自制横波演示仪お

庞小梅 彭懿

波动是多个质点同时又不同步的运动，从整体上形成了波在空间的传播.在《机械波的形成与传播》一节内容中，“理解机械波的传播过程和特点”既是重点也是难点，而关键点在于如何理解“波是振动的传播及媒质本身不随波迁移”.学生虽然已经具备了运动学和质点振动的基本知识，但是不习惯多过程动态抽象的问题，所以对机械波的传播过程这种较复杂的运动，学生进行抽象的思维和空间的想象时仍有较大困难，非常需要感性的表象来启发学生的思维.

在讲解机械波的形成过程时，很多教师都是按照教材上以绳波为例进行讲解，虽然学生看到了波，但是学生对于“质点只在平衡位置上下振动”没有直观认识，理解起来比较吃力；也有教师借助波动演示仪进行演示实验，但是学生看不见仪器内部的构造，不容易理解机械波传播的过程；还有一些教师借助动画演示，[TP1GW129.TIF，Y#]但是学生可能会觉得这不是真实的实验，而是人为的实验效果.

结合以上情况，可以利用图1中的自制横波演示仪做好演示实验.

1仪器原理

绳子未抖动时，没有形成波，每个瓶盖都处在平衡位置.当抖动绳子的一端时，抖动的这一端相当于波源，绳子形成的波形通过吸管放大，就可看到这些瓶盖形成凹凸相间的波形.

2仪器结构及制作

2.1仪器结构如图2所示

2.2仪器制作

（1）准备40根粗细较均匀且长度相同的轻质圆木棒，距木棒中间等距离的两端分别打上孔，再用细线将木棒按每5 cm等间距地穿起来并固定.

（2）准备80根相同长度的吸管，吸管的直径与木棒的基本相同，将吸管分别套在木棒的两端且套入深度的相同.

（3）分别在吸管的另一端套入长度相同的短木棒，且套入[LL]

[TP1GW130.TIF，BP#][HJ1.1mm]

的深度相同.

（4）利用螺丝将木棒和瓶盖固定，为了方便观察，每隔5个红色瓶盖就有一个白色瓶盖.

3使用方法

将仪器固定在水平支架上（如无支架也可让两个人分别拿着仪器的一端，并使仪器在水平方向展开），在仪器一端手持第一根圆木棒迅速上下抖动一下，就能形成一列横波.如图1中所呈现的情景.

4仪器的优点

（1）教师无须强调，学生就能根据一目了然的实验现象，轻松突破两个难点：

①靠近波源的瓶盖先运动，并且沿着波的传播方向，瓶盖由近及远依次开始振动，说明机械波的所有质点不是同时开始运动的.

②所有的瓶盖都只是在其平衡位置上下振动，说明媒质本身不随波迁移.

（2）使用该仪器时现象明显，可视度大，直观性强.

（3）制作该仪器的成本低廉、取材容易、制作简单.

5启发与思考

英国物理学家麦克斯韦说过“演示实验的教育价值常常与仪器的复杂性成反比，学生用自制仪器，比用精密仪器易于学到更多的东西”.该自制横波演示仪虽然没有厂家制造的仪器外观精致美观，但是它可以帮助教师把抽象的横波具体化、形象化，也让学生清楚看到横波的形成和传播.真正做到：教师教物理“以物论理”，学生学物理“见物思理”.