高中定量 · 初中直观拓展 · 波动 · 驻波与谐波
一根弦,怎样同时出现几个波腹?
两端固定、理想均匀弦,小振幅;振幅显示不代表实际米数。选择第三谐波,找到不动的波节。
驻波弦:问题从哪里来?
为什么缩短琴弦会让声音变高?梅森总结弦长、张力与音调的实验关系,后来达朗贝尔和欧拉用波动方程研究振动弦。
读一段背景,带着问题动手
从观察到解释
把证据带回纸上
展开关系与推导
v=√(T/μ),fₙ=nv/(2L),y∝sin(nπx/L)cos(2πfₙt)。
固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。
先预测,再用证据解释
把这次发现,留给下次的自己
阶数增大,频率和波腹数怎样变化?
换个条件,再试一次
降低张力,所有谐波频率会怎样变化?
看哪里?
旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。
仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。
尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。
先修与两种探索深度
先认识波动 · 驻波与谐波涉及的量与单位:谐波阶数(无量纲)、张力(N)、弦长(m)、振动相位(°)。高中定量 · 初中直观拓展为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:选择第三谐波,找到不动的波节。
再做定量:保持其他条件,比较谐波阶数与谐波频率(Hz),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
v=√(T/μ),fₙ=nv/(2L),y∝sin(nπx/L)cos(2πfₙt)。
对照核验提示:基频:谐波阶数 1 ;第三谐波:只改变谐波阶数 3 。按这些题设自己操作并比较谐波频率,不把参考情景当个人完成。
适用范围:第1谐波有1个波腹,频率31.62 Hz;线密度固定0.01 kg/m。 弦长按窗口归一化显示;张力改变频率和播放速率,不改变给定相位的归一化波形。
OpenStax · Standing Waves(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗
本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。