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演示 多普勒效应的实验装置及其演示多普勒效应的方法

阅读：844发布：2020-05-11

专利汇可以提供演示多普勒效应的实验装置及其演示多普勒效应的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种演示多普勒效应的实验装置，包括一容器，容器中盛水；还包括在容器上方设置的一对导轨、以及可在该导轨上进行水平移动的移动部件，所述的移动部件包括一移动小车和悬挂在该移动小车下方的小锤；所述的小锤接触水面。本发明还公开了演示多普勒效应的方法：按动启动按钮，驱动电机驱动小锤作上下运动，小锤在同一个地方击打水面，水波成同心圆向四周扩散；当小锤击打水面一段时间后，驱动电机驱动小锤在导轨上进行水平运动，小锤划动水面，小锤周围的水波发生疏密变化，演示多普勒效应。效果直观。，下面是演示多普勒效应的实验装置及其演示多普勒效应的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.演示多普勒效应的实验装置，其特征在于，包括一容器，容器中盛水；还包括在容器上方设置的一对导轨、以及可在该导轨上进行水平移动的移动部件，所述的移动部件包括一移动小车和悬挂在该移动小车下方的小锤；所述小锤接触水面。
2.根据权利要求1所述的演示多普勒效应的实验装置，其特征在于，所述的移动小车包括车体，所述车体底部两侧设有可在所述导轨中移动的滑轮。
3.根据权利要求1或2所述的演示多普勒效应的实验装置，其特征在于，所述的移动小车底部的滑轮两侧设有倒“U”型卡件，该倒“U”型卡件卡在所述导轨上。
4.根据权利要求1或2所述的演示多普勒效应的实验装置，其特征在于，还包括驱动所述移动小车移动的直线减速电机和驱动小锤上下运动的上下振动减速电机。
5.根据权利要求1或2所述的演示多普勒效应的实验装置，其特征在于，所述的移动小车与小锤之间通过硬质杆连接。
6.根据权利要求1所述的演示多普勒效应的实验装置，其特征在于，所述的导轨的起始点和终端点均设有限位块，所述移动小车相对导轨终端限位块的部位设有切换开关，相对导轨起始点的部位设有切断开关；所述移动小车移动到导轨的终端，受终端点限位块碰撞，切换开关动作，驱动电机反向运转，移动小车后退；后退到导轨的起始点，受起始点限位块碰撞，切断开关动作，移动小车停止移动。
7.根据权利要求1所述的演示多普勒效应的实验装置，其特征在于，所述的容器设有进水口和出水口。
8.根据权利要求1所述的演示多普勒效应的实验装置，其特征在于，所述的容器内水面上设有一层对水波进行缓冲的缓冲物。
9.采用演示多普勒效应的实验装置演示多普勒效应的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设置一容器，容器中盛水；还包括在容器上方设置的一对导轨、以及可在该导轨上进行水平移动的移动部件，所述的移动部件包括一移动小车和悬挂在该移动小车下方的小锤；所述的小锤接触水面；
步骤2、按动启动按钮，驱动电机驱动小锤作上下运动，小锤在同一个地方击打水面，水波成同心圆向四周扩散；
步骤3、当小锤击打水面一段时间后，驱动电机驱动小锤在导轨上进行水平运动，小锤划动水面，小锤周围的水波发生疏密变化，演示多普勒效应；
步骤4、演示一个来回后，停止演示。
10.根据权利要求9所述的采用演示多普勒效应的实验装置演示多普勒效应的方法，其特征在于，所述的导轨的起始点和终端点均设有限位块，所述移动小车相对导轨终端限位块的部位设有切换开关，相对导轨起始点的部位设有切断开关；所述移动小车移动到导轨的终端，受终端点限位块碰撞，切换开关动作，驱动电机反向运转，移动小车后退；后退到导轨的起始点，受起始点限位块碰撞，切断开关动作，移动小车停止移动；该次演示结束。

说明书全文

演示多普勒效应的实验装置及其演示多普勒效应的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种演示多普勒效应的实验装置及其演示多普勒效应的方法。

