简谐运动演示器，本文主要内容关键词为：简谐运动论文,演示论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
简谐运动为什么会有正弦规律？其图像为什么是正余弦图像？由于大纲的限制，书本上没有给出理论推导，因此，一个很好的演示实验或分组实验显得尤为重要。本人设计了如图1实验装置。
图1
1电池 2导线 3电阻丝 4弹簧
5铜片 6圆环振子 7木板 8木柱
1.装置结构
（1）将光滑的电阻率大的直径约0.2mm、长约40cm的镍铬合金丝（选用电阻率更大的合金更好）作为电阻丝，拉直固定于两木板（或塑料板）之间，其电阻约为3Ω。
（2）取一长度尽可能长些，劲度系数较大的轻弹簧，一端固定在木板上，另一端固结一圆环形的质量较大的重物，它们都穿过电阻线。用金属铜片做一个滑片，固定在弹簧下端某一圈上，中间有小孔，恰能穿过细电阻丝，接触良好且摩擦较小，相对重物受到的其他力很小，可涂些不影响导电的油，如煤油等。弹簧不能摆动，只能上下振动（如孔太大，接触不好，最好在孔边固定一些柔软的毛状的导体丝和电阻丝接触，确保其接触良好且摩擦更小，效果更好）。弹簧表面喷有绝缘漆与金属铜片及圆环形重物绝缘。
2.使用步骤
（1）电阻线两端与一节干电池相连，电阻线的上端和铜片分别与示波器的Y输入、地相连。
（2）打开示波器，预热两分钟后，聚焦，将示波器的“DC、AC”开关置AC一边。调焦于示波器中心。
（3）将重物下拉5cm左右，使圆环振子做近似的简谐运动，扫描范围旋置于第一档（10H～100H），调节扫描微调旋钮，使其频率为振动频率的整数倍，屏上出现正弦图像，调X增益和Y增益；使曲线大小适中。
（4）重新使圆环振子振动，还可调X增益，使曲线收成一条线，可代表振子上下运动的轨迹（如振动频率不大，则可看到是一光点在上下振动），调X增益，使其像拉窗帘一样展开成正余弦图像，可代表竖直位移随时间成正弦规律变化（横轴表示时间）。
（5）改变振幅，由于频率不变，周期不变，可看到图像只是竖直增大，相邻最高点的距离不变，代表周期不变，立竿见影，学生信服。
3.实验优点
（1）能生动形象直观准确地反映简谐运动的规律，且具有瞬时对应性，学生信服。
（2）能直接显示振动图像，如振动周期和振幅。
（3）能巧妙地将振动信号转化为电信号，使电学和力学实验有机结合，对提高学生综合运用能力及智力视野的开阔有很大帮助，学生定会有耳目一新的感觉。
（4）适合教师演示，也适合在学生做示波器的分组实验中实验，加强示波器的应用教学。
（5）结构简单，易于操作，成本低廉，适于推广。