专利名称：波的合成演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可以分别显示两列正弦波的形成和传播，以及两列波在不同初相位差、频率比、传播方向时合成波的形状和特性的教学实验装置。
目前学校中讲授机械波的合成原理大都使用挂图或用预先制成一定波形的板推动质点进行演示。其问题在于(1)合成波是人为画出或造出的，不是两列波质点位移的真实叠加；(2)无法表现两列波合成的任意瞬间及动态全过程；(3)不便配合讲解波的干涉、相干条件、驻波等重要物理概念，是教学的难点。
本实用新型通过带有符合p＝p0＋ASinθ方程沟槽的槽轮转动，推动装在其上的振子产生正弦振动。槽轮沿园周方向另开有一定弧度的弧形槽，位于同一轴上的若干个槽轮间通过销钉各相差一定角度依次带动旋转，使各槽轮上的振子在轴向形成一列正弦波。在第一列波各振子上再装置另一槽轮和振子(合振动振子)，通过传动装置使其与第二列正弦波的槽轮和振子保持同步。将两列正弦波及其合成波在同一面板上显示。通过调节两列正弦波槽轮的相对位置预置初相位差；通过不同的传动路径调节两列波的频率比；通过确定主动槽轮的位置来改变波的传播方向，从而解决了前述问题。
实用新型的具体结构由以下附图和实例给出。
图1为槽轮和振子的示意图。在槽轮1上带有符合极坐标方程p＝p0＋ASinθ的沟槽2，当槽轮绕轴o转动时，带动振子3沿导向槽4做ASinθ的正弦振动。
图2为槽轮间传动示意图。5为槽轮1上弧度为φ0的弧形槽，6为固定在槽端的销钉，前一槽轮的销钉插入后一槽轮的弧形槽内。当将一端槽轮固定于轴o上并随轴转动时，将依次带动其它槽轮转动且相邻两槽轮转角均相差φ0。装在这些槽轮上如
图1所示的振子形成沿轴向传播的正弦波。同理将另一端槽轮固定于轴上转动时，则形成传播方向相反的正弦波。
图3为两个正弦振动及其形成合振动示意图。振子7和振子8在槽轮9和槽轮10的带动下分别产生两个正弦振动。槽轮11装在振子7上，通过传动装置12使槽轮11与槽轮10同步转动，槽轮11上的振子13即产生两个正弦振动的合振动。
图4为面板示意图。在面板14上，入1和入2分别为两列同频率、同传播方向、初相位差为0的两列正弦波，入3为其合成波。
图5为驱动系统示意图。摇把15带动齿轮16转动，通过齿轮传动使齿轮17获得等速反转，齿轮18、19获得减速反转。在齿轮16、17、18、19的轴上分别装有与轴滑配合的链轮20、21、22、23，通过链条24与装在轴25上的链轮26相连。两列正弦波的槽轮分别装在轴25和摇把15的轴上。在同为近端槽轮固定于轴上时，用销钉27连接齿轮16和链轮20，可产生同频率同传播方向两列正弦波；变换销钉27插入齿轮16上的不同销孔，可改变两列波的初相位差；当用销钉28连接齿轮18和链轮22时，产生同传播方向，不同频率的两列波。在两列波的槽轮一个固定于轴的近端，另一个固定于轴的远端时，用销钉29连接齿轮17和链轮21，可产生同频率不同传播方向的两列波，用销钉30连接齿轮19链轮23，可产生不同频率不同传播方向两列波。
本实用新型的最佳实施方案是槽轮及传动齿轮采用工程塑料注塑成型，振子用薄金属板及钢丝制造，传动轴及各受力较大部位采用金属结构。
权利要求1.一种在教学中以槽轮驱动振子形成波动的波的合成演示器，其特征在于a、槽轮上制有符合p＝p0＋ASinθ的沟槽，槽中装有可沿导向槽振动的振子；b、槽轮沿园周方向开有弧形槽，弧形槽的一端配有销钉，槽轮通过滑配合装在一根轴上，前一个槽轮的销钉插入后一个槽轮的弧形槽内；c、具有两列独立的槽轮和振子，在第一列槽轮的振子上各装有另一槽轮和振子，并通过传动机构与第二列相应位置的槽轮相联；d、三列振子在同一面板上显示。
2.根据权利要求1所述的波的合成演示器，其特征是两列正弦波的槽轮采用同一摇把驱动，其中一列由摇把直接驱动，另一列由通过销钉与从摇把获得不同转速和转向的齿轮相联的链轮驱动。
专利摘要实用新型波的合成演示器是一种以质点位移叠加的方式实现两列正弦波合成的教学实验装置。该装置采用带有符合p=p
文档编号G09B23/00GK2222945SQ93224859
公开日1996年3月20日 申请日期1993年9月24日 优先权日1993年9月24日
发明者冯振家, 李若由, 江金龙, 金迎捷 申请人:国家教育委员会教学仪器研究所