弹簧振子共振演示器的制作

(盐城市第一中学，江苏 盐城 224005)

共振现象是力学中的一个重要内容，是指当策动力的频率等于物体(或系统)的固有频率时，物体(或系统)做受迫振动的振幅最大.通常演示“共振现象”用的是单摆球，笔者尝试利用弹簧振子来演示共振现象，效果明显，趣味性强.现将自制的共振演示器介绍如下.

1 仪器组成及制作方法

(1)实验装置如图1所示，在一塑料圆盘的中心打一个小孔，以孔为圆心画一同心圆，在同心圆的圆周上等距离地打上一系列的小孔，将圆盘固定在木制支架上.

(2)圆盘的中心小孔上挂上用回形针做的挂钩，在圆盘的同心圆上等距离选4个小孔，分别也挂上挂钩.

(3)将5只弹簧分别挂在挂钩上，每只弹簧的下面各悬挂一个磁铁，这就构成了一个振动系统.5只弹簧的倔强系数KA=KB=KC，KE>KA，KDmA，那么5个弹簧振子的固有频率满足以下关系：fA=fB，fA>fC，fA>fD，fA

图1

2 实验原理及演示方法

当A振子振动时，通过磁铁间的相互作用力给其他振子施加驱动力，使其振子做受迫振动，驱动力的频率等于A振子的频率，其余各振子的固有频率取决于自身的倔强系数和振子质量.当驱动力频率等于某一振子的固有频率时，其做受迫振动的振幅最大.实验时，让A振子先振动，其余各振子在驱动力的作用下开始振动，由于fA=fB，所以可观察到B振子的振幅最大.