电动机助绳“话”驻波

刘明忠

(江西省上犹中学　江西 赣州　341200)



电动机助绳“话”驻波

刘明忠

(江西省上犹中学江西 赣州341200)

自制绳驻波演示仪，利用电动机转动轴的圆周运动，驱动弹性绳一端做周期性振动，从而带动弹性细绳产生入射波，入射波经固定点反射形成反射波，当反射波与入射波叠加在一起，产生驻波.

绳驻波演示仪自制

驻波是自然界中十分常见的一种现象，例如水波，乐器发声，树梢震颤等.为了比较形象、直观地演示驻波，笔者制作了绳驻波演示仪.绳驻波演示仪是用弹性绳演示驻波的仪器，通过电动机的转动，使转动曲轴周期性敲击弹性绳，从而带动弹性细绳(即本装置的弹性绳)产生一列入射波，入射波经固定点反射回来，当反射波与入射波叠加在一起，满足一定的条件时就产生了驻波.

1　器材清单

小型电动机1个(6V) ，弹性绳1根(80cm左右)， 长木板1块(长80cm左右)，固定支架2个，教学电源1个(J1209) ，滑动变阻器1个(50Ω)，导线若干.

2　制作方法

2.1改装电动机

将小型电动机(6V)的转动轴改装成转动曲轴，如图1所示.

图1　将电动机转动轴改装成转动曲轴

2.2安装弹性绳

先将两固定支架固定在长木板两端合适位置，再将弹性绳适当拉紧，两端固定在固定支架上.调节好弹性绳与小型电动机转动曲轴最低点之间的距离(弹性绳与电动机转动曲轴最低点之间距离可调)，如图2所示.

图2　安装弹性绳

2.3连接电路

将教学电源、小型电动机、滑动变阻器、开关、导线等实验器材连接成如图3所示的电路.

图3　实验电路图

3　基本用途

该演示仪可演示弹性绳振动产生的横波与驻波现象.

接通开关，电动机转动时曲轴每转到最低点时周期性敲击弹性绳，就会在弹性绳上产生一列入射波，经弹性绳另一固定点反射，形成反射波，两列波在适当的条件下叠加，可以看到中央凸起的波腹处振动最激烈，波节处几乎无振动，最终产生明显的驻

波效果.调节滑动变阻器，改变电动机的输入电流，改变电动机的转速，从而改变电动机敲击弹性绳的振动频率，可以形成多种驻波图景，比较容易调节到的有2个波腹，3个波腹，4个波腹，如图4所示.若在频闪光源下演示效果更显著.从而解决了教学中的难点，突出了教学重点.

图4　演示驻波现象

4　主要优点

该演示仪具有很强的趣味性和很高的科学性，将电动机转动轴的圆周运动转化成弹性绳竖直方向的周期性运动，周期由电机的转速决定，方便调节.

该演示仪制造原理、制作过程简单，成本低廉，具有很强的实用性.

该演示仪效果明显，能够观察到明显的驻波效果，使学生清楚地了解驻波的特点.

2015-12-02)