自制横波演示仪

摘要：在物理学习过程中，对物理现象和实验的感性认识很重要，一个好的实验对物理的学习有很大帮助，本文在设计制作关于机械波的“横波演示仪”旨在帮助学生认识和理解波的形成过程。

关键词：横波；波的形成；横波演示仪

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）10（S）-0038-2

学习高中物理机械波的形成和传播时，为帮助学生认识和理解波的形成过程，教材中例举了艺术体操表演中的彩带飞舞，还有抖动柔软的长绳。物理教师也在课堂上进行了现场演示，但是实际效果不佳。利用这些情景对我们学生认识与理解波的动态形成过程帮助不大，甚至还会出现偏差。在学习物理中，笔者感觉到对物理现象和实验的感性认识是非常重要的，一个好的实验对我们学习物理会有很大的帮助，笔者决定去尝试设计制作一个机械波的“横波演示实验仪器”。

1 “横波演示仪”的设计、制作和使用

1 在木架上悬挂一排“橡皮筋振子”，橡皮筋与弹簧一样有弹性，振子在竖直方向可以做简谐运动。当然，有适合的弹簧代替橡皮筋会更好。由于用的是相同的橡皮筋，橡皮筋的长度和小钢球质量都是相同的，所以每一个“橡皮筋振子”的固有频率是相同的。如图1所示。

2 另外用一根橡皮筋将小球等间距地横向串连起来，每个小球与橡皮筋固定连接，小球不能在橡皮筋上滑动。这样，当其中一个振子做上下运动时就会带动旁边的振子运动，如图2所示。

注意，横向串连的橡皮筋不能用细绳替代，因为在形成波的时候，振子之间的间距是在变化的。再者，横向串连的橡皮筋要稍有一点拉紧，但

3 在最后一个振子下面安装一个阻尼装置。阻尼装置是在振子下面垂挂一个与水的密度差不多的物体（图3中是用了一个橡皮塞），将物体放入盛有水的烧杯里。其目的是将波源传到末端时的振动能量衰减掉，不至于将振动反射回去干扰波的传播。如果振动能量衰减不够，可以在最后两个振子下面安装阻尼装置。如图3所示。

4 在演示时，将波源的第一个振子小球的橡皮筋与木框的连接解开，手持这个振子小球做上下运动，控制好振幅和频率，就能够形成一列持续传播的横波。如图5中所呈现的情景。

它不仅帮助同学学习时建立机械波的概念，使同学理解了横波形成和传播的动态过程，并且对后面学习“波的图像”都很有帮助。如图4，图5中所示的就是“横波演示仪”实验时的两张照片。

参考文献：

[1]黎超雄，解读“弹簧振子”模型[J]，物理教学探讨，2009，（4）：78

[2]侯长兰，评析《简谐运动》教学片断观课堂教学的有效性[J]物理教学探讨，2009，（12）：77

[3]人民教育出版社课程教材研究所，普通高中课程实验教科书物理选修3-4[M]，北京：人民教育出版社，2011

[4]杨介信，张大同，中学物理实验大全[M]，上海：上海教育出版社，1996

（栏目编辑 罗琬华）