Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Научно-исследовательская работа учащихся "Лазерный осциллограф"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Физика

Научно-исследовательская работа учащихся "Лазерный осциллограф"

Выберите документ из архива для просмотра:

138.4 КБ _koef_Files_pr_c.files_Lab_w_2.2_opt(Lissajous).pdf
525 КБ lissagu.exe
433.31 КБ Осциллограф.pptx
628.5 КБ Реферат1.doc

Выбранный для просмотра документ Осциллограф.pptx

библиотека
материалов
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РТ МБОУ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №...
Цели и задачи работы. Цель- Создать прибор для демонстрации принципа действия...
Исследовательская часть. Принцип действия электронного осциллографа основан н...
Принцип действия прибора Электронный луч заменяем на лазерный, который создае...
 Источник переменного напряжения ГЗЧ1 ГЗЧ2 Лазер Динамик 1 Динамик 2
Физическая модель. Пусть материальная точка одновременно совершает гармониче...
Математическая модель. Математическое выражение для кривой Лиссажу где A, B —...
Компьютерная модель позволяет наблюдать фигуры Лиссажу при различных соотноше...
 Спасибо за внимание!
10 1

Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РТ МБОУ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №
Описание слайда:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РТ МБОУ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №9 С УГЛУБЛЕННЫМ ИЗУЧЕНИЕМ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДМЕТОВ» ЕМР РТ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ФИЗИКЕ ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОСЦИЛЛОГРАФА Выполнили: ученики 10 класса Сахабутдинов Булат, Шайхразиев Наиль Руководитель: Ямаева О.Э. Елабуга 2012

№ слайда 2 Цели и задачи работы. Цель- Создать прибор для демонстрации принципа действия
Описание слайда:

Цели и задачи работы. Цель- Создать прибор для демонстрации принципа действия осциллографа, его возможностей при изучении механических и электромагнитных колебаний. Задачи: 1.Изучить принцип действия электронного осциллографа 2.Разработать оптико-механическую модель 3.Сконструировать и собрать установку 4.Испытать и откорректировать устройство 5.Составить описание прибора: -назначение, практическая значимость -принцип действия, конструкция, схема -техника использования и техника безопасности при эксплуатации 6. Проанализировать достоинства и недостатки

№ слайда 3 Исследовательская часть. Принцип действия электронного осциллографа основан н
Описание слайда:

Исследовательская часть. Принцип действия электронного осциллографа основан на развертке электронного луча на люминесцентном экране в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью электрического поля.

№ слайда 4 Принцип действия прибора Электронный луч заменяем на лазерный, который создае
Описание слайда:

Принцип действия прибора Электронный луч заменяем на лазерный, который создаем обыкновенной лазерной указкой. Управление лучом будем выполнять с помощью колеблющихся зеркал, установленных на динамиках, по закону отражения света.

№ слайда 5  Источник переменного напряжения ГЗЧ1 ГЗЧ2 Лазер Динамик 1 Динамик 2
Описание слайда:

Источник переменного напряжения ГЗЧ1 ГЗЧ2 Лазер Динамик 1 Динамик 2

№ слайда 6 Физическая модель. Пусть материальная точка одновременно совершает гармониче
Описание слайда:

Физическая модель. Пусть материальная точка одновременно совершает гармонические колебания вдоль двух взаимно перпендикулярных направлений – горизонтального (ось Х) и вертикального (ось Y). В общем случае уравнения движения вдоль оси Х и оси Y могут быть записаны в следующей форме: где t – время, A – амплитуда колебаний вдоль оси Х, B – амплитуда колебаний вдоль оси Y, w – циклическая частота горизонтальных колебаний, w - циклическая частота вертикальных колебаний, a- разность начальных фаз колебаний. Уравнение траектории в этом случае представляется в виде .

№ слайда 7
Описание слайда:

№ слайда 8 Математическая модель. Математическое выражение для кривой Лиссажу где A, B —
Описание слайда:

Математическая модель. Математическое выражение для кривой Лиссажу где A, B — амплитуды колебаний, a, b — частоты, δ — сдвиг фаз Вид кривой сильно зависит от соотношения a/b. Когда соотношение равно 1, фигура Лиссажу имеет вид эллипса, при определённых условиях она имеет вид прямой (A = B, δ = π/2 радиан) и отрезка прямой (δ = 0). Ещё один пример фигуры Лиссажу — парабола (a/b = 2, δ = π/2). При других соотношениях фигуры Лиссажу представляют собой более сложные фигуры, которые являются замкнутыми при условии a/b — рациональное число

№ слайда 9 Компьютерная модель позволяет наблюдать фигуры Лиссажу при различных соотноше
Описание слайда:

Компьютерная модель позволяет наблюдать фигуры Лиссажу при различных соотношениях частот. (см приложение)

№ слайда 10  Спасибо за внимание!
Описание слайда:

Спасибо за внимание!

