手搖離心轉臺改裝的受迫振動演示器

韓獨石

巧用J2129手搖離心轉臺改裝成兩臺受迫振動演示器，效果較好。

1教具裝置圖

2特點和用途

2.1特點

①制作附件(曲軸搖柄機構)容易，改裝簡單，使用方便，具有可操作性；②拓寬現(xiàn)有儀器用途，節(jié)省資金，可降低實驗成本，為探索低成本教具的開發(fā)模式又增添了一個例證；③改裝該教具的創(chuàng)新思路及克服其固有缺陷所采取的措施，能啟發(fā)師生的創(chuàng)新思維意識，符合新課改注重培養(yǎng)學生能力的精神。

2.2用途

用于2003年人教版高二物理[2]“受迫振動共振”一節(jié)中，做受迫振動的演示實驗。

3制作材料

J2129手搖離心轉臺1臺，J2110螺旋彈簧組中0.5N彈簧1個，約60×60方木塊一塊，乒乓球1個，焊線用長臂墊片1個，φ4mm×40mm及φ4mm×10mm螺桿、M4螺母、細線繩、細砂等若干。

4制作方法

4.1皮帶輪

將手搖離心轉臺豎立，把轉軸管上所套皮帶輪的頂絲松開，抽出轉軸管后反向插入并固定皮帶輪。

4.2曲軸搖柄

將1根φ4mm×40mm螺桿放在小電爐上加熱約5min，顏色變?yōu)榘导t后斷電慢慢降溫冷卻，然后將其擰進手搖離心轉臺轉軸管尾端的現(xiàn)有M4孔中固定，再將其折成曲軸搖柄。

4.3固定

將方木塊用φ4mm×40mm螺桿固定在轉臺上部的小撐腳上。在方木塊前邊緣中部鉆1個φ2小孔；用φ4mm×40mm及φ4×10mm各1根螺桿和1塊矩形有機薄板。制作1個偏心掛線架(兩螺桿相距約12mm)；長螺桿插入轉臺轉軸管口內用固定頂絲固定，短螺稈尾端套上焊線用長臂墊片(要轉動零活)后用兩個螺母將其固定。

4.4彈簧振子

給乒乓球鉆一小孔，內裝適量細砂后，在孔內塞入雙折線套(下端打結使線套不能抽出)，然后用透明膠帶粘封孔口，使線套固定。將內裝細砂的乒乓球掛在彈簧下端剪短的金屬桿彎鉤內(將開口夾合)，制成彈簧振子。

4.5組裝

將細線繩一端系在彈簧上端圓環(huán)上，另一端穿過固定在手搖轉臺小撐腳上的方木塊邊緣的小孔。系在掛線架的焊線用長臂墊片尾端的小孔內。使掛線架與彈簧振子連接并調試好細線長度，就組裝成如圖1所示的受迫振動演示器。

5使用方法

如圖1所示裝配好用手搖離心轉臺改裝的受迫振動演示器。待振子靜止不動時，左手扶轉臺支架上部，右手均勻搖動曲軸搖柄施加驅動力，振子便隨著彈簧的伸縮變化開始上下振動。當驅動力的頻率等于振子穩(wěn)定的頻率時振子便開始了受迫振動。

6教具的不足及解決辦法

6.1不足之處

本教具的缺陷是當振子作上下振動時，不可避免地伴隨有前后左右晃動，嚴重時會使受迫振動無法做成。

6.2解決的辦法

如圖2所示在該教具前面放置1個500ml的量筒，使彈簧振子正好懸吊在量筒中間。當振子開始振動時，量筒的圓壁束縛其只能作上下振動。這一趨利避害的措施，使手搖離心轉臺改裝的受迫振動演示器具備了基于量筒組裝的受迫振動演示器所獨有的特點——量筒壁束縛振子只能作上下振動、橡皮筋圈作振子靜止位置的標記、用量筒的體積刻度線作參照可觀察振子振幅的大小。