電動機助繩“話”駐波

劉明忠

(江西省上猶中學(xué)　江西 贛州　341200)

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電動機助繩“話”駐波

劉明忠

(江西省上猶中學(xué)江西 贛州341200)

自制繩駐波演示儀，利用電動機轉(zhuǎn)動軸的圓周運動，驅(qū)動彈性繩一端做周期性振動，從而帶動彈性細繩產(chǎn)生入射波，入射波經(jīng)固定點反射形成反射波，當反射波與入射波疊加在一起，產(chǎn)生駐波.

繩駐波演示儀自制

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(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)動曲軸周期性敲擊彈性繩，從而帶動彈性細繩(即本裝置的彈性繩)產(chǎn)生一列入射波，入射波經(jīng)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(chǎn)生了駐波.

1　器材清單

小型電動機1個(6V) ，彈性繩1根(80cm左右)， 長木板1塊(長80cm左右)，固定支架2個，教學(xué)電源1個(J1209) ，滑動變阻器1個(50Ω)，導(dǎo)線若干.

2　制作方法

2.1改裝電動機

將小型電動機(6V)的轉(zhuǎn)動軸改裝成轉(zhuǎn)動曲軸，如圖1所示.

圖1　將電動機轉(zhuǎn)動軸改裝成轉(zhuǎn)動曲軸

2.2安裝彈性繩

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

圖2　安裝彈性繩

2.3連接電路

將教學(xué)電源、小型電動機、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等實驗器材連接成如圖3所示的電路.

圖3　實驗電路圖

3　基本用途

該演示儀可演示彈性繩振動產(chǎn)生的橫波與駐波現(xiàn)象.

接通開關(guān)，電動機轉(zhuǎn)動時曲軸每轉(zhuǎn)到最低點時周期性敲擊彈性繩，就會在彈性繩上產(chǎn)生一列入射波，經(jīng)彈性繩另一固定點反射，形成反射波，兩列波在適當?shù)臈l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(chǎn)生明顯的駐

波效果.調(diào)節(jié)滑動變阻器，改變電動機的輸入電流，改變電動機的轉(zhuǎn)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，比較容易調(diào)節(jié)到的有2個波腹，3個波腹，4個波腹，如圖4所示.若在頻閃光源下演示效果更顯著.從而解決了教學(xué)中的難點，突出了教學(xué)重點.

圖4　演示駐波現(xiàn)象

4　主要優(yōu)點

該演示儀具有很強的趣味性和很高的科學(xué)性，將電動機轉(zhuǎn)動軸的圓周運動轉(zhuǎn)化成彈性繩豎直方向的周期性運動，周期由電機的轉(zhuǎn)速決定，方便調(diào)節(jié).

該演示儀制造原理、制作過程簡單，成本低廉，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，使學(xué)生清楚地了解駐波的特點.

2015-12-02)