PDF《自制教具》

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1 自制教具 第4期物理思与行 [ [人 人教 教网 网・ ・初 初中 中物 物理 理・ ・高 高中 中物 物理 理版 版权 权所 所有 有] ] 高中物理新教材采用水平弹簧振子替代以前的砂摆演示简谐运动的图象,但目前实验室拥有的简谐运动演示仪 存在着诸多不足:①描绘图象的笔与板不稳定,明显不是匀速运动;

②用笔来描图多少有摩擦,实现不了等幅性;

③画出的图象不规范,实验效果差.

为了克服以上不足,更能直观演示简谐运动的图象,现介绍以下三种简谐运动 演示仪的制作方法.

一、注射器针头喷墨法 1.实验装置 改装后的结构如图

1 所示,左为主视图,右为侧视图.a.木支架;

b.挂钉;

c.弹簧振子;

d.纸板限位槽;

e.电 动机;

f.注射器针头;

g.输液细管;

h.透明胶;

i.注射器.弹簧振子(穿插有注射器针头的螺母)在上下竖直 的两根弹簧作用下来回振动,通过输液细管(从上弹簧的中间穿过并用透明胶贴在木支架上)与装有墨水的注射器 相连通. 图12.演示方法 (1)演示前先接好装置和电源,断开开关注意针头要正指向纸板且靠近而不接触纸板. (2)实验时,先用手竖直向下拉动振子离开平衡位置适当距离后释放,使振子做简谐运动,再用手均匀用力按 注射器活塞同时接通电源,在电机匀速拉动的纸板上通过从针头里喷出的墨水即可描绘出简谐运动的图象. 3.演示效果 (1)改装后的实验,可以在竖直平面内操作,具有较高的直观性和可见度. (2)较好的解决了简谐运动的等幅性. 校对、整理:小草帽

2 自制教具 第4期物理思与行 [ [人 人教 教网 网・ ・初 初中 中物 物理 理・ ・高 高中 中物 物理 理版 版权 权所 所有 有] ]

二、磁性笔画图法 1.实验装置 如图

2 所示,a.磁性画板;

b.导轨;

c.长约 90cm 宽约 30cm 的木板;

d.长50cm 宽14cm 的有机塑料板;

e.气 垫导轨;

f.细绳;

g.电动机;

h.磁性笔;

i.弹簧振子;

j.磁性板擦. 导轨用 60cm 直尺两把或两把笔直的长木板平行放置制成. 磁性笔用直径 4mm 的强磁铁一根插入空塑料笔套中制 成.磁性板擦用直径 1cm 的圆形强磁铁

6 个并排粘在薄板上制成. 图22.演示方法 (1)把两把直尺固定在木板的两旁与木板平行,间距与有机玻璃板等宽,作为移动画板时的导轨. (2)将气垫导轨固定在木板的中央,底端距木板高 2cm,注意气垫导轨的放置要水平. (3)把磁性画板并排粘在有机塑料板上,并在塑料板上右端打一个小孔把细绳一端拴在孔上,另一端拴在电动 机的轴上,细绳应长于木板的长度. (4)把磁性笔固定在振子的一端,调整其底端距木板的高度,使其不与画板接触. (5)把磁性画板拉至木板的左端,右端与磁性笔等齐,用磁性板擦把磁性画板擦拭干净.弹簧振子移到一边, 用气泵给导轨供气,让弹簧振子振动起来.接通电源,使电动机匀速拉动画板,磁性笔就在画板上画出了简谐运动 的图象如图

3 所示. 图3校对、整理:小草帽

3 自制教具 第4期物理思与行 [ [人 人教 教网 网・ ・初 初中 中物 物理 理・ ・高 高中 中物 物理 理版 版权 权所 所有 有] ] 3.演示效果 (1)装置安装完毕后,实验时易于操作,得出的图象规范、直观;

(2)同方法一比较,弹簧振子在气垫导轨上运动,摩擦很小,很好的解决了简谐振动的等幅性.

三、光束扫描法 1.实验装置 如图

4 所示,a.激光笔;

b.振动镜;

c.光屏;

d.旋转镜;

e.电动机. 旋转镜是由几块平面镜组合而成的一个多棱柱体,用电动机同轴带动它转动.电动机的转速由串联在电路中的 电阻来调节.振动镜是由一小块平面镜与一条簧片的一端粘合而成(也可用音叉或物理摆与平面镜制成) . 图42.演示方法 (1)用激光笔的光束打在振动镜上,经镜面反射后在屏上显示一个光点,调节振动镜的位置使振动时光点沿竖 直方向振动. (2)在振动镜反射后的光路中放上旋转镜,调节旋转镜垂直轴的方位,使旋转镜转动时(振动镜不振动)屏上 的光点沿水平方向往复运动. (3)演示时,首先观察振动镜单独振动时的情况,再观察旋转镜单独旋转时的情况,最后观察两者一起运动的 情况. 3.实验效果 (1)可以观察到光点的振动被展开成一条正弦(或余弦)曲线的全过程,从而加深对振动图象的理解. (2)由于光源采用了光线性能较好的激光笔,加之垂直屏显示,所以可见度较大,便于观察,演示效果较好.