自制橫波演示儀

摘要：在物理學習過程中，對物理現象和實驗的感性認識很重要，一個好的實驗對物理的學習有很大幫助，本文在設計制作關于機械波的“橫波演示儀”旨在幫助學生認識和理解波的形成過程。

關鍵詞：橫波；波的形成；橫波演示儀

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）10（S）-0038-2

學習高中物理機械波的形成和傳播時，為幫助學生認識和理解波的形成過程，教材中例舉了藝術體操表演中的彩帶飛舞，還有抖動柔軟的長繩。物理教師也在課堂上進行了現場演示，但是實際效果不佳。利用這些情景對我們學生認識與理解波的動態形成過程幫助不大，甚至還會出現偏差。在學習物理中，筆者感覺到對物理現象和實驗的感性認識是非常重要的，一個好的實驗對我們學習物理會有很大的幫助，筆者決定去嘗試設計制作一個機械波的“橫波演示實驗儀器”。

1 “橫波演示儀”的設計、制作和使用

1 在木架上懸掛一排“橡皮筋振子”，橡皮筋與彈簧一樣有彈性，振子在豎直方向可以做簡諧運動。當然，有適合的彈簧代替橡皮筋會更好。由于用的是相同的橡皮筋，橡皮筋的長度和小鋼球質量都是相同的，所以每一個“橡皮筋振子”的固有頻率是相同的。如圖1所示。

2 另外用一根橡皮筋將小球等間距地橫向串連起來，每個小球與橡皮筋固定連接，小球不能在橡皮筋上滑動。這樣，當其中一個振子做上下運動時就會帶動旁邊的振子運動，如圖2所示。

注意，橫向串連的橡皮筋不能用細繩替代，因為在形成波的時候，振子之間的間距是在變化的。再者，橫向串連的橡皮筋要稍有一點拉緊，但

3 在最后一個振子下面安裝一個阻尼裝置。阻尼裝置是在振子下面垂掛一個與水的密度差不多的物體（圖3中是用了一個橡皮塞），將物體放入盛有水的燒杯里。其目的是將波源傳到末端時的振動能量衰減掉，不至于將振動反射回去干擾波的傳播。如果振動能量衰減不夠，可以在最后兩個振子下面安裝阻尼裝置。如圖3所示。

4 在演示時，將波源的第一個振子小球的橡皮筋與木框的連接解開，手持這個振子小球做上下運動，控制好振幅和頻率，就能夠形成一列持續傳播的橫波。如圖5中所呈現的情景。

它不僅幫助同學學習時建立機械波的概念，使同學理解了橫波形成和傳播的動態過程，并且對后面學習“波的圖像”都很有幫助。如圖4，圖5中所示的就是“橫波演示儀”實驗時的兩張照片。

參考文獻：

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（欄目編輯 羅琬華）