)有直觀的演示共振現(xiàn)象的儀器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種新型共振教學(xué)演示器，其填補(bǔ)了中學(xué)實(shí)驗(yàn)室到目前沒(méi)有直觀的演示共振現(xiàn)象的儀器空白，直觀而富有趣味性，有效地為中學(xué)生演示共振現(xiàn)象，使其印象深刻，達(dá)到教學(xué)目的和效果。
[0005]本發(fā)明根據(jù)共振原理做了聲音震碎玻璃杯的實(shí)驗(yàn)一一利用揚(yáng)聲器發(fā)出聲音頻率和燒杯的固有頻率相同或接近燒杯震碎，演示物理教學(xué)中學(xué)生難以理解的共振現(xiàn)象；該儀器由音頻信號(hào)源、音頻放大器、揚(yáng)聲器組合一塊，操作簡(jiǎn)單、使用方便，演示直觀驚人，創(chuàng)新和改進(jìn)了中學(xué)共振教學(xué)演示教學(xué)儀器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種新型共振教學(xué)演示器，是一種物理現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)儀器，包括一木質(zhì)底座，木質(zhì)底座上設(shè)置一平臺(tái)和固定的支架1、放置的支架2，平臺(tái)上放置依次連接的音頻信號(hào)源、音頻放大器、揚(yáng)聲器，支架2上放置玻璃杯；揚(yáng)聲器的發(fā)聲口對(duì)住玻璃杯的上部，當(dāng)音頻信號(hào)源發(fā)出音頻信號(hào)通過(guò)放大器后，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響，其聲響(頻率)等于玻璃杯的固有頻率時(shí)，其玻璃杯產(chǎn)生共振(震碎)。
[0007]優(yōu)選的，一種新型共振教學(xué)演示器所述，一平臺(tái)和木質(zhì)底座固定連接且固定的高度，支架(4)是高度可變可更換的。
[0008]優(yōu)選地，一種新型共振教學(xué)演示器所述:低頻信號(hào)源采用DF1631數(shù)字信號(hào)源。
[0009]優(yōu)選地，一種新型共振教學(xué)演示器所述:功放機(jī)采用兩只LM1875功放集成管組成、使用40 W電源變壓器、四只二極管橋式整流、兩只4700 μ F/50 V電解電容濾波組成正負(fù)26電源使功放機(jī)工作，功放機(jī)能輸出30W不失真功率。
[0010]較優(yōu)選地，一種新型共振教學(xué)演不器所述:揚(yáng)聲器為25W8 Ω號(hào)筒式揚(yáng)聲器。
[0011]較選地，一種新型共振教學(xué)演示器所述:底座為50X30X2cm高壓木質(zhì)材料做成。
[0012]優(yōu)選地，一種新型共振教學(xué)演示器所述:支架I采用寬3cm的鍍鋅鐵皮做成八字形的，一端固定在底座上一端固定高音揚(yáng)聲器。
[0013]更優(yōu)選地，支架2采用優(yōu)質(zhì)泡沫做成長(zhǎng)方體形狀，高度為18cm和16cm，玻璃杯為250ml、500 ml 的燒杯。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種新型共振教學(xué)演示器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖1標(biāo)記:1_木質(zhì)底座，2-木質(zhì)平臺(tái)，3-支架I，4-支架2，5-音頻信號(hào)源，6_音頻放大器，7-揚(yáng)聲器，8-玻璃杯。
[0016]]
【具體實(shí)施方式】
參見(jiàn)圖1 一種新型共振教學(xué)演示器，包括一木質(zhì)底座(1)，其特征在于木質(zhì)底座(I)上設(shè)置一平臺(tái)(2)和固定的支架(3)、放置的支架(4)，支架(3)上固連接揚(yáng)聲器(7)，支架4上放置玻璃杯(8)，還包括平臺(tái)(2)上放置依次電連接的音頻信號(hào)源(5)、音頻放大器(6)、揚(yáng)聲器(7)，揚(yáng)聲器(7)的發(fā)聲口和玻璃杯(8)相距5mm且對(duì)住玻璃杯(8)的上部。
