声学-趣味实验资料

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1、 玻璃音乐玻璃音乐 玻璃杯可以发出美妙动人的音乐喔，想不想玩呢？ 操作步骤与现象： 准备器材：高脚杯（玻璃杯）数个、调音器 1.取一个高脚杯（玻璃杯），将手指头沾湿以后，在高脚杯杯口边缘摩擦（可已握 住杯子底座，不可以 握住杯口），看能不能发出声音？注意：手指头沾水可多不可少，而摩擦杯口时，以同一方向（顺时鐘或 逆时鐘皆可）摩擦，不必太用力（如图一）。 2.试一试不同大小的高脚杯，仔细听一听发出的声音高低有何不同？（杯子越大，声音越低） 3.在同一个高脚杯加水，仔细听一听不同的水位高低，发出的声音高低有何不同？（水加得越多，声音越 低） 4.利用不同大小的高脚杯以及加水多寡（如图二），用调音器

2、调出不同音阶的杯子，就可以当成乐器摸 出一首曲子喔。 原理： 手指头在杯口摩擦时，能够让杯子产生震动（这种震动能够由杯子裡的水產生波动观察出来），进而让空 气振动而产生声音。而杯子的质量越大，震动会越慢，因此杯子越大或是加了水，声音都会变低。 叮咛的话： 如果发不出声音经常是因為手沾的水不够，或是摩擦得太轻或太重，多练习几次一定可以成功。而加水太 满时，声音的大小（响度）容易变小，因此调音时，需要调较低的音时，选用大一点的杯子会更好。另一 方面，如果杯子质量相近（音高会接近），则杯子本身越宽大，响度会越好。 如果利用到教学，可以让小朋友想一想杯子的大小、加水的多寡和声音的高低有何关系？也可以让

3、小朋友 利用调音器，控制加水的量，调出恰当的音高。 纸片笛 操作步骤与现象： 准备器材：报纸或影印纸、剪刀 1. 将报纸或影印纸（长宽各约十公分），摺成如图一的型状，并在凸起的部分中央剪出一个楔形的缺 口。（如图） 2. 手拿纸片，由楔形缺口下方吹气（如图），是不是可以发出声音了呢？ 原理： 吹气时，空气进入纸片，纸片因而扩张。此时由於空气快速通过楔形的缺，流速比纸片上静 止的空气快，压力较小，因而纸片被压住闭合。纸片闭合后，又被吹气撑开，撑开后纸片上静止的空气又 把纸片压回去，如此反覆，纸片产生振动，导致空气的振动就发出声音了。 叮咛的话： 成功发出声音之后，试试看： 1.相同纸张，不同大小

4、的纸张，发生的声音有何差别？ 2.相同纸张，凸起部分的大小（高低）不同，发生的声音会有差别吗？ 3.相同大小，不同纸张（报纸与影印纸），发生的声音有何差别？ 多多笛多多笛 操作步骤与现象： 准备器材：养乐多瓶子、气球、像皮筋、大吸管 1.取养乐多空瓶子一个，将底部挖一小洞，再插入大吸管。如果大吸管与瓶子间有缝隙，可用热融胶或油 黏土填补。 2.在瓶子略靠近底部的侧面，挖一个小洞（直径约 0.51.0 公分）。 3.将气球的头部剪下不用。气球底部张开后套在瓶子的开口，再用橡皮筋绑住固定，就完成了多多笛的制 作。(如图) 注意：必须将大吸管插入接触到气球，而且气球不能太鬆，必须有点紧绷。 4.对著

5、瓶子侧面的开口吹吹看，有没有发出响亮的声音呢？ 想一想，为什么会发出声音呢？ 完成图 原理： 多多笛有时被称为 air horn (空气号角)，其发出声音的原理如下图。一开始多多笛瓶子内是封闭状态， 吹气进去时，气压会增加，压迫气球有弹性的皮（如图左），气球的皮被压力推开后，和吸管之间出现缝 线，让气流可以流出去（如图右），气流一流出去，气压降低，气球会因本的弹力回到原来位置，再度封 闭吸管。如此反覆，就形成了气球来回振动，推动空气的振动而发出声音。 叮咛的话： 1.可以指导小朋友试验与比较大吸管和小吸管发出的声音， 有什么差别？ （大吸管的声音比较响亮而低沉） 。 而气球有没有绷紧，差别又是

6、如何？（太松比较不容易发出声音） 2.除了养乐多瓶，也可以用别的容器代替，例如下图就是用透明的塑胶杯製作的。 公鸡咯咯啼公鸡咯咯啼 牙线是用来剔牙的，怎样用来发出公鸡的咯、咯的啼叫声呢？ 操作步骤与现象： 准备器材：纸杯一个、迴纹针一个、微蜡牙线约 30 公分、洗碗海绵一个、蜡烛一根 1.将牙线在蜡烛上来回摩擦，使牙线表面沾有蜡质。 2.将纸杯底部打一个小洞，洞的大小使牙线能够穿过去即可。 3.将纸杯底端的牙线绑上迴纹针，使其卡在杯子底部外侧。（如图一） 4.拉紧牙线，并将海绵稍微沾湿，用海绵压住杯口处的牙线，迅速而短促的往自己的方向拉动（如图二）， 即可发出像公鸡咯、咯般的声音。 原理： 上

