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        用光盤自制橫波演示器

        2019-09-20 07:08:06谷良光周兵
        中學(xué)物理·高中 2019年8期
        關(guān)鍵詞:偏心輪光盤

        谷良光 周兵

        摘 要:演示器用廢棄的光盤,將其打孔或燒燙弧形槽口,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的偏心輪,作為核心驅(qū)動裝置.利用附有薄金屬片的竹簽作為傳動連桿,卡在光盤邊緣上,竹簽一端固定自由轉(zhuǎn)軸,另一端固定小球.在手動轉(zhuǎn)軸帶動下,光盤依次轉(zhuǎn)動,由于相位差,光盤輪緣形成螺旋軌跡,使小球形成滯后性的上下振動,宏觀上呈現(xiàn)橫波現(xiàn)象.

        關(guān)鍵詞:光盤;偏心輪;螺旋結(jié)構(gòu);相位差

        文章編號:1008-4134(2019)15-0052? ? 中圖分類號:G633.7? ? 文獻標(biāo)識碼:B

        1 背景

        高中物理教學(xué)中,常常借助橫波演示器幫助學(xué)生理解橫波的形成.目前中學(xué)使用的演示器材有兩種:一種是傳統(tǒng)的演示器,效果不錯,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、十分笨重,從實驗室搬運到教室演示十分不便,如圖1所示;另一種是近幾年流行的演示器,效果不錯,但價格昂貴,每臺在300元人民幣以上,如圖2所示.這兩種演示器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,都用了偏心輪,一旦損壞很難調(diào)配零部件,以致儀器報廢造成不必要損失.

        2 設(shè)計方法和步驟

        2.1 設(shè)計方法及原理

        (1)科學(xué)方法有:缺點列舉法、查新檢索法、原理可行性論證、理論設(shè)計構(gòu)圖、模型制作檢驗等等.針對當(dāng)前使用的橫波演示器的一些弊端,趨利避害優(yōu)化設(shè)計.通過網(wǎng)絡(luò)資源,如知網(wǎng)、萬方、維普和圖書館的資源庫,查閱橫波演示器的相關(guān)信息.對效果較好的橫波演示器工作原理進行歸納,提出可行性方案,設(shè)計演示器的核心構(gòu)造和外觀.試制橫波演示器模型,論證設(shè)計思想和使用效果,發(fā)現(xiàn)問題,提出解決方案進行優(yōu)化.最后,制作成品—自制橫波演示器.[1 ].

        (2)科學(xué)原理:將打孔的圓形光盤穿主軸,使其運動軌跡為偏心輪軌跡.在驅(qū)動力作用下,第一個光盤依次帶動后續(xù)的光盤,由于相位滯后,光盤整體形成了螺旋形狀,螺旋結(jié)構(gòu)整體轉(zhuǎn)動帶動橫桿,橫桿端的小球便上下振動,宏觀觀察形成機械波——橫波[2].

        2.2 制作步驟

        (1)按照設(shè)計方案,選廢棄光盤為核心部件(輕質(zhì),易打孔),圓形光盤圓心附近用沖擊鉆頭打大孔,并用砂紙打磨光滑,用沖擊鉆頭或電烙鐵打小孔并且用3.5cm的螺絲固定,用電烙鐵切割成型,在光盤上燒燙弧形的槽窗,圓心角約15°.在光盤上打小孔,螺絲釘穿過小孔并固定,作為光盤傳動連桿,如圖3和圖4所示.

        (2)將光盤大孔穿過主軸,主軸固定在裝置兩側(cè)的木板間,光盤間用隔離管套穿主軸,如圖5所示.

        (3)將光盤上的螺絲釘依次穿過下一個光盤的弧形槽窗,并把第一個光盤作為主動輪,與把手軸固定,如圖6所示.

        (4)取竹簽若干,將易拉罐剖開剪片,用502膠粘

        附在竹簽上,作為振子(小球)的傳動連桿,如圖7所示.

        (5)安裝其他部件并調(diào)試,如圖8所示.

        3 結(jié)束語

        該儀器使用方便,演示效果良好,樣品演示已經(jīng)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò),可以百度“自制教具:用光盤‘燒制橫波演示器”查看視頻.

        參考文獻:

        [1]龐小梅,彭懿.自制橫波演示儀[J].中學(xué)物理,2016,34(01):42.

        [2]毛國祥.自制橫波與縱波演示儀[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2003(03):48.

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