繩駐波演示儀的制作與使用

劉明忠

駐波是自然界中十分常見的一種現(xiàn)象，例如水波，樂器發(fā)聲，樹梢震顫等。為了比較形象、直觀地演示駐波，筆者制作了繩駐波演示儀。繩駐波演示儀是用彈性繩演示駐波的儀器，通過電動機的轉動，轉化為曲軸在豎直平面內上下的周期性運動，從而帶動彈性細繩（即本裝置的彈性繩）產生一列入射波，入射波經固定點反射回來，當反射波與入射波疊加在一起，滿足一定的條件時就產生了駐波。

1 器材清單

小型電動機一個（6 V），彈性繩一根（80 cm左右），長木板一塊（長80 cm左右），固定支架兩個，教學電源一個（J1209），滑動變阻器一個（50歐），導線若干。

2 制作方法

2.1 改造電動機轉動軸

將小型電動機（6 V）的轉動軸改裝成轉動曲軸，如圖1所示。

2.2 安裝彈性繩

先將兩固定支架固定在長木板兩端合適的位置，再將彈性繩適當拉緊，兩端固定在固定支架。調節(jié)好彈性繩與小型電動機轉動曲軸最低點之間的距離（彈性繩與電動機轉動曲軸最低點之間距離可調），如圖2所示。

2.3 連接電路

按照圖3中的電路圖把教學電源、小型電動機、滑動變阻器、開關、導線等將電路連接。

3 基本用途

該演示儀可演示“彈性繩振動產生的橫波與駐波現(xiàn)象”。

接通開關，如圖2所示，電動機轉動時曲軸每轉到最低點時周期性敲擊彈性繩，就會在彈性繩上產生一列入射波，經彈性繩另一固定點反射，形成反射波，兩列波在適當的條件下疊加，可以看到中央凸起的波腹處振動最激烈，波節(jié)處幾乎無振動，最終產生明顯的駐波效果。調節(jié)滑動變阻器，改變電動機的輸入電流，改變電動機的轉速，從而改變電動機敲擊彈性繩的振動頻率，可以形成多種駐波圖景，從而解決了教學中的重點和難點。（比較容易調節(jié)到的有1個波腹，2個波腹，3個波腹，4個波腹，如圖4）若在頻閃光源下演示效果更顯著。

4 主要優(yōu)點

該演示儀具有很強的趣味性和很高的科學性，將電動機軸的圓周運動轉化成豎直方向的周期性運動，周期由電機的轉速決定，方便調節(jié)。

該演示儀的制造原理、制作過程簡單，成本低廉，在材料、工藝、手段等方面，具有很強的實用性。

該演示儀效果明顯，能夠觀察到明顯的駐波效果，清楚地了解駐波的特點。

參考文獻：

[1]湯云興.橫波演示實驗成功之探[J].物理教學探討，2002，20（4）：45—46.