[0017]木質(zhì)底座(I)選用厚度為2cm的55X30cm的長(zhǎng)方形高壓成品木質(zhì)板，平臺(tái)(2)選用木質(zhì)做成固定于底座左側(cè)，支架(3)采用寬3cm的鍍鋅鐵皮做成，一端固定在底座上一端固定揚(yáng)聲器；支架(4)采用優(yōu)質(zhì)泡沫做成長(zhǎng)方體形狀，高度為18cm和16cm，玻璃杯選用250 ml,500 ml燒杯，低頻信號(hào)源采用DF1631數(shù)字信號(hào)源，功放機(jī)采用兩塊LM1875功放集成塊組成、使用40 W電源變壓器、四只1N4001 二極管橋式整流、兩只4700 yF/50 V電解電容濾波組成正負(fù)26V電源使功放塊工作，組裝的功放機(jī)能輸出30W不失真功率；揚(yáng)聲器為25W8 Ω號(hào)筒式。
[0018]工作原理:該實(shí)驗(yàn)把音頻信號(hào)源、音頻放大器放在同一平臺(tái)上，音頻放大器輸出端連接揚(yáng)聲器，學(xué)生可看見(jiàn)儀器的連接和工作過(guò)程，演示直觀，粗調(diào)音頻信號(hào)源的頻率信號(hào)通過(guò)音頻放大器揚(yáng)聲器可以發(fā)出不同的聲響，當(dāng)頻率低時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出轟轟沉悶的聲音，頻率高時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出清亮還可刺耳的聲響；這樣的聲響不同是物體每秒的震動(dòng)頻率不同產(chǎn)生的原因，在演示中音頻信號(hào)源代替了物體的震動(dòng)產(chǎn)生聲響。
[0019]任何物體都有它的固有頻率，當(dāng)外界的震動(dòng)頻率接近和等于其物體的固有頻率時(shí)即發(fā)生一同震動(dòng)一一共振；250ml、500ml的玻璃杯固有頻率在800—1200赫茲，音頻信號(hào)源的頻段開(kāi)關(guān)撥至800— 1200赫茲范圍，在此慢慢的調(diào)節(jié)頻率旋鈕，輸出的音頻信號(hào)通過(guò)音頻放大器放大，發(fā)聲的聲響作為外界激勵(lì)，使燒杯作受迫振動(dòng)，當(dāng)音頻信號(hào)源的頻率調(diào)到一定值時(shí)揚(yáng)聲器的聲響，接近或等于玻璃杯的固有頻率使玻璃杯震動(dòng)破碎，從而實(shí)現(xiàn)共振現(xiàn)象。在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，首先通過(guò)調(diào)節(jié)音頻信號(hào)源的頻率通過(guò)揚(yáng)聲器的聲音，使燒杯的振幅達(dá)到最大。再通過(guò)調(diào)節(jié)功放機(jī)的功率是揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音功率增大，而使燒杯突然破裂，實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)揚(yáng)聲器的頻率接近和等于燒杯的固有頻率時(shí)，共振才會(huì)發(fā)生。
[0020]工作中，把250ml或500ml燒杯放在支架(4)上，調(diào)整支架(4)使燒杯的三分之二處與揚(yáng)聲器的筒口位于同一水平線上，并用雙面膠把燒杯和支架(4)粘緊。打開(kāi)音頻信號(hào)源和音頻放大器的電源開(kāi)關(guān)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)音頻放大器音量調(diào)節(jié)器使揚(yáng)聲器發(fā)出一定的音頻聲響，可把音頻放大器輸出功率調(diào)節(jié)小一些，配合調(diào)節(jié)音頻信號(hào)源的調(diào)節(jié)器使音頻信號(hào)源的頻率接近和等于燒杯的固有頻率，觀察燒杯有輕微的震動(dòng)，在調(diào)節(jié)功放機(jī)的電位器增大揚(yáng)聲器的輸出功率，玻璃杯即可震碎。
[0021]當(dāng)然，對(duì)于不同品牌燒杯它的固有頻率是不相同的，即是同一型號(hào)同一容量的燒杯固有頻率也是不相同的，但都在800—1200赫茲范圍之內(nèi)，只要細(xì)心調(diào)節(jié)都能震碎。
