手摇离心转台改装的受迫振动演示器

韩独石

巧用J2129手摇离心转台改装成两台受迫振动演示器，效果较好。

1教具装置图

2特点和用途

2.1特点

①制作附件(曲轴摇柄机构)容易，改装简单，使用方便，具有可操作性；②拓宽现有仪器用途，节省资金，可降低实验成本，为探索低成本教具的开发模式又增添了一个例证；③改装该教具的创新思路及克服其固有缺陷所采取的措施，能启发师生的创新思维意识，符合新课改注重培养学生能力的精神。

2.2用途

用于2003年人教版高二物理[2]“受迫振动共振”一节中，做受迫振动的演示实验。

3制作材料

J2129手摇离心转台1台，J2110螺旋弹簧组中0.5N弹簧1个，约60×60方木块一块，乒乓球1个，焊线用长臂垫片1个，φ4mm×40mm及φ4mm×10mm螺杆、M4螺母、细线绳、细砂等若干。

4制作方法

4.1皮带轮

将手摇离心转台竖立，把转轴管上所套皮带轮的顶丝松开，抽出转轴管后反向插入并固定皮带轮。

4.2曲轴摇柄

将1根φ4mm×40mm螺杆放在小电炉上加热约5min，颜色变为暗红后断电慢慢降温冷却，然后将其拧进手摇离心转台转轴管尾端的现有M4孔中固定，再将其折成曲轴摇柄。

4.3固定

将方木块用φ4mm×40mm螺杆固定在转台上部的小撑脚上。在方木块前边缘中部钻1个φ2小孔；用φ4mm×40mm及φ4×10mm各1根螺杆和1块矩形有机薄板。制作1个偏心挂线架(两螺杆相距约12mm)；长螺杆插入转台转轴管口内用固定顶丝固定，短螺秆尾端套上焊线用长臂垫片(要转动零活)后用两个螺母将其固定。

4.4弹簧振子

给乒乓球钻一小孔，内装适量细砂后，在孔内塞入双折线套(下端打结使线套不能抽出)，然后用透明胶带粘封孔口，使线套固定。将内装细砂的乒乓球挂在弹簧下端剪短的金属杆弯钩内(将开口夹合)，制成弹簧振子。

4.5组装

将细线绳一端系在弹簧上端圆环上，另一端穿过固定在手摇转台小撑脚上的方木块边缘的小孔。系在挂线架的焊线用长臂垫片尾端的小孔内。使挂线架与弹簧振子连接并调试好细线长度，就组装成如图1所示的受迫振动演示器。

5使用方法

如图1所示装配好用手摇离心转台改装的受迫振动演示器。待振子静止不动时，左手扶转台支架上部，右手均匀摇动曲轴摇柄施加驱动力，振子便随着弹簧的伸缩变化开始上下振动。当驱动力的频率等于振子稳定的频率时振子便开始了受迫振动。

6教具的不足及解决办法

6.1不足之处

本教具的缺陷是当振子作上下振动时，不可避免地伴随有前后左右晃动，严重时会使受迫振动无法做成。

6.2解决的办法

如图2所示在该教具前面放置1个500ml的量筒，使弹簧振子正好悬吊在量筒中间。当振子开始振动时，量筒的圆壁束缚其只能作上下振动。这一趋利避害的措施，使手摇离心转台改装的受迫振动演示器具备了基于量筒组装的受迫振动演示器所独有的特点——量筒壁束缚振子只能作上下振动、橡皮筋圈作振子静止位置的标记、用量筒的体积刻度线作参照可观察振子振幅的大小。