Выбранный для просмотра документ Реферат1.doc

библиотека
материалов
Министерство образования и науки РТ
МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №9
с углубленным изучением отдельных предметов» ЕМР РТ







научно-практическая конференция по физике











ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОСЦИЛЛОГРАФА




hello_html_m6fbe4fe0.jpg



Выполнили: ученики 10 класса
Сахабутдинов Булат,
Шайхразиев Наиль

Руководитель: Ямаева О.Э.













Елабуга

2012


Проект

«Лазерно-механическая модель осциллографа»

Стр2

Стр2

Стр3

Стр3-8

Стр 9

Стр 9


Содержание.
  1. Введение.

  2. Цели и задачи.

  3. Исследовательская часть.

  4. Разработка прибора и конструирование.

  5. Выводы. Перспективы использования.

  6. Источники информации.


Введение.

Электронный осциллограф- прибор для демонстрации и измерения параметров переменного напряжения. С его помощью можно, например, изучать преобразованные в электрический сигнал в микрофоне звуковые колебания. К сожалению, не во всех школах осциллографы имеются. Мы предлагаем альтернативу- оптико- механический осциллограф.

Цели и задачи работы.

Цель- Создать прибор для демонстрации принципа действия осциллографа, его возможностей при изучении механических и электромагнитных колебаний.

Задачи:

  1. Изучить принцип действия электронного осциллографа

  2. Разработать оптико-механическую модель

  3. Сконструировать и собрать установку

  4. Испытать и откорректировать устройство

  5. Составить описание прибора:

-назначение, практическая значимость

-принцип действия, конструкция, схема

-техника использования и техника безопасности при эксплуатации

6. Проанализировать достоинства и недостатки

Исследовательская часть.

Принцип действия электронного осциллографа основан на развертке электронного луча на люминесцентном экране в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью электрического поля. Электронный луч создается электронной пушкой , направляется на люминисцентный экран. На вход можно подавать переменный сигнал с генератора колебаний или микрофона.

Если колебания луча происходят в вертикальном направлении, то линейное смещение его по горизонтали дает картину в виде синусоиды.


Разработка прибора.

  1. Назначение прибора

Прибор для демонстрации принципа действия осциллографа, его возможностей при изучении механических и электромагнитных колебаний.


  1. Принцип действия прибора

Электронный луч заменяем на лазерный, который создаем обыкновенной лазерной указкой. Управление лучом будем выполнять с помощью колеблющихся зеркал, установленных на динамиках, по закону отражения света. Картинка в виде быстро перемещающейся светящейся точки вследствие инертности зрения будет сливаться в линии.

Колебания зеркал происходят гармонически, под действием сигналов звуковой частоты, получаемых в генераторах. В качестве экрана можно использовать любую светлую поверхность, указка дает яркий луч. Чем дальше экран- тем крупнее проекция.





  1. Конструкция прибора, схема, внешний вид

. hello_html_1d2cfe73.gifhello_html_m77e7a06b.gifhello_html_dac2ea9.gif

hello_html_50cf8deb.gifhello_html_ac6ca3c.gifhello_html_m4709ecd.gifhello_html_m614b15d5.gif

ГЗЧ 1



Блок питания



hello_html_m6fa08719.gifhello_html_29dd0c17.gifhello_html_m6d516522.gifhello_html_6d0acdb5.gif

ГЗЧ 2





hello_html_m4a9ee243.gifhello_html_m5cb4ca4f.gifhello_html_1c69809c.gifhello_html_7a275f5b.gif

Д 1

hello_html_65408dad.gifhello_html_m567223b.gifhello_html_m1defaec1.gif

ЛУ



hello_html_m21d6cc3e.gifhello_html_68f9e6e8.gifhello_html_208f4616.gif

Д 2



hello_html_m76c9f6ed.gifhello_html_m1493f39f.gifhello_html_m3609e4b9.gif

hello_html_m39a960ef.gif

экран




ГЗЧ - генератор звуковых частот

Д – динамики с зеркалами

ЛУ – лазерная указка


  1. Техника использования.

Опыт 1. Демонстрация графика гармонических колебаний.

Зеркало колеблющееся на Д1 дает изображение луча в виде отрезка. Для временной развёртки будем использовать второе зеркало, закреплённое на стрелке метронома. В этом случае на экране вырисовывается синусоида.


