受迫振动、共振演示实验的研究及改进.pdfVIP

第29卷第10期 物 理 实 验 V01．29No．10 2009年10月 PHYSICSEXPERIMENTATIONoct．．2009 “受迫振动、共振演示实验的研究与改进 王浙伟 基础教育研究 (永强中学，浙江温州325024) 摘 要：对现有受迫振动、共振演示实验装置的不足进行了剖析，改进了原有的实验装置，制作了受迫振动、共振演 示仪器．阐述了改进后的实验装置的具体制作、教学使用及特点． 关键词：受迫振动；共振；演示实验 中图分类号：G633．7 文献标识码：B 文章编号：l005—4642(2009)10—0016一04 不能目测，即使用秒表来测量也有一定的困难，实 l 现有实验装置存在的问题 验中根本无法记录．b．当启动电动机驱动振子做 在新教材(人教版)选修3—4“外力作用下的受迫振动时，振子振动并不稳定，几乎只有在发生 振动”一节中，教材通过2个演示实验，研究了物 共振时振子振动才比较稳定，当逐渐调节电动机 体做受迫振动时的频率与驱动力频率的关系及共 转速时，振子振动的频率难以随之同步．c．电动 振现象．教学中，做好2个实验的课堂演示，是上 机带动偏心轮转动，使悬挂在偏心轮上的细线周 好这节课的重点．但笔者在教学中发现，教材中 期性上下扯动，进而驱动振子做受迫振动，这一驱 提供的2个实验装置在演示相关实验现象时存在 动力传递过程可视性不强，除前排几个学生可看 较大问题，难以达到预期的实验教学效果． 到外，其他学生根本无法看到． 图1为教材中研究受迫振动频率的实验装 图2为教材中用于演示受迫振动的振幅与固 置．装置中2个弹簧振子做受迫振动的周期性驱 有频率关系以及共振现象实验装置．按教材介 动力由可变转速的电动机提供，改变电动机的转 绍，当A摆振动时，通过绳子给其他摆以驱动力， 速可调整驱动力的频率．教材要求在实验中记录 从而使其他摆做受迫振动，与A摆摆长相同的摆 驱动力的周期和振子振动的周期，通过比较得出 球振幅最大，其他摆摆幅小．但该实验在实际中 驱动力的周期与振子振动的周期的关系，即物体 观察到的现象并非如预想的理想，实际情况是：当 做受迫振动时的频率等于驱动力频率． 驱动摆A振动时，开始时是与驱动摆A邻近的 D，E两摆振动明显，且振幅大于离A摆较远的共 图1 教材中研究受迫振动频率的实验装置 在实际教学中笔者发现该实验存在3个问 图2教材中演示受迫振动的振幅与 题：a．电动机转动的周期(或偏心轮转动的周期) 固有频率关系的实验装置 收稿日期：2009一08—21 作者简介：王浙伟(1972一)，男，浙江温州人，永强中学一级教师，学士，从事高中物理教学工作． 万方数据 第10期 王浙伟：“受迫振动、共振”演示实验的研究与改进 17 振摆B和c；然后共振摆B和C振幅逐渐增大， 2实验装置的改进 驱动摆A的振幅逐渐减小．到一定程度后。能量 传递方向发生变化，共振摆B和C振幅逐渐变 针对现有实验装置中存在的问题和不足，笔 小，驱动摆A振幅逐渐增大，并如此反复．