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摘 要： 高中物理课堂教学中关于机械振动图像的实验教学较难突破，通过改进，解决了三角函数图像的分运动之一的形成问题;避免了传统沙漏沙子质量的减少对合成图像的影响;解决了三角函数图像的另一个分运动的形成问题;通过在滑动件上部设置可取画板，方便将画好的合成图像取下，便于向同学展示。
关键词： 高中物理;机械振动;三角函数图像;合成图像
三角函数（也叫做“圆函数”）是角的函数;它们在研究三角形和建模周期现象和许多其他应用中是很重要的。它是学习物理知识中波的形成与传递的必备知识之一，但由于三角函数图像为复杂的合成运动，授课老师难以在黑板上对学生进行演示三角函数合成运动的过程，以及有关正弦函数图像以及余弦函数图像之间关系。
针对上述存在的技术不足，我研究了一种高中物理机械振动机械波教学演示改进装置，主要有以下优点：（1）解决了滑动件的往复运动问题，且传动简单可靠;（2）滑槽杆摆动水平投影宽度小于画板的宽度值，避免合成图像的波峰和波谷超出画板的范围，影响实验演示的结果;（3）在滑槽杆一侧设置可自动伸出的笔，代替传统的沙漏漏砂的情况，避免了因为沙子质量的减少对合成图像的影响，而且笔更换方便。
装置介绍：
图中：1、机架;2、滑动件;201、上齿条;202、下齿条;203、凸起;3、第一电动机;4、传动轴;5、第一齿轮;6、第二齿轮;7、夹紧机构;701、摇杆;8、连接件;9、连杆;10、夹紧件;11、画板;12、滑槽架;1201、第一滑槽;13、曲柄;1301、第一圆柱销;14、第二电动机;15、滑槽杆;1501、第二滑槽;1502、第三滑槽;16、滑块;1601、第二圆柱销;17、笔杆套;18、笔帽;19、压缩弹簧;20、笔。
使用时，结合图1—图3所示，步骤一，实验演示前的准备工作：将笔帽18从笔杆套17上拧下后，将笔20从笔杆套17下端穿过后，笔20通过压缩弹簧19将笔帽18连接在一起;将画板11放置在滑动件2的上方后，使得画板11处于夹紧机构7的中间，摇动摇杆701，摇杆701，使得摇杆701带动连接件8运动，连接件8通过连杆9带动夹紧件10运动，夹紧件10夹紧画板11两侧;三角函数图像演示准备操作完毕。
步骤二，结合图1和图3所示，打开第一电动机3，第一电动机3通过联轴器将动力传递给传动轴4，传动轴4通过键连接将动力传递给第一齿轮5和第二齿轮 6，第一齿轮5和第二齿轮6同时运动，第一齿轮5和第二齿轮6首先与上齿条201 啮合运动，带动滑动件2向右运动，此时滑动件2通过夹紧机构7带动画板11向右匀速直线运动;与此同时，打开第二电动机14的开关，第二电动机14通过键连接带动曲柄13作圆周运动，通过第一圆柱销1301与第二滑槽1501的滑动配合，带动滑槽杆15作以左右往复摆动，滑槽杆15通过第三滑槽1502与第二圆柱销1601的滑动配合带动滑块16左右在第一滑槽1201中左右往复运动;通过两种运动的合成，最终为三角函数图像;在滑槽杆15摆动的过程当中，滑槽杆15下端在最低处时，即滑槽杆15下端的速度最大时，压缩弹簧19压缩量最大，当滑槽杆15下端在两侧时，滑槽杆15下端的速度最小时，压缩弹簧的19的压缩量最小;当第一齿轮5和第二齿轮6刚刚脱离与上齿条201的啮合后，第一齿轮5和第二齿轮6正好与下齿条202啮合传动，使得滑动件2以及画板11向左运动;往复运动的设计是为了验证三角函数图像，使得数据更加具有说服力。当图像演示操作完毕后，关闭第一电动机3和第二电动机14，反向旋转摇杆701，使得夹紧机构7松动后，取下画板11，向学生们演示合成的操作即可。根据实验的方案，在第二电动机14的转速不变的，可变换第一电动机3的转速，可得到不同周期的三角函数合成图像，但波峰和波谷的高度差不变。
该实验改进装置通过曲柄摇杆机构的运动，解决了三角函数图像的分运动之一的形成问题;通过在滑槽杆一侧焊接有可自动伸出的笔，代替传统的沙漏漏砂的情况，避免了因为沙子质量的减少对合成图像的影响;通过在机架底部设置可左右往复匀速 运动的滑动件，解决了三角函数图像的另一个分运动的形成问题，而且还可以用来验证三角函数图像的准确性，使得所得出的数据更加具有说服力，更加缜密;结构不太复杂，操作比较简单，从根本上解决了教学上的困难，更能轻松突破教学的重难点。
参考文献：
[1]徐长生.几何三角函数演示仪：CN 1989.
[2]徐忠岳，刘灵敏，曾裕，蒋富华.自制简谐运动演示仪.
[3]DL07-EXL-9简谐运动与圆周运动的等效演示仪.北京北信科仪分析仪器有限公司.