Опыт 2. Демонстрация сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний (фигуры Лиссажу).



Основы получения фигур Лиссажу.

Физическая модель. Пусть материальная точка одновременно совершает гармонические колебания вдоль двух взаимно перпендикулярных направлений – горизонтального (ось Х) и вертикального (ось Y). В общем случае уравнения движения вдоль оси Х и оси Y могут быть записаны в следующей форме:

hello_html_m7695024b.png

где tвремя, A – амплитуда колебаний вдоль оси Х, B – амплитуда

колебаний вдоль оси Y, w – циклическая частота горизонтальных колебаний, w - циклическая частота вертикальных колебаний, a- разность начальных фаз колебаний.

Уравнение траектории в этом случае представляется в виде

hello_html_27eb0f5.jpg.

Если hello_html_7a012718.jpg, то при hello_html_7fe6ea17.jpg, траектория представляет собой прямую

hello_html_218e3517.jpg

при hello_html_7b00cd7e.jpg- эллипс

hello_html_m54824ff4.jpg,

при hello_html_m6d91bc91.jpg- траектория окружность

hello_html_414a48f1.jpg.

Замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два взаимно перпендикулярных колебания, называется фигурой Лиссажу. Если hello_html_27837626.jpg( частоты колебаний не равны), то траектория

имеет следующий вид

hello_html_m554a4c0.jpg

Если hello_html_m2060fef.jpg, то траектория имеет вид, показанный ниже



hello_html_550c72e3.jpg




hello_html_m2c53e6b9.png

При определенных соотношениях частот колебаний и фаз результирующее колебание на экране выглядит в виде соответствующих фигур.


Математическая модель.

Математическое выражение для кривой Лиссажу

hello_html_57eed05f.png

где A, B — амплитуды колебаний, a, b — частоты, δ — сдвиг фаз

Вид кривой сильно зависит от соотношения a/b. Когда соотношение равно 1, фигура Лиссажу имеет вид эллипса, при определённых условиях она имеет вид прямой (A = B, δ = π/2 радиан) и отрезка прямой (δ = 0). Ещё один пример фигуры Лиссажу — парабола (a/b = 2, δ = π/2). При других соотношениях фигуры Лиссажу представляют собой более сложные фигуры, которые являются замкнутыми при условии a/bрациональное число.

Фигуры Лиссажу, где a = 1, b = N (Nнатуральное число) и

hello_html_54298fd8.png

являются полиномами Чебышева первого рода степени N.

Анализ формулы при математическом сложении формул двух косинуидальных колебаний показывает,что, действительно, график полученной функции является либо отрезком, либо эллипсом, либо более сложной функцией.

hello_html_72aac8ba.png


Компьютерная модель позволяет наблюдать фигуры Лиссажу при различных соотношениях частот. (см приложение)

hello_html_13332730.png


  1. Техника безопасности при эксплуатации установки.

-Установка работает на переменном напряжении 24 вольт, безопасного для человека напряжения.

-Воздействие лазерного луча на сетчатку может привести к нарушениям зрения, поэтому избегать попадания луча в глаз.

-Рекомендуется использовать частоты до 200 Гц


6. Достоинства и недостатки.

Прибор достаточно прост в обращении, но настройка зеркал требует времени.

Ярко и наглядно демонстрирует работу осциллографа.

Опыты при приобретении навыков работы проводятся просто и быстро.

Недостатком является шум, громоздкость.


Выводы. Перспективы использования.

Итак, сконструированный прибор расширяет возможности ознакомления на уроках физики с темами «механические и электромагнитные колебания», «оптика». Устройство оригинально и не имеет аналогов, легко собирается.

Источники информации.

1.http://physicsoscillat.ucoz.ru/index/slozhenie_vzaimno_perpendikuljarnykh_kolebanij/0-16

2.http://physicsoscillat.ucoz.ru/load/kolebatelnoe_dvizhenie/slozhennie_vzaimno_perpendikuljarnykh_kolebanij/slozhenie_vzaimno_perpendikuljarnykh_kolebanij/8-1-0-13

3.http://www.heuristic.su/effects/catalog/est/byId/description/1250/index.html

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D4%E8%E3%F3%F0%FB_%CB%E8%F1%F1%E0%E6%F3

5. http://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/virtlab/

6. http://users.kpi.kharkov.ua/koef/Files/pr_c.files/Lab_w/2.2_opt(Lissajous).pdf

10




Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 28.12.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров281
Номер материала ДВ-293968
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх