实验改进三则_科普之友

在《机械振动和机械波》一章的教学中，笔者对几则演示实验做了改进，效果很明显．
　　
　　一、演示简谐运动的图象
　　
　　课本中用沙摆实验得到简谐运动的图象，这个实验存在着不便于观察，学生对为什么要将接沙的木板匀速拉动缺乏亲身体验等缺点．笔者在做这一演示实验前增加了一个小实验，用细线悬挂一装水的塑料袋，让一学生手提细线上端，人站立不动，用针在塑料袋下部刺一小孔，将塑料袋拉离平衡位置，让其在垂直于人的正前方的平面内运动，洒下的水在地上留下的痕迹为一直线．这时提问：“怎样才能将各不同时刻洒下的水的位置错开呢？”学生很自然地会想到人必须向前行走．接着再问：“人应怎样向前行走呢？行走速度的大小对留下的痕迹有什么影响呢？”经启发分析和实验验证后得出：人必须向正前方匀速行走；行走速度的大小，影响着洒下的水留下的一个完整曲线的形状，以及一个完整曲线在行走方向上的距离．本实验器材简单，操作方便，可见度大，学生参与意识强．经过如此铺垫后，学生对沙摆实验就会有深刻的理解了．
　　
　　二、演示干涉的特点
　　
　　振动方向相同、频率相同、相差恒定的两列相干波源发出的波相遇，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，加强和减弱的区域间隔开来．且在相遇区域内各质点的振动强弱空间分布是稳定的，加强的区域始终加强，减弱的区域始终减弱．干涉现象的这些特点，教材中是根据水波干涉实验和波的干涉示意图总结出来的．由于投影式水波干涉实验的器材及对环境的要求许多中学尚不具备，即使一些学校能做这个实验，大部分学生对眼花缭乱的水波只能是“外行看热闹”，很难注意到干涉的特点，导致学生对干涉特点的理解缺乏感性认识．为解决这一难点，笔者在课堂上用橡皮锤、音叉、尼龙弦线、带有支架的定滑轮、砝码和砝码盘等器材做了弦上驻波实验．通过适当调节砝码盘内砝码的数量或弦线的长度，可观察到弦线上出现明显的波腹和波节相间的驻波现象．波腹处的振动始终是加强的，波节处的振动始终是减弱且不振动的．这一实验器材简单、操作简便、能直观地显示出干涉的特点，为学生理解干涉特点提供了感性材料，而且还可引导学生用波的叠加原理来探究形成的原因，帮助学生理解干涉时振动加强和减弱的深层含义．
　　
　　三、演示音叉的振动及发声
　　
　　在《声波》这节内容中有这样一段叙述：“用橡皮锤敲一下音叉，就可以听到音叉发出的声音．让悬在线上的小球靠近音叉，小球就会被音叉弹开，这表明发声的音叉在振动着．如果捏紧音叉的叉股，使它停止振动，我们就听不到声音了．”用橡皮锤敲一下音叉，其直接振动及发出的声音均很微弱，教室前排的学生也很难看清或听到，因而音叉的振动及发声必须通过音叉与其它物体发生作用才能显示出来．在演示音叉的振动时，可将敲击后的音叉叉股直接轻触桌面，便能听到叉股与桌面撞击时发出的喀、喀声．将敲击后的音叉叉股直接与硬纸片接触，整个教室内都可听到硬纸片在振动的叉股作用下发出的响声，这些现象都能表明音叉的振动；在演示音叉发声时，可将音叉的底部与课桌等物体紧密接触，这时用橡皮锤敲一下音叉，整个教室内可听到音叉发声引起的共鸣声．如果用手捏紧音叉的叉股，就听不到声音了．另外，由于课桌等物体的共鸣频带较宽，在用音叉组演示音调时也可采用此方法．这一实验不需增加其它器材，但效果却十分明显.