實驗改進三則

實驗改進三則  

在《機械振動和機械波》一章的教學(xué)中，筆者對幾則演示實驗做了改進，效果很明顯．

課本中用沙擺實驗得到簡諧運動的圖象，這個實驗存在著不便于觀察，學(xué)生對為什么要將接沙的木板勻速拉動缺乏親身體驗等缺點．筆者在做這一演示實驗前增加了一個小實驗，用細線懸掛一裝水的塑料袋，讓一學(xué)生手提細線上端，人站立不動，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)運動，灑下的水在地上留下的痕跡為一直線．這時提問：“怎樣才能將各不同時刻灑下的水的位置錯開呢？”學(xué)生很自然地會想到人必須向前行走．接著再問：“人應(yīng)怎樣向前行走呢？行走速度的大小對留下的痕跡有什么影響呢？”經(jīng)啟發(fā)分析和實驗驗證后得出：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完整曲線的形狀，以及一個完整曲線在行走方向上的距離．本實驗器材簡單，操作方便，可見度大，學(xué)生參與意識強．經(jīng)過如此鋪墊后，學(xué)生對沙擺實驗就會有深刻的理解了．

振動方向相同、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)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，加強和減弱的區(qū)域間隔開來．且在相遇區(qū)域內(nèi)各質(zhì)點的振動強弱空間分布是穩(wěn)定的，加強的區(qū)域始終加強，減弱的區(qū)域始終減弱．干涉現(xiàn)象的這些特點，教材中是根據(jù)水波干涉實驗和波的干涉示意圖總結(jié)出來的．由于投影式水波干涉實驗的器材及對環(huán)境的要求許多中學(xué)尚不具備，即使一些學(xué)校能做這個實驗，大部分學(xué)生對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，導(dǎo)致學(xué)生對干涉特點的理解缺乏感性認識．為解決這一難點，筆者在課堂上用橡皮錘、音叉、尼龍弦線、帶有支架的定滑輪、砝碼和砝碼盤等器材做了弦上駐波實驗．通過適當調(diào)節(jié)砝碼盤內(nèi)砝碼的數(shù)量或弦線的長度，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．波腹處的振動始終是加強的，波節(jié)處的振動始終是減弱且不振動的．這一實驗器材簡單、操作簡便、能直觀地顯示出干涉的特點，為學(xué)生理解干涉特點提供了感性材料，而且還可引導(dǎo)學(xué)生用波的疊加原理來探究形成的原因，幫助學(xué)生理解干涉時振動加強和減弱的深層含義．

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，就可以聽到音叉發(fā)出的聲音．讓懸在線上的小球靠近音叉，小球就會被音叉彈開，這表明發(fā)聲的音叉在振動著．如果捏緊音叉的叉股，使它停止振動，我們就聽不到聲音了．”用橡皮錘敲一下音叉，其直接振動及發(fā)出的聲音均很微弱，教室前排的學(xué)生也很難看清或聽到，因而音叉的振動及發(fā)聲必須通過音叉與其它物體發(fā)生作用才能顯示出來．在演示音叉的振動時，可將敲擊后的音叉叉股直接輕觸桌面，便能聽到叉股與桌面撞擊時發(fā)出的喀、喀聲．將敲擊后的音叉叉股直接與硬紙片接觸，整個教室內(nèi)都可聽到硬紙片在振動的叉股作用下發(fā)出的響聲，這些現(xiàn)象都能表明音叉的振動；在演示音叉發(fā)聲時，可將音叉的底部與課桌等物體緊密接觸，這時用橡皮錘敲一下音叉，整個教室內(nèi)可聽到音叉發(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)時也可采用此方法．這一實驗不需增加其它器材，但效果卻十分明顯.

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