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1、(10)申请公布号 CN 102236987 A (43)申请公布日 2011.11.09 CN 102236987 A *CN102236987A* (21)申请号 201010164846.0 (22)申请日 2010.04.29 G09B 23/00(2006.01) (71)申请人 上海科技馆 地址 200127 上海市浦东新区世纪大道 2000 号 (72)发明人 陈颖 孙源 余丽江 (74)专利代理机构 上海华祺知识产权代理事务 所 31247 代理人 左一平 (54) 发明名称 演示多普勒效应的实验装置及其演示多普勒 效应的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种演示多普勒效应的实。
2、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。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书。
3、 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 CN 102236992 A1/1 页 2 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。
4、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，。
5、 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。
6、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。
7、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。 权 利 要 求 书 CN 102236987 A CN 102236992 A1/3 页 3 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。
8、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。
9、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。
10、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 ；。
11、 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。 说 明 书 CN 102236987 A CN 102236992 A2/3 页 4 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。
12、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。
13、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。
14、 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。
15、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， 说 明 书 CN 102236987 A CN 102236992 A3/3 页 5 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。
16、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。
17、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， 。
18、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。
19、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。。
20、 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。 说 明 书 CN 102236987 A CN 102236992 A1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102236987 A CN 102236992 A2/3 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102236987 A CN 102236992 A3/3 页 8 图 5 说 明 书 附 图 CN 102236987 A 。