主题展厅：探索与发现　　　　　　　　展项名称：共振秋千

1、展示内容、原理、目的

参与者通过在展项活动中，亲自体验共振秋千的过程，了解共振现象及产生共振的条件。

共振是指一个物理系统在其自然的振动频率（所谓的共振频率）下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势。自然中有许多地方有共振的现象。比如乐器的音响共振、太阳系一些类木行星的卫星之间的轨道共振、动物耳中基底膜的共振，电路的共振等等。

共振在物理上定义为两个振动频率相同的物体，当一个发生振动时，引起另一个物体振动的现象。共振在声学中称“共鸣”，它指的是物体因共振而发声的现象，如两个频率相同的音叉靠近，其中一个振动发声时，另一个也会发声。在电学中，振荡电路的共振现象称为“谐振”。

产生共振的重要条件之一，就是要有弹性，而且一件物体受外来的频率作用时，它的频率要与后者的频率相同或基本相近。从总体上来看，这宇宙的大多数物质是有弹性的，大到行星小到原子，几乎都能以一个或多个固有频率来振动。

共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一，所以在某种程度上甚至可以这么说，是共振产生了宇宙和世间万物，没有共振就没有世界。

2、彩色三维效果图（要求每边可坐2人）

3、展示和操作方式

本展项和“龙形摆”、“弹簧摆”组成运动之律展区中的振动分主题。展项从振动中最基础的概念——频率出发，介绍共振，以及共振中的能量转换。使参与者对振动的认识有一个清晰的脉络。“龙形摆”通过一组摆长不同的小球介绍振动中最基础的频率的概念，以及对于最常见机械振动——单摆来讲，影响振动频率的因素是什么？“共振秋千”通过一个原理实验类展品和一个观众体验类展品，使观众从多角度了解共振这个科学内容。“弹簧摆”以看似神奇的现象介绍共振中产生的能量间的转换。

经原型试验得出，单摆球体的重量

展项由共振秋千和共振摆实验构成。

1、共振秋千：

由固定支架、悬挂支架、分别装置于悬挂支架两端的秋千和单摆构成。

此展项为纯机械结构，悬挂支架悬挂于固定支架上，秋千座椅和单摆分别装置于悬挂支架的两端。在共振秋千的参与活动中，秋千一端为主动摆，单摆一端为从动摆。主动摆由参与者自行摆动，主动摆前后摆动，运动引起悬挂支架周期性的摆动，由于从动摆的振动频率与主动摆的振动频率基本相同，使从动摆的悬点受到周期性变化的策动力的作用，从而产生摆动，在体验活动中了解共振现象及产生共振的条件。

原型试验证明，摆球的重量为50kg左右时，主动摆的总重量在80-150kg的情况下，主动摆的摆弧为正负30-45°，从动摆（摆球）的摆弧为正负30-40°

参与者操作步骤为：

1>坐上秋千，双手扶稳

2>双脚着地，推动秋千向后旋转45°以上

3>双脚离地，让秋千自由摆动

4>双脚点地给秋千的摆动提供动力补偿

5>待秋千停稳后，双脚着地离开秋千

2、共振摆实验：

由共同悬挂在一个悬挂支架上的7个摆长不同的单摆构成。其中第一个为重摆即主动摆，其余6个为轻摆。

参与者首先通过调节带扣机构（原理同书包带扣）拉动绳子，调节主动摆的摆长，之后操作重摆摆动，其他轻摆通过各自悬点，受到周期性变化的策动力作用，当某一个或多个从动摆固有频率与重摆的固有频率相同时，便会产生明显的振动。

参与者操作步骤为：

1>拉动绳子，调节重摆悬挂高度

2>拉起重摆然后放开，使其轻轻摆动

3>观看轻摆摆动情况