背景技术

[0002] 在日常生活中，人们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低。为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低。这种现象称为多普勒效应。多普勒效应(Doppler effect)是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒(Christian JohannDoppler)而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。多普勒认为，物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。随着时间的推移，多普勒效应已被广泛应用到各行各业。

[0003] 但是由于缺少实验工具，好多人还是不能真正的理解多普勒效应究竟是怎样形成的和多普勒效应的图形。

发明内容

[0004] 本发明是为了提供一种演示多普勒效应的实验装置及其演示多普勒效应的方法。该实验装置利用水波将多普勒效应进行形象的表现，从而使参与者直观的了解多普勒效应究竟是怎样形成的这一科学道理。

[0005] 本发明采取的技术方案是：演示多普勒效应的实验装置，其特点是，包括一容器，容器中盛水；还包括在容器上方设置的一对导轨、以及可在该导轨上进行水平移动的移动部件，所述的移动部件包括一移动小车和悬挂在该移动小车下方的小锤；所述的小锤接触水面。

[0006] 上述演示多普勒效应的实验装置，其中，所述的移动小车包括车体，所述车体底部两侧设有可在所述导轨中移动的滑轮。

[0007] 上述演示多普勒效应的实验装置，其中，所述的移动小车底部的滑轮两侧设有倒“U”型卡件，该倒“U”型卡件卡在所述导轨上。

[0008] 上述演示多普勒效应的实验装置，其中，还包括驱动所述移动小车移动的直线减速电机和驱动小锤上下运动的上下振动减速电机。

[0009] 上述演示多普勒效应的实验装置，其中，所述的移动小车与小锤之间通过硬质杆连接。

[0010] 上述演示多普勒效应的实验装置，其中，所述的导轨的起始点和终端点均设有限位块，所述移动小车相对导轨终端限位块的部位设有切换开关，相对导轨起始点的部位设有切断开关；所述移动小车移动到导轨的终端，受终端点限位块碰撞，切换开关动作，驱动电机反向运转，移动小车后退；后退到导轨的起始点，受起始点限位块碰撞，切断开关动作，移动小车停止移动。

[0011] 上述演示多普勒效应的实验装置，其中，所述的容器设有进水口和出水口。

[0012] 上述演示多普勒效应的实验装置，其中，所述的容器内的水面上设有一层对水波进行缓冲的缓冲物。

[0013] 采用演示多普勒效应的实验装置演示多普勒效应的方法，其特点是，包括以下步骤：

[0014] 步骤1、设置一容器，容器中盛水；还包括在容器上方设置的一对导轨、以及可在该导轨上进行水平移动的移动部件，所述的移动部件包括一移动小车和悬挂在该移动小车下方的小锤；所述的小锤接触水面；

[0015] 步骤2、按动启动按钮，驱动电机驱动小锤作上下运动，小锤在同一个地方击打水面，水波成同心圆向四周扩散；

[0016] 步骤3、当小锤击打水面一段时间后，驱动电机驱动小锤在导轨上进行水平运动，小锤划动水面，小锤周围的水波发生疏密变化，演示多普勒效应；

[0017] 步骤4、演示一个来回后，停止演示。

[0018] 上述采用演示多普勒效应的实验装置演示多普勒效应的方法，其中，所述的导轨的起始点和终端点均设有限位块，所述移动小车相对导轨终端限位块的部位设有切换开关，相对导轨起始点的部位设有切断开关；所述移动小车移动到导轨的终端，受终端点限位块碰撞，切换开关动作，驱动电机反向运转，移动小车后退；后退到导轨的起始点，受起始点限位块碰撞，切断开关动作，移动小车停止移动；该次演示结束。

[0019] 由于本发明采用了以上的技术方案，制作一个容器，容器内盛水，在容器上方安装能够水平运动的导轨，导轨上安装能够击打水面的带小锤的移动小车。当小锤随移动小车在导轨上进行水平移动时，小锤击打水面，水面上即可出现水波的疏密情况，该水波的疏密情况即为演示的多普勒效应。效果直观。附图说明

