教具发明使学习更简单

，
。
简 谐 运 动 的特 点 是 研 究 变 力
：
作 用 下 产 生 变 加 速 度 的 运 动 有助 于 加 强 我 们 对 加 速 度 和 变速 运 动 概 念 的 理 解 ；
，
没 有使 用 简 练 概 括 的 数 学 语 言 而 是 用 定 性 的 文 字 语 言 来 叙 述 和 分 析 比 较 复 杂
下
一
一
位置 时 该二 极管熄 灭 与
， ， 。
习 方 法 ， 养 成 了 对 比 方 案 的 习 惯 和 分 析利 弊 的 科 学 思
位置 对应 的二 极 管发光
，
这样 当矢量 旋转
， 。
一
周
维 方式
。
发 明研 究 是
。
一
种科 学 精神 是
，
，
一
个 不 断创 新
时 就 会 观 察 到质 点 在 X 轴 上 作 简 谐 振动
和 提 高 的过 程
思 考 问题
，
有 了 这 种 良好 的 素 质 我 们 才 能 全 面
，
两 部 分 同 时使 用 演 示 质 点 简 谐 振 动 演 示 质 点 的
，
以理 性 的 眼 光 看 待 熟 悉 的 事 物 不 断 完 善
，
x
—
t
图像
自 己 的知 识 结 构 扩 大 自 己 的视 野
。
将旋 转矢 量 演 示 仪和 简谐 振动 图 像演 示 仪连 接
，
标轴上 呈 现 出
，
一
条完 整 的 正 弦 曲 线
。
我们 发 明 的简谐 运 动 演示 仪 比教材 中 已 有的教
具 实验 效 果 更 好
。
动 矢 量 矢 端 在 X 轴 上 的投 影 位 置 处 的 二 极 管 发 光 当
，
，
通 过 这 次 研 究 我 们 掌 握 了 许 多学
，
矢端转过 该位置 到达 下
，
，
上 作简谐振动
。
右 侧 为 简 谐 振 动 图 像 演 示 仪 当 指 针旋 转 时 演 示
， ，
仪
灭
一
相 应位置
的二
一
极 管 发 光 且 矢 量 转过 该 位 置 后
，
一
， 二
极管不熄
> >
。
当 矢 量 转动
。
周 图 像 演 示 仪上 就 会 呈 现 出
，
个 完整 周 期 的正
作 品实物 图
弦 曲线
图像
。
设
像
。
矢 量 旋 转 时 与 矢 端相 对 应 的 X 轴 上 二 极 管 发 光
，
-
，
计 电路 用 旋 转 矢 量 法 表 示 简 谐 振 动 来 呈 现 简 谐 振 动
。
同 时 移 位寄 存 器 控 制 x
，
t
坐标上
的二
极管 发 光 且 当
，
这 样 它 既 可 分 开 使 用 单 独 演示 旋 转矢 量 法
，
一
种
。
我 们 都 知 道 简 谐 运 动 是 最 基 本也
，
是 最 简 单 的 机 械 振 动 实 际 上 就 是 正 弦振 动
。
它是
一
种 由 自身 系 统 性 质 决 定 的
，
周 期 性 运 动 (如 单 摆 运 动 和 弹 簧 振 子 运 动 ) 。 当 某 种 物体 进 行 简 谐 运 动 时 物体 所 受 的 力 跟 位 移成 正 比 并 且 总 是 指 向平 衡 位 置
，
好 并 接 通 电 源 转动 指 针 就 可 以 同 时 观 察 到 质 点 振
， ，
位寄 存器 控 制右 侧 y
-
t
坐 标 中的发 光 二 极 管 发 光 且
，
动 和 在 简 谐 振 动 图 像 演 示 仪 上 自动 产 生 的 振 动 图
使 用 N E 5 5 5 定 时 器 等 元 件 制作单脉冲触 发开 关
简谐 振 动 的 旋 转 矢 量 演 示 仪 面 板 示 意 图
我 们 发 明 的演 示 仪主 要 包 括 两 部 分 左 侧用 指 针表 示 矢量 当
： ，
矢量 匀速旋转到某
一
位 置 时 矢 端 在 X 轴 上 的投 影 位 置 处 的 二 极 管
，
发光
I
-
。
这 样 当 矢 量 旋 转 时 就 能 观 察 到 矢 端在 X 轴 上 的 投 影 在 X 轴
， ，
一
，
矢 端 转过 该 位 置
，x
-
t
坐 标上 的 二 极 管 不 熄 灭
，
。
这样
-
，
又 可 结合 在
起 同 时 演 示 振 动 图 像 方法 如 下
，
，
：
在观 察 到 X 轴 上 质 点 简谐 振动 的 同 时 还 会在 X
t
坐
单 独 演 示 简谐 振 动 的 矢 量 表 示 法
当旋 转 矢 量 演 示 仪 单 独 使 用 时 先 接 通 电源 转
，
的 物理 现 象
，
。
但 是 我 们 习 惯 于 分 析恒 力 作 用 下 物体 的 单 程 运 动 而 对 振 动 过 程 的 分 析
，
，
普 遍 觉得 有些 困难
。
我 想 到 火 车 轮连 动 轴 的 运 动 在 平 面 上 的投 影 就 是 简谐 运
，
，
动
。
因 此 我们 想用旋转 矢量 来表 示 简谐运 动 即 当矢量 匀速 转动时 矢端在 X
， ， 。
火 车 轮 的连 动轴 的 运 动 其 在平 面 上 的 投 影 是 简谐 运 动
．
。
轴 上 的投 影 作 简谐 振 动
这 样 就 可 以 很直 观 地 演 示 简 谐 振 动 的 图 像
。
高 中物 理 新 教 材 采 用 水 平 弹 簧 振
子 代 替 以 前 的 砂 摆 演 示 简谐 运 动 的
，
图 像 但 目 前 实验 室 拥 有 的 简谐 运 动
，
演 示 仪 存 在 着 诸 多 不 足 ：① 描 绘 图 像
的 笔 与 板 不 稳 定 明 显 不 是 匀速 运 动
，
；
Leabharlann Baidu
② 用 笔 来描 图 多 少 有摩擦 实 现
，
，
不 了
(萤画 出 的 图 像 不 规 范 实验 效 等幅 性 ；
果差
> >
演 示 仪 的 控 制 电路 采 用 单 片 机 控 制
，
电 路 中 把 输 入 端 T H 和 放 电 端 D IS 同 时
接在 定 时 电容 C T 上 使 电容 C T 具 有 自动
，
快 速 放 电 的功 能
。
> >
NE5 55
脉 冲触 发 式 时 机 电路 图
> >
输 出波 形 图
我 们 利用 开 关 电路控制 Y 轴 上 的 二 极管 利 用移
发 明 创 造 可 以 帮 助 我 们 从 熟 悉 的 事 物 中 发 现 问题 从 而 进 行 改 进
， ， ，
。
对于 我
们 学 生 来 说 最 熟 悉 的 莫 过 于 学 习 了 学 科 实 验 中教 具 的 发 明 既 可 以让 学 习 变得
更 简 单 又 可 以 学 以致 用 。
，
简 谐 运 动 演 示 仪 就 是 实验 教 具 的