簡諧運(yùn)動實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

田 峰

(綏德中學(xué)， 陜西 榆林 718000)

簡諧運(yùn)動實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

田 峰

(綏德中學(xué)， 陜西 榆林 718000)

對原簡諧運(yùn)動裝置進(jìn)行改進(jìn)，垂直軌道通過圓周小圓的運(yùn)動作為單位圓，簡諧小圈作為單位圓的投影，利用2個(gè)小圓聯(lián)動，展示了圓周運(yùn)動和簡諧運(yùn)動的關(guān)系.

簡諧運(yùn)動；圓周運(yùn)動；彈簧

針對原簡諧運(yùn)動實(shí)驗(yàn)裝置存在安裝時(shí)間長、操作難度大、光線要求高等缺點(diǎn)，筆者對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，自制簡諧運(yùn)動與單位圓演示儀.

1 簡諧運(yùn)動演示儀基本結(jié)構(gòu)

簡諧運(yùn)動演示儀的結(jié)構(gòu)如圖1所示，垂直軌道通過圓周小圓的運(yùn)動作為單位圓，簡諧小圓作為單位圓的投影，利用了2個(gè)小圓的聯(lián)動關(guān)系，直觀地表現(xiàn)了圓周運(yùn)動和簡諧運(yùn)動的關(guān)系.

圖1 演示儀結(jié)構(gòu)示意圖

垂直軌道固定在殼體內(nèi)，水平滑軌可在垂直軌道內(nèi)上下移動. 水平滑軌上套設(shè)有與驅(qū)動圓環(huán)固定連接的水平滑塊且水平滑塊可以在水平滑軌上滑動. 水平滑塊上固定有圓周小圓，水平滑軌上固定有簡諧小圓. 水平滑塊為U形的一端開口結(jié)構(gòu)，圓周小圓設(shè)置在水平滑塊正前方. 圓周小圓和簡諧小圓設(shè)置在水平滑軌的同一個(gè)平面上，圓周球通過夾件夾持在水平滑塊上，水平滑塊套在水平滑軌上，后面和撥動驅(qū)動圓環(huán)的撥動桿連接. 驅(qū)動圓環(huán)的圓圈上設(shè)置有連接件用于撥動驅(qū)動圓環(huán)運(yùn)動，中心軸安裝在殼體的后壁，后壁外部附加一轉(zhuǎn)動圓圈，用于外部驅(qū)動. 殼體設(shè)置在穩(wěn)固裝置的底座上，正前方有運(yùn)動軌跡的玻璃演示板.

2 實(shí)驗(yàn)演示儀的操作步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1)在該教具旁放置一鐵架臺，用鐵夾固定彈簧，下端懸掛鉤碼，組成彈簧振子(如圖2所示). 調(diào)節(jié)鐵夾的高度，使鉤碼靜止時(shí)的高度與玻璃面板上的水平紅線在相同高度上.

圖2 簡諧振動演示

2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將鉤碼向下拉到和面板圓圈的下端相平，釋放鉤碼，使其在豎直方向上做簡諧運(yùn)動. 轉(zhuǎn)動驅(qū)動圓圈，步調(diào)和鉤碼的簡諧運(yùn)動一致.

3)更換不同質(zhì)量的鉤碼，重復(fù)上述過程.

做勻速運(yùn)動的粉紅色圓周小圓與彈簧振子同步時(shí)(周期相同)，可以觀察到，演示儀上的簡諧小圓的運(yùn)動情況完全和彈簧振子一致. 簡諧小圓充當(dāng)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的投影的作用，粉紅色圓周小圓充當(dāng)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中塑料小球的作用.

[責(zé)任編輯：尹冬梅]

2016-06-24

田 峰(1970-)，男，陜西綏德人，綏德中學(xué)高級教師，學(xué)士，從事中學(xué)物理教育工作.

G633.7

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1005-4642(2016)12-0042-01