簡諧運動實驗的改進

田 峰

(綏德中學， 陜西 榆林 718000)

簡諧運動實驗的改進

田 峰

(綏德中學， 陜西 榆林 718000)

對原簡諧運動裝置進行改進，垂直軌道通過圓周小圓的運動作為單位圓，簡諧小圈作為單位圓的投影，利用2個小圓聯動，展示了圓周運動和簡諧運動的關系.

簡諧運動；圓周運動；彈簧

針對原簡諧運動實驗裝置存在安裝時間長、操作難度大、光線要求高等缺點，筆者對該實驗進行了改進，自制簡諧運動與單位圓演示儀.

1 簡諧運動演示儀基本結構

簡諧運動演示儀的結構如圖1所示，垂直軌道通過圓周小圓的運動作為單位圓，簡諧小圓作為單位圓的投影，利用了2個小圓的聯動關系，直觀地表現了圓周運動和簡諧運動的關系.

圖1 演示儀結構示意圖

垂直軌道固定在殼體內，水平滑軌可在垂直軌道內上下移動. 水平滑軌上套設有與驅動圓環固定連接的水平滑塊且水平滑塊可以在水平滑軌上滑動. 水平滑塊上固定有圓周小圓，水平滑軌上固定有簡諧小圓. 水平滑塊為U形的一端開口結構，圓周小圓設置在水平滑塊正前方. 圓周小圓和簡諧小圓設置在水平滑軌的同一個平面上，圓周球通過夾件夾持在水平滑塊上，水平滑塊套在水平滑軌上，后面和撥動驅動圓環的撥動桿連接. 驅動圓環的圓圈上設置有連接件用于撥動驅動圓環運動，中心軸安裝在殼體的后壁，后壁外部附加一轉動圓圈，用于外部驅動. 殼體設置在穩固裝置的底座上，正前方有運動軌跡的玻璃演示板.

2 實驗演示儀的操作步驟及實驗現象

1)在該教具旁放置一鐵架臺，用鐵夾固定彈簧，下端懸掛鉤碼，組成彈簧振子(如圖2所示). 調節鐵夾的高度，使鉤碼靜止時的高度與玻璃面板上的水平紅線在相同高度上.

圖2 簡諧振動演示

2)實驗時，將鉤碼向下拉到和面板圓圈的下端相平，釋放鉤碼，使其在豎直方向上做簡諧運動. 轉動驅動圓圈，步調和鉤碼的簡諧運動一致.

3)更換不同質量的鉤碼，重復上述過程.

做勻速運動的粉紅色圓周小圓與彈簧振子同步時(周期相同)，可以觀察到，演示儀上的簡諧小圓的運動情況完全和彈簧振子一致. 簡諧小圓充當傳統實驗中的投影的作用，粉紅色圓周小圓充當了傳統實驗中塑料小球的作用.

[責任編輯：尹冬梅]

2016-06-24

田 峰(1970-)，男，陜西綏德人，綏德中學高級教師，學士，從事中學物理教育工作.

G633.7

B

1005-4642(2016)12-0042-01