[0020] 本发明的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

[0021] 图1是本发明演示多普勒效应的实验装置的整体结构示意图。

[0022] 图2是图1的俯视图。

[0023] 图3是图1的侧视图。

[0024] 图4是本发明演示多普勒效应的实验装置中移动部件的结构示意图，其中a是移动小车的俯视图；b是移动小车的侧视图。

[0025] 图5本发明演示多普勒效应的实验装置演示的多普勒效应效果图。

具体实施方式

[0026] 请参阅图1～图3，其中图1是本发明演示多普勒效应的实验装置的整体结构示意图，图2是图1的俯视图，图3是图1的侧视图。本发明演示多普勒效应的实验装置，包括一容器1，容器中盛水2；本实施例容器采用不锈钢进行制作，利用支撑机构3将其固定在地面上。在容器上方设置的一对导轨4、以及可在该导轨上进行水平移动的移动部件5。所述的容器设有进水口11和出水口12，以及时的更换水质，保证容器中水的清洁。所述容器的侧边设有操作台6，所述操作台设有电源开关、启动开关等功能按钮61。

[0027] 请参阅图4，图4是本发明演示多普勒效应的实验装置中移动部件的结构示意图，其中a是俯视图；b是侧视图(部分剖视)。所述的移动部件5包括一移动小车51和悬挂在该移动小车下方的小锤52；所述的移动小车与小锤之间通过硬质杆53连接。所述的小锤52接触水面。所述的移动小车51包括车体511，所述车体底部两侧设有可在所述导轨中移动的滑轮512。为了保证移动小车移动时的安全性，所述的移动小车底部的滑轮两侧设有倒“U”型卡件513，该倒“U”型卡件卡在所述导轨上。本发明移动小车采用驱动电机514驱动在导轨上来回移动，本实施例采用例如减速比为90的直线减速电机驱动，利用该直线减速电机对行进的移动小车进行控制，可实现演示的稳定性和操作的安全性。还包括驱动小锤作上下微量运动的上下振动减速电机515。从而实现对小锤的上下运动和驱动移动小车在水平导轨的线性移动。为安全起见，所述移动小车外可罩有罩盖516。

[0028] 请配合参阅图2。所述的导轨4的起始点和终端点均设有限位块41、42，所述移动小车相对导轨终端限位块的部位设有切换开关518，相对导轨起始点的部位设有切断开关517；所述移动小车移动到导轨的终端，受终端点限位块碰撞，切换开关动作，驱动电机反向运转，移动小车后退；后退到导轨的起始点，受起始点限位块碰撞，切断开关动作，移动小车停止移动。

[0029] 为了使在容器内拍打水面不形成明显的涟漪，本发明在所述的容器内是水面上设有一层对水波进行缓冲的缓冲物，所述的缓冲物可由细小的模拟水草构成，从而使水波的运动不产生反射波，进而得到更好的效果。

[0030] 本发明采用演示多普勒效应的实验装置演示多普勒效应的方法，包括以下步骤：

[0031] 步骤1、设置一容器，容器中盛水；还包括在容器上方设置的一对导轨、以及可在该导轨上进行水平移动的移动部件，所述的移动部件包括一移动小车和悬挂在该移动小车下方的小锤；所述的小锤接触水面；

[0032] 步骤2、按动启动按钮，驱动电机驱动小锤作上下运动，小锤在同一个地方击打水面，水波成同心圆向四周扩散；

[0033] 步骤3、当小锤击打水面一段时间后，内部转换开关停止上下振动减速电机驱动小锤作上下运动，而使直线减速电机启动，驱动移动小车在导轨上进行水平运动；小锤在移动小车的带动下划动水面，小锤周围的水波发生疏密变化，演示多普勒效应；

[0034] 步骤4、演示一个来回后，停止演示。该一个来回的具体过程是：所述的导轨的起始点和终端点均设有限位块，所述移动小车相对导轨终端限位块的部位设有切换开关，相对导轨起始点的部位设有切断开关；所述移动小车移动到导轨的终端，受终端点限位块碰撞，切换开关动作，驱动电机反向运转，移动小车后退；后退到导轨的起始点，受起始点限位块碰撞，切断开关动作，移动小车停止移动；该次演示结束。

[0035] 通过移动小车带动小锤在水面的移动，我们可以看到：小锤经过的水面上可出现水波的疏密情况(如图5所示)：在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低。波源的速度越高，所产生的效应越大。从而演示了多普勒效应。

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