【理想化多控式单摆的组装方法】单摆是实际摆的理想化,是指

  前几年,我一直是按课本图示依葫芦画瓢组装单摆,开出学生实验,实验的结果令师生不甚满意。在总结实验误差时,几乎是所有同学除对摆球、摆线和用单摆完成50次全振动测周期认为无误外,对影响实验精度的其它因素都不敢肯定正确与否。鉴于这种情况,笔者在同事们指导和鼓励下,进行大胆创新探索,利用实验室现有部分仪器的零件及废旧材料,设计组装了新的单摆装置(图1),巧妙解决了影响这一实验精度的诸多问题。现介绍如下:���
  
  1单摆的组装制作。�
  
  
  (1)用废旧桌垫塑胶板(三合板、硬纸板亦可)剪制半径为0.5m扇状摆角标度盘,在盘面上刻画零度垂线和左、右分别5°、10°的标记线。取2109摩擦计附件长木板一块,在其一面顺长边方向画一条中线;在其下端前面用两个图钉钉住摆角标度盘,使盘面零度垂线与木板中线重合;在其上端适当位置的中线上钻一个�6.5的孔(供穿挂木板用),要使标度盘下弧线距摆线悬点保持0.5m为宜。
  (2)用2mm厚废有机玻璃条打孔、折制如图2所示的角形胶塞固定板,在水平面的大孔内由下而上塞入一个胶塞(链霉素注射液瓶的二号橡胶塞),将系好摆球的细线一头用小缝衣针牵引由下而上穿过胶塞中央位置(既固定牢固又能上下抽动)。�
  (3)取2507光具座附件中的金属插杆(6)一根,在有螺纹一端用M�4螺母安装上悬着摆球的角形胶塞固定板;紧挨固定板套挂下端钉有标度盘的长木板;然后将金属插杆另一端水平夹在铁架台竖杆上部。这时,长木板既灵活下垂又不靠挨摆线。�
  (4)铁架台置实验桌边,让摆球自由下垂稳定后,仔细调整使摆线正视时,正好与标度盘中间的零度垂线重合。�
  
  2解决问题及优点�
  
  (1)固定了摆线悬点。按课本要求用铁夹把摆线上端往铁架台横杆上夹时,铁夹的两页铁片难以合拢夹线,只好用一页铁片与圆形横杆夹线。摆球左右摆动时,详细观察会发现:摆向铁夹一侧时悬点降低(摆线变短),摆向圆杆一侧时悬点升高(摆线变长)。而采用摆线穿过胶塞中心固定悬点的办法,较好地解决了摆线左右摆动时悬点高低变动的问题。�
  (2)以摆角标度盘的竖直平面作参照,可以保持单摆在竖直平面内振动。�
  (3)以摆角标度盘上的角度线为标准,能使单摆摆角控制在5°以内的很小范围内。�
  (4)由于摆线的悬点固定,使摆长测定也较为准确。�
  (5)重做几次实验需变更摆长时,只要把借橡胶弹力夹固在胶塞中心部位的摆线向上或向下抽动一下即可,极为方便、省时。�
  综上所述,这种接近理想化程度的多控式单摆与现行高中物理课本上介绍的单摆相比,有诸多优点,制作也很简单。用这种单摆开学生实验时,只要学生个个静坐别乱走动、实验桌稳定不摇动、室内无内,不多记或漏记振动次数、测准时间(周期),读准测量的长度毫米数和秒表的十分位数,同学们测得的当地重力加速度精确度很高。
  
  �(栏目编辑王柏庐)

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