[4]耿延锋，李姣，梁亚宁.自制三角函數演示仪优化探究性教学[J].上海中学数学，2008（5）：5-6.
关键词： 高中物理;机械振动;三角函数图像;合成图像
三角函数（也叫做“圆函数”）是角的函数;它们在研究三角形和建模周期现象和许多其他应用中是很重要的。它是学习物理知识中波的形成与传递的必备知识之一，但由于三角函数图像为复杂的合成运动，授课老师难以在黑板上对学生进行演示三角函数合成运动的过程，以及有关正弦函数图像以及余弦函数图像之间关系。
针对上述存在的技术不足，我研究了一种高中物理机械振动机械波教学演示改进装置，主要有以下优点：（1）解决了滑动件的往复运动问题，且传动简单可靠;（2）滑槽杆摆动水平投影宽度小于画板的宽度值，避免合成图像的波峰和波谷超出画板的范围，影响实验演示的结果;（3）在滑槽杆一侧设置可自动伸出的笔，代替传统的沙漏漏砂的情况，避免了因为沙子质量的减少对合成图像的影响，而且笔更换方便。
装置介绍：
图中：1、机架;2、滑动件;201、上齿条;202、下齿条;203、凸起;3、第一电动机;4、传动轴;5、第一齿轮;6、第二齿轮;7、夹紧机构;701、摇杆;8、连接件;9、连杆;10、夹紧件;11、画板;12、滑槽架;1201、第一滑槽;13、曲柄;1301、第一圆柱销;14、第二电动机;15、滑槽杆;1501、第二滑槽;1502、第三滑槽;16、滑块;1601、第二圆柱销;17、笔杆套;18、笔帽;19、压缩弹簧;20、笔。
使用时，结合图1—图3所示，步骤一，实验演示前的准备工作：将笔帽18从笔杆套17上拧下后，将笔20从笔杆套17下端穿过后，笔20通过压缩弹簧19将笔帽18连接在一起;将画板11放置在滑动件2的上方后，使得画板11处于夹紧机构7的中间，摇动摇杆701，摇杆701，使得摇杆701带动连接件8运动，连接件8通过连杆9带动夹紧件10运动，夹紧件10夹紧画板11两侧;三角函数图像演示准备操作完毕。
步骤二，结合图1和图3所示，打开第一电动机3，第一电动机3通过联轴器将动力传递给传动轴4，传动轴4通过键连接将动力传递给第一齿轮5和第二齿轮 6，第一齿轮5和第二齿轮6同时运动，第一齿轮5和第二齿轮6首先与上齿条201 啮合运动，带动滑动件2向右运动，此时滑动件2通过夹紧机构7带动画板11向右匀速直线运动;与此同时，打开第二电动机14的开关，第二电动机14通过键连接带动曲柄13作圆周运动，通过第一圆柱销1301与第二滑槽1501的滑动配合，带动滑槽杆15作以左右往复摆动，滑槽杆15通过第三滑槽1502与第二圆柱销1601的滑动配合带动滑块16左右在第一滑槽1201中左右往复运动;通过两种运动的合成，最终为三角函数图像;在滑槽杆15摆动的过程当中，滑槽杆15下端在最低处时，即滑槽杆15下端的速度最大时，压缩弹簧19压缩量最大，当滑槽杆15下端在两侧时，滑槽杆15下端的速度最小时，压缩弹簧的19的压缩量最小;当第一齿轮5和第二齿轮6刚刚脱离与上齿条201的啮合后，第一齿轮5和第二齿轮6正好与下齿条202啮合传动，使得滑动件2以及画板11向左运动;往复运动的设计是为了验证三角函数图像，使得数据更加具有说服力。当图像演示操作完毕后，关闭第一电动机3和第二电动机14，反向旋转摇杆701，使得夹紧机构7松动后，取下画板11，向学生们演示合成的操作即可。根据实验的方案，在第二电动机14的转速不变的，可变换第一电动机3的转速，可得到不同周期的三角函数合成图像，但波峰和波谷的高度差不变。
该实验改进装置通过曲柄摇杆机构的运动，解决了三角函数图像的分运动之一的形成问题;通过在滑槽杆一侧焊接有可自动伸出的笔，代替传统的沙漏漏砂的情况，避免了因为沙子质量的减少对合成图像的影响;通过在机架底部设置可左右往复匀速 运动的滑动件，解决了三角函数图像的另一个分运动的形成问题，而且还可以用来验证三角函数图像的准确性，使得所得出的数据更加具有说服力，更加缜密;结构不太复杂，操作比较简单，从根本上解决了教学上的困难，更能轻松突破教学的重难点。
参考文献：
[1]徐长生.几何三角函数演示仪：CN 1989.
[2]徐忠岳，刘灵敏，曾裕，蒋富华.自制简谐运动演示仪.
[3]DL07-EXL-9简谐运动与圆周运动的等效演示仪.北京北信科仪分析仪器有限公司.
[4]耿延锋，李姣，梁亚宁.自制三角函數演示仪优化探究性教学[J].上海中学数学，2008（5）：5-6.