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實(shí)驗(yàn)改進(jìn)三則
在《機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波》一章的教學(xué)中,筆者對(duì)幾則演示實(shí)驗(yàn)做了改進(jìn),效果很明顯.
一、演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象
課本中用沙擺實(shí)驗(yàn)得到簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象,這個(gè)實(shí)驗(yàn)存在著不便于觀察,學(xué)生對(duì)為什么要將接沙的木板勻速拉動(dòng)缺乏親身體驗(yàn)等缺點(diǎn).筆者在做這一演示實(shí)驗(yàn)前增加了一個(gè)小實(shí)驗(yàn),用細(xì)線懸掛一裝水的塑料袋,讓一學(xué)生手提細(xì)線上端,人站立不動(dòng),用針在塑料袋下部刺一小孔,將塑料袋拉離平衡位置,讓其在垂直于人的正前方的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),灑下的水在地上留下的痕跡為一直線.這時(shí)提問(wèn):“怎樣才能將各不同時(shí)刻灑下的水的位置錯(cuò)開(kāi)呢?”學(xué)生很自然地會(huì)想到人必須向前行走.接著再問(wèn):“人應(yīng)怎樣向前行走呢?行走速度的大小對(duì)留下的痕跡有什么影響呢?”經(jīng)啟發(fā)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后得出:人必須向正前方勻速行走;行走速度的大小,影響著灑下的水留下的一個(gè)完整曲線的形狀,以及一個(gè)完整曲線在行走方向上的距離.本實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單,操作方便,可見(jiàn)度大,學(xué)生參與意識(shí)強(qiáng).經(jīng)過(guò)如此鋪墊后,學(xué)生對(duì)沙擺實(shí)驗(yàn)就會(huì)有深刻的理解了.
二、演示干涉的特點(diǎn)
振動(dòng)方向相同、頻率相同、相差恒定的兩列相干波源發(fā)出的波相遇,使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)域的振動(dòng)減弱,加強(qiáng)和減弱的區(qū)域間隔開(kāi)來(lái).且在相遇區(qū)域內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)強(qiáng)弱空間分布是穩(wěn)定的,加強(qiáng)的區(qū)域始終加強(qiáng),減弱的區(qū)域始終減弱.干涉現(xiàn)象的這些特點(diǎn),教材中是根據(jù)水波干涉實(shí)驗(yàn)和波的干涉示意圖總結(jié)出來(lái)的.由于投影式水波干涉實(shí)驗(yàn)的器材及對(duì)環(huán)境的要求許多中學(xué)尚不具備,即使一些學(xué)校能做這個(gè)實(shí)驗(yàn),大部分學(xué)生對(duì)眼花繚亂的水波只能是“外行看熱鬧”,很難注意到干涉的特點(diǎn),導(dǎo)致學(xué)生對(duì)干涉特點(diǎn)的理解缺乏感性認(rèn)識(shí).為解決這一難點(diǎn),筆者在課堂上用橡皮錘、音叉、尼龍弦線、帶有支架的定滑輪、砝碼和砝碼盤(pán)等器材做了弦上駐波實(shí)驗(yàn).通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)砝碼盤(pán)內(nèi)砝碼的數(shù)量或弦線的長(zhǎng)度,可觀察到弦線上出現(xiàn)明顯的波腹和波節(jié)相間的駐波現(xiàn)象.波腹處的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的,波節(jié)處的振動(dòng)始終是減弱且不振動(dòng)的.這一實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能直觀地顯示出干涉的特點(diǎn),為學(xué)生理解干涉特點(diǎn)提供了感性材料,而且還可引導(dǎo)學(xué)生用波的疊加原理來(lái)探究形成的原因,幫助學(xué)生理解干涉時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的深層含義.
三、演示音叉的振動(dòng)及發(fā)聲
在《聲波》這節(jié)內(nèi)容中有這樣一段敘述:“用橡皮錘敲一下音叉,就可以聽(tīng)到音叉發(fā)出的聲音.讓?xiě)以诰上的小球靠近音叉,小球就會(huì)被音叉彈開(kāi),這表明發(fā)聲的音叉在振動(dòng)著.如果捏緊音叉的叉股,使它停止振動(dòng),我們就聽(tīng)不到聲音了.”用橡皮錘敲一下音叉,其直接振動(dòng)及發(fā)出的聲音均很微弱,教室前排的學(xué)生也很難看清或聽(tīng)到,因而音叉的振動(dòng)及發(fā)聲必須通過(guò)音叉與其它物體發(fā)生作用才能顯示出來(lái).在演示音叉的振動(dòng)時(shí),可將敲擊后的音叉叉股直接輕觸桌面,便能聽(tīng)到叉股與桌面撞擊時(shí)發(fā)出的喀、喀聲.將敲擊后的音叉叉股直接與硬紙片接觸,整個(gè)教室內(nèi)都可聽(tīng)到硬紙片在振動(dòng)的叉股作用下發(fā)出的響聲,這些現(xiàn)象都能表明音叉的振動(dòng);在演示音叉發(fā)聲時(shí),可將音叉的底部與課桌等物體緊密接觸,這時(shí)用橡皮錘敲一下音叉,整個(gè)教室內(nèi)可聽(tīng)到音叉發(fā)聲引起的共鳴聲.如果用手捏緊音叉的叉股,就聽(tīng)不到聲音了.另外,由于課桌等物體的共鳴頻帶較寬,在用音叉組演示音調(diào)時(shí)也可采用此方法.這一實(shí)驗(yàn)不需增加其它器材,但效果卻十分明顯.
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