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尺寸与音高
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展品简介

  本展品由图文展板、展台、实物组成。三个展台分别布置由支架固定的大小不同的海螺、装有不同水量的杯子、长度不一的小木条。 

  声音的高低由声波的振动频率决定。当物体振动时,波会沿着物体传播,并在物体两端来回反射。如果波长与物体尺寸相匹配,上一列波反射后的波峰正好与下一列波的波峰相遇,二者就会加强。杯中的水位高度不同,当被子受到敲击,振动沿水柱传播并反射,只有特定频率的声波,其波长与水柱尺寸匹配,使振动加强,从而被听到。因此,敲击不同水位的杯子,就会听到不同高低的声音。 

  每个海螺内部形成一个共振腔,并对应一个固有频率。来自周围环境的嘈杂声音有不同的频率,其中一部分声音的频率与海螺腔体的固有频率一致,这部分声音就会因共振而放大。不同大小海螺的共振腔频率不同,被放大的声音就不一样。 

  知识拓展:物理的规律 

  ①经典时代的物理探索 

  早在物理学正式诞生之前,人们就不断思考万物运动的规律。早期,人们对各种物理现象进行归纳和思辨,难免带有神秘主义色彩。      人类对不同现象的研究,促使光学、电学、磁学、力学、天文学、热力学的诞生。这些学科曾经彼此割裂,随着研究的深入,它们之间的内在联系逐渐被发现。 

   

   

  随着越来越多现象背后的规律被揭示,曾经割裂的学科逐渐统一。这些规律禁得起可重复性验证。人类发现并利用规律,蒸汽机、汽车、电报机陆续被发明,而永动机的幻梦则被彻底打破。19世纪末的人类曾认为,物理规律已几乎全部被揭示,物理大厦已经落成,只剩一些修饰工作。 

  ②“两朵乌云”引发的变革 

  物理学界出现的“两朵乌云”,证明当时人们的态度过于乐观。其一源于人们对光的研究,人们发现,无论观测者处于什么运动状态,观察到的光速都是恒定的,它催生了相对论;其二源自“紫外灾难”,根据经典理论,一个发光体在紫外波段会辐射出无限强大的能量,这严重违背现实,使普朗克不得不引入“量子”概念加以弥补,进而催生了量子力学。 

  如同以前的经典理论一样,相对论和量子力学揭示的规律,也得到了充分的可重复性验证,并经历了从发现到利用的过程,从卫星定位系统到核电站,从激光器到太阳能电池,体现相对论和量子力学的技术已广泛存在于现代人的生活中。 

  从曾经割裂的学科到不断深入的微观粒子研究,物理学的发展充分体现了还原论的思想,将复杂的现象层层剖开,抽丝剥茧般深入本质,并将这些本质和规律统一起来构建世间万物。目前,整个物质世界被归结为4种基本力和62种基本粒子,现在,科学家正在为寻找能统一各种基本力的“大统一理论”而努力。 

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