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用光盘自制横波演示器

范文

谷良光周兵

摘? ?要：本横波演示器是用废弃的光盘制作而成，将光盘打孔或烧烫弧形槽口，代替传统的、复杂结构的偏心轮，作为核心驱动装置。利用附有薄金属片的竹签作为传动连杆，在手动转轴带动下，光盘依次转动，小球便滞后性地上下振动，呈现横波现象。

关键词：光盘;偏心轮;螺旋结构;相位差

中图分类号：G633.7 文献标识码：A ? ? 文章编号：1003-6148（2019）7-0052-2

1? ? 背? 景

高中物理教学中，常常借助横波演示器帮助学生理解横波的形成。目前中学使用的有两种：第一种是比较古老的演示器，效果不错，但结构复杂、十分笨重，从实验室搬运到教室演示十分不便;第二种是近几年流行的演示器，效果不错，但价格昂贵。这两种示波器构造复杂，都用了偏心轮，一旦损坏很难调配零部件，仪器易于报废。

笔者自制了一台横波演示器，做到选材方便（多为废旧物品），轻巧灵活，结构简单，维修方便，效果良好，便于推广。

2? ? 制作方法和步骤

2.1? ? 研究方法

（1）采用科学的方法，针对当前使用的横波演示器有诸多弊端，趋利避害优化设计。通过网络资源，如知网、万方、维普和图书馆的资源库，查阅横波演示器的相关信息。对效果较好的横波演示器的工作原理进行归纳，提出可行性方案。

（2）制作原理：将主轴通过打孔的圆形光盘，使其运动轨迹为偏心轮轨迹。在驱动力作用下，第一个光盘依次带动后续的光盘，由于相位滞后，光盘整体形成了螺旋形状，螺旋结构整体转动带动横杆，横杆端的小球便上下振动，宏观观察形成机械波——横波（质点振动方向与波的传播方向垂直）。

2.2? ? 制作步骤

（1）按照设计方案，选废弃光盘为核心部件（轻质，易打孔），圓形光盘圆心附近用冲击钻头打大孔，并用砂纸打磨光滑，冲击钻头或电烙铁打小孔，穿3.5 cm的螺丝且固定，用电烙铁切割型加热头在光盘上烧烫弧形的槽窗，圆心角约为15°。在光盘上打小孔，螺丝钉穿过小孔并固定，作为光盘传动连杆。（图1）

（2）将光盘大孔穿主轴，主轴固定在装置两侧的木板间，光盘间用隔离管套穿主轴。如图2（a）。

（3）将光盘上的螺丝钉依次穿过下一个光盘的弧形槽窗，并把第一个光盘作为主动轮，与把手轴固定。

（4）取羊肉串上的竹签若干，将易拉罐剖开剪片，用AB胶粘附在竹签上，作为振子（小球）传动连杆。如图2（b）。

（5）安装其他部件，调试。如图2（c）（d）。

3? ? 小? 结

用圆形的光盘代替特制的偏心轮;使复杂的结构简单化，整个装置十分轻巧;就地取材（多是废旧物品作为材料），便于维修;小球之间有弹性细线相连（其他横波演示器没有），可以说明质点间作用力;核心部件是开放的，学生能看到演示器的工作原理。

该仪器使用方便，演示效果良好（样品演示已经发布到网络，可以百度“自制教具：用光盘“烧制”横波演示器”查看视频，或登录 https：//v.youku.com/v_show/id_XOTE0OTY2NDA0.html）。

（栏目编辑? ? 王柏庐）

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