[0022]本發(fā)明根據(jù)共振原理做了聲音震碎玻璃杯的實(shí)驗(yàn)一一利用揚(yáng)聲器發(fā)出聲音頻率和燒杯的固有頻率相同或接近燒杯震碎，演示物理教學(xué)中學(xué)生難以理解的共振現(xiàn)象；該儀器由音頻信號(hào)源、音頻放大器、揚(yáng)聲器組合一塊，操作簡(jiǎn)單、使用方便，演示直觀而富有趣味性，使其印象深刻，達(dá)到了應(yīng)有的教學(xué)目的和效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型共振教學(xué)演示器，包括一木質(zhì)底座(I )，其特征在于木質(zhì)底座(I)上設(shè)置一平臺(tái)(2)和固定的支架(3)、放置的支架(4)，支架(3)上固連接揚(yáng)聲器(7)，支架4上放置玻璃杯(8)，還包括平臺(tái)(2)上放置依次電連接的音頻信號(hào)源(5)、音頻放大器(6)、揚(yáng)聲器(7)，揚(yáng)聲器(7)的發(fā)聲口和玻璃杯(8)相距5mm且對(duì)住玻璃杯(8)的上部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型共振教學(xué)演示器，其特征在于:平臺(tái)(2)和木質(zhì)底座(O固定連接且固定的高度，支架(4)是高度可變可更換。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型共振教學(xué)演示器，其特征在于:所述音頻信號(hào)源(5)采用DF1631數(shù)字信號(hào)發(fā)生器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型共振教學(xué)演示器，其特征在于:所述音頻放大器(6)采用兩只LM1875功放集成塊組成、使用40 W電源變壓器、四只1N4001 二極管橋式整流、兩只4700UF/50 V電解電容濾波組成正負(fù)26V電源使功放塊工作，功放機(jī)能輸出30W不失真功率。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型共振教學(xué)演示器，其特征在于:所述揚(yáng)聲器(7)為25W8 Ω號(hào)筒式揚(yáng)聲器。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種新型共振教學(xué)演示器，其特征在于:支架2采用優(yōu)質(zhì)泡沫做成長(zhǎng)方體方體形狀，高度為18cm和16cm,玻璃杯為250ml、500 ml的燒杯。
【專利摘要】一種新型共振教學(xué)演示器，是一種物理現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)儀器，包括一木質(zhì)底座，木質(zhì)底座上設(shè)置一平臺(tái)和固定的支架1、放置的支架2，平臺(tái)上放置依次連接的音頻信號(hào)源、音頻放大器、揚(yáng)聲器，支架2上放置玻璃杯；揚(yáng)聲器的發(fā)聲口對(duì)住玻璃杯的上部，當(dāng)音頻信號(hào)源發(fā)出音頻信號(hào)通過(guò)放大器后，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響，其聲響（頻率）等于玻璃杯的固有頻率時(shí)，其玻璃杯產(chǎn)生共振（震碎）；本發(fā)明填補(bǔ)了中學(xué)實(shí)驗(yàn)室到目前沒(méi)有直觀的演示共振現(xiàn)象的儀器空白，直觀而富有趣味性，有效地為中學(xué)生演示共振現(xiàn)象，使其印象深刻，達(dá)到教學(xué)目的和效果，并且操作簡(jiǎn)單、使用方便。
【IPC分類】G09B23/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105160967
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510637623
【發(fā)明人】劉長(zhǎng)玲
【申請(qǐng)人】劉長(zhǎng)玲
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月7日