一個(gè)有趣的單擺
——蛇擺實(shí)驗(yàn)教具的制作

劉翠青 黃冬妮

（韓山師范學(xué)院物理與電子工程系 廣東 潮州 521041）

普通高中由于缺乏經(jīng)費(fèi)，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)器材比較缺乏.在教學(xué)中，往往很難找到滿足教學(xué)要求的演示實(shí)驗(yàn)教具.為此新課程標(biāo)準(zhǔn)提倡利用身邊的物品或廢棄材料自制教具或開發(fā)、設(shè)計(jì)和制作低成本實(shí)驗(yàn).在參加2011年全國(guó)第三屆大學(xué)生物理教學(xué)技能大賽（人教社杯）和第三屆廣東省物理師范生教學(xué)技能創(chuàng)新實(shí)踐大賽中，我們秉承這樣的精神，選擇一個(gè)好的課題，自主設(shè)計(jì)和制作滿足課題和教學(xué)需要的實(shí)驗(yàn)教具，成為教學(xué)中的亮點(diǎn)，也得到了評(píng)委的肯定.下面介紹一下在“單擺的周期”（人教版物理選修3-4第十一章第4節(jié)）中制作的一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)教具——蛇擺實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)獲全國(guó)大賽特等獎(jiǎng).

1 教具材料

木條和木板，圖釘，綠色玩具串，鐵屑，韌細(xì)線，塑料直桿.

2 實(shí)驗(yàn)裝置

將11個(gè)綠色小球通過(guò)細(xì)線按順序均勻排列在一個(gè)木制框架的橫桿上（橫杠是可以拆卸下來(lái)的，旨在保護(hù)11個(gè)小球，使其不會(huì)長(zhǎng)期懸掛在空中），細(xì)線用圖釘固定，線的長(zhǎng)短可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)圖釘來(lái)微調(diào)，另配一根塑料直桿，可以使11個(gè)小球以相同的角度同時(shí)釋放（圖1）.

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

3 實(shí)驗(yàn)教具的制作

首先，考慮單擺的成立條件.可將小球看做質(zhì)點(diǎn)，即d＜＜l，小球的尺寸不要太大，擺線要足夠長(zhǎng)，同時(shí)要求掛小球的木架足夠高大.

其次，是擺球的取材.開始選用的是實(shí)驗(yàn)室常用的金屬小球，色彩暗淡，效果一般.改用明亮的綠色玩具小球代替金屬小球，色彩鮮明，對(duì)比強(qiáng)烈，突出了被觀察的主體.但是玩具小球是塑料的，重量特別輕.于是在小球里裝上鐵屑，再用透明膠紙封口.這樣既增加了小球的重量，而且透明膠紙又不易看出來(lái).

表1 用Excel軟件計(jì)算的蛇擺數(shù)據(jù)

作為蛇擺裝置的擺線的參考值，按照這個(gè)數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，蛇擺初具模型.再適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行微調(diào)，可成功地制作出蛇擺裝置.

4 實(shí)驗(yàn)教具的操作

用塑料直桿輕輕地托住11個(gè)小球偏離一定的角度（注意角度不要太大），然后同時(shí)釋放.過(guò)一會(huì)兒，11個(gè)小球就擺出了蛇形（圖2）.

圖2 擺動(dòng)出的蛇形圖

5 實(shí)驗(yàn)的功能與作用

該實(shí)驗(yàn)裝置展示出像蛇一樣彎曲爬行的動(dòng)態(tài)，優(yōu)美的圖案形象，新奇而有趣、直觀地顯示了單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系，很好地符合了演示實(shí)驗(yàn)功能.