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机械振动和机械波是中学物理的教学难点，做好有关的演示实验对于突破这一难点至关重要。然而这部分的演示实验大都不好做，用学校现存的仪器设备演示有时难于达到满意的效果。现行高中物理课本中，简谐振动图像是用一沙摆装置来演示的。由于这种演示装置的方法可靠性不高，长期以来，人们不断的对此进行研究探讨，设计出了不少新的演示装置以改进演示效果。教育部教学仪器所研制的微机辅助物理实验系统中采用如图1所示电位传感器，其基本的原理是正负直流电极板在水槽中形成一个均匀的点场，当摆球做平行于点场线的简谐振动时，与摆球下部相连的摆针就可检测到不同时刻与摆球位置相对应的电位，将此电信号经接口箱及计算机处理后，在屏幕上显示出单摆振动的图像。笔者参考图1设计制作出新的实验演示装置。

1、实验原理

实验装置如图2所示，它与图1演示装置不同的是摆球位置传感部分，采用了光电传感技术，其核心是光源、挡光片及硅光电池。硅光电池是一种把光能转换成电信号的半导体光电器件，一般在光强一定的情况下，其输出电压与受光面积成正比。于是设计让一面光源发出发出一束均匀的光线照向硅光电池，硅光电池与电源之间设置一挡光片，挡光片与摆球连动。当摆球摆动时，带动挡光片在光源与硅光电池之间来回摆动，硅光电池的受光面积也相应的发生变化，结果硅光电池跟随摆球的摆动输出不同的电压。

电路原理图如图3所示。+5V直流电经限流电阻R1后跟LED1-LED4供电，保证4个发光二极管发出均匀的光线，R1不可取得过小，以免电流过大烧坏LED1-LED4。两光电池的连线点接在零电位即地线上，这样上光电池对地输出正压，下光电池对地输出变电电压，将这电信号送往接口箱处理并送到计算机处理分析，最终在计算机上显示出单摆的简谐振动图像，频率、周期及摆幅等参数就可得到。

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