孫建清

摘要：“共振擺”實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，各擺球通過(guò)懸線對(duì)橫梁施加驅(qū)動(dòng)力，導(dǎo)致各球擺動(dòng)難以呈現(xiàn)規(guī)律性，減弱了教學(xué)效果。對(duì)“共振擺”實(shí)驗(yàn)裝置和演示方法同時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，大大地提高了實(shí)驗(yàn)效果和實(shí)驗(yàn)裝置的利用效率。

關(guān)鍵詞：共振擺；演示；改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2013）8（S）-0061-1

如圖1，共振擺工作原理：讓B球擺動(dòng)。B球通過(guò)繩子對(duì)橡皮管施加驅(qū)動(dòng)力使其做受迫振動(dòng)。橡皮管再將此驅(qū)動(dòng)力傳遞給其他單擺。其他單擺做受迫振動(dòng)。D的擺長(zhǎng)與B相同，固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故振幅最大。但是真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：B振幅逐漸減小，其他各球開始振動(dòng)。過(guò)了一段時(shí)間D的振幅明顯比其他小球大，接著D的振幅慢慢減小。B的振幅逐漸增大，在此過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)其他小球振幅比B大的時(shí)候。究其原因。在振動(dòng)過(guò)程中，每個(gè)小球起振之后都會(huì)通過(guò)繩子對(duì)橡皮管施加驅(qū)動(dòng)力，各單擺之間相互影響，最后看到的現(xiàn)象就越來(lái)越?jīng)]規(guī)律。這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)于初學(xué)共振的學(xué)生會(huì)造成干擾，不利于知識(shí)的掌握。為此，筆者對(duì)此實(shí)驗(yàn)裝置以及演示方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的改進(jìn)（圖2）。在公開課教學(xué)中，取得了良好的效果！

1 實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)

（1）從廢舊收音機(jī)上取下天線，去除兩端，留下中間適當(dāng)長(zhǎng)度，得到一根空心鋼管。將細(xì)繩穿過(guò)鋼管。

（2）取下共振擺上的橡皮管，把空心鋼管兩端穿出的細(xì)繩分別系在共振擺的兩豎直臂上。將5個(gè)單擺等間距地系在鋼管上。改進(jìn)后裝置如圖2所示。

2 演示方法改進(jìn)

（1）共振演示：左手扶住共振擺，右手大拇指和食指捏住鋼管一端前后晃動(dòng)，控制晃動(dòng)頻率，教師可以讓任意一個(gè)單擺共振。效果神奇，群情激動(dòng)，學(xué)生躍躍欲試。

（2）受迫振動(dòng)頻率特點(diǎn)演示：共振擺垂直于講臺(tái)放置，學(xué)生只能看到共振擺側(cè)面。左手扶住共振擺。右手大拇指和食指捏住鋼管一端前后晃動(dòng)。讓學(xué)生觀察每個(gè)單擺振動(dòng)頻率，可以清楚地看到，穩(wěn)定時(shí)各個(gè)單擺的振動(dòng)頻率相同。

（3）共振原因演示：將兩側(cè)的4個(gè)單擺掛在兩邊的豎直臂上。只留下中間一個(gè)單擺。對(duì)著靜止的擺球吹氣，吹10次，看如何吹擺球蕩得最高。教師和學(xué)生比賽。最后學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)吹氣技巧：吹氣頻率和單擺固有頻率一樣時(shí)效果最明顯。讓學(xué)生分析原因。觀察幾次后一定會(huì)有同學(xué)能分析出：驅(qū)動(dòng)力等于固有頻率時(shí)。驅(qū)動(dòng)力一直做正功。故單擺能量越來(lái)越大，振幅越來(lái)越大。

（欄目編輯 王柏廬）