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單擺波

關於這個模擬實驗

單擺波展示十五條單擺，其長度經過設定，使每條擺在 60 秒的循環中，比相鄰的擺多擺動一次。整組擺錘會先後呈現波浪、蛇形及看似混亂的圖樣，然後又突然回到排齊的狀態。學生可以調整擺動角度、拖動鏡頭環繞觀看，並跟隨「圖樣相位」讀數。此模擬能生動地說明：週期取決於擺長，而非擺錘的質量，也是學習週期運動和相位的良好引入。

學生可以探索什麼

  • 觀察完整的 60 秒循環，並記下十五個擺錘何時再次排齊。
  • 將擺動滑桿由 5 度調至 40 度，比較圖樣有何不同。
  • 拖動以環繞視角，沿著擺列望去，便能將擺錘看成一道移動的波。
  • 留意「圖樣相位」讀數，預測下一次排齊會在何時出現。
  • 比較最短和最長的擺，數一數每個循環內各擺動了幾次。

學習目標

  1. 1解釋單擺的週期取決於擺長。
  2. 2描述頻率的微小差異如何形成相位圖樣。
  3. 3預測一組振盪器何時會重新同步。
  4. 4從定性角度理解關係式 T = 2π√(L/g)。

教師常問的問題

單擺波模擬是免費的嗎？

是。它免費使用，無需註冊，並可在任何現代瀏覽器上運行，包括課室電子白板、平板電腦及 Chromebook。

為什麼擺錘會形成波浪？

每條擺都比前一條略短，因此擺動得稍快。頻率的微小差異使擺錘時而同步、時而錯開，在它們全部重新排齊之前，看起來就像行進中的波。

我如何在課堂上使用？

讓模擬運行一個循環，請學生預測下一次排齊的時間，然後調整擺動幅度並環繞鏡頭。利用「圖樣相位」讀數核對預測。

擺錘的質量重要嗎？

不重要。對於簡單單擺，週期只取決於擺長和重力，這就是為什麼稍微改變擺動幅度，擺錘重新排齊的時間不會改變。

嵌入這個模擬實驗

免費嵌入你的學習平台、網誌或班級網頁。

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