一个有趣的单摆——蛇摆实验教具的制作

刘翠青 黄冬妮

（韩山师范学院物理与电子工程系 广东 潮州 521041）

普通高中由于缺乏经费，中学物理实验器材比较缺乏.在教学中，往往很难找到满足教学要求的演示实验教具.为此新课程标准提倡利用身边的物品或废弃材料自制教具或开发、设计和制作低成本实验.在参加2011年全国第三届大学生物理教学技能大赛（人教社杯）和第三届广东省物理师范生教学技能创新实践大赛中，我们秉承这样的精神，选择一个好的课题，自主设计和制作满足课题和教学需要的实验教具，成为教学中的亮点，也得到了评委的肯定.下面介绍一下在“单摆的周期”（人教版物理选修3-4第十一章第4节）中制作的一个有趣的实验教具——蛇摆实验，该实验获全国大赛特等奖.

1 教具材料

木条和木板，图钉，绿色玩具串，铁屑，韧细线，塑料直杆.

2 实验装置

将11个绿色小球通过细线按顺序均匀排列在一个木制框架的横杆上（横杠是可以拆卸下来的，旨在保护11个小球，使其不会长期悬挂在空中），细线用图钉固定，线的长短可以通过旋转图钉来微调，另配一根塑料直杆，可以使11个小球以相同的角度同时释放（图1）.

图1 实验装置

3 实验教具的制作

首先，考虑单摆的成立条件.可将小球看做质点，即d＜＜l，小球的尺寸不要太大，摆线要足够长，同时要求挂小球的木架足够高大.

其次，是摆球的取材.开始选用的是实验室常用的金属小球，色彩暗淡，效果一般.改用明亮的绿色玩具小球代替金属小球，色彩鲜明，对比强烈，突出了被观察的主体.但是玩具小球是塑料的，重量特别轻.于是在小球里装上铁屑，再用透明胶纸封口.这样既增加了小球的重量，而且透明胶纸又不易看出来.

表1 用Excel软件计算的蛇摆数据

作为蛇摆装置的摆线的参考值，按照这个数据表的数据进行调制，蛇摆初具模型.再适当地进行微调，可成功地制作出蛇摆装置.

4 实验教具的操作

用塑料直杆轻轻地托住11个小球偏离一定的角度（注意角度不要太大），然后同时释放.过一会儿，11个小球就摆出了蛇形（图2）.

图2 摆动出的蛇形图

5 实验的功能与作用

该实验装置展示出像蛇一样弯曲爬行的动态，优美的图案形象，新奇而有趣、直观地显示了单摆周期与摆长的关系，很好地符合了演示实验功能.