7、了蜡的牙线，就如同上了松香的小提琴马尾弓，都是为了要增加摩擦力。当湿海绵与牙线 摩擦的震动声响沿著牙线传到纸杯内时，声波在纸杯内反射，产生增强的效果，这种现象就称为共鸣。 在本游戏中，纸杯的作用就如同是小提琴或是吉他的音箱，能产生共鸣的效果喔！ 叮咛的话： 请指导小朋友先用湿海绵摩擦没有绑纸杯的牙线，听听看声音大小。 接著再把牙线绑在纸杯 上摩擦，体会声音明显的变大声了。 挑战一下： 1.使用大纸杯，比较看看与小纸杯发出的声音有不一样吗？ (大纸杯的声音较低沉，小纸杯的声音较高昂。) 2.试著使用纸杯、养乐多罐子、铁罐、铝罐、塑胶免洗杯、保特瓶等等，听听看牙线绑在哪一种容器发出 的声音会最大声

8、呢？ (绑在纸杯上的牙线发出的声音最大声。) 魔音棒魔音棒 能发出美妙声音的棒子和管子 操作步骤与现象： 准备器材：金属管（铜管、铝管）、松香粉、排水管 （一）魔音棒 1.取中空的铜管或铝管，直径约一公分至三公分皆可，长度则约一公尺。 2.以拇指与食指握住金属管的中央（重心），另一隻手涂抹松香粉之后，摩擦金属管，注意：摩擦时是用 力握住而快速的滑动！ 来回几次之后，金属管开始发出响亮的声音了！ （二）魔音管 取表面有凹凸的排水管一隻（家庭五金行有售），握住排水管的一端，将手举高之后，快速旋转，就可 以发出嗡嗡的声音囉！而且随著旋转的速度不同，音调也会变化喔。 原理： 任何乐器能发出声音都是因为

9、让空气发生振动，当空气的振动频率达到耳朵听得到的范围，我们就感受到 声音了。 排水管能发出声音，是因为快速旋转时，空气会由底端流通到旋转的一端（伯努利定律），当空气在管子 内流动时，经过凹凸不平的管壁而被扰动，进而产生涡流（vertex），此原理如同长笛吹口，也是因为产 生涡流而发出声音。 而排水管发出特定音调的原因如下图所示；声音是空气的一种疏密波（纵波），在管子中会因為共振而产 生驻波（standing wave），而产生驻波时管子长度是半个波长的整数倍（图中 ad 分别為 14 倍），换 言之共振会产生特定的频率，因此排水管会发出特定的音调。 而金属管能发出声音是因为手沾了松香粉（可增加

10、摩擦力，如同小提琴的弓也会涂上松香）摩擦金属 管，使金属管振动，类似提琴的弓滑过弦一样而发出声音。而空的金属管比实心的金属管效果好，则是因 我中空的金属管能提供共鸣（共振）的效果，如同吉他、提琴都有中空的音箱一样，但是同一根金属 管只能发出一种音调。 叮嚀的话： 1.可以进一步比较中空的、实心的金属管，发生的声音，其响度、音调是否有差别？也可比较直径不同金 属管的差异又是如何？ 2.在旋转排水管时，请留意不要打到他人。 3.同样的，可以准备粗细不同的排水管，比较发出声音的差异為何？ 竹蝉竹蝉 知了的叫声很响亮，纸杯可以做成知了吗？ 操作步骤与现象： 准备器材：纸杯、钓鱼线、松香(松胶)、牙签、

11、胶带 1.取一竹筷，在头部挖出一个小凹槽（宽约 0.5 公分 即可）。 2.将松香置于小坩锅上加热，待松香熔化后，将竹筷凹槽的部分均匀的沾上松香。(如图) 注意：竹筷的凹槽沾了松香后，不能变成凸出来，仍必须是凹槽(可用砂纸磨去过多的松香。 3.取一钓鱼线约 50 公分长， 一端绑在牙签上固定 （如图二） 。 另一端穿过纸杯的底部， 再打个小圈圈的结， 将小圈圈套在竹筷的凹槽上，并可自由转动。 4.在纸杯二侧，用胶带对称的黏上一小块黏土，以增加纸杯的重量。这样就完成了竹蝉的製作了。 5.拿著竹筷旋转纸杯，有没有发出响亮的声音呢？ 想一想，为什么呢？ 原理： 松香可增加摩擦力，如同小提琴的弓也会涂

12、上松香以增加摩擦力。钓鱼线在纸杯旋转时和松香摩擦而產生 振动，进而振动空气，类似提琴的弓滑过弦一样而发出声音。而中空的纸杯能提供共鸣的效果，如同 吉他、提琴都有中空的音箱，让振动產生的声音更為响亮。 叮咛的话： 1.松香可以在中药行买得到。而钓鱼线务必用细一点的，太粗会很不容易打结与操作。纸杯则可以用其他 杯子代替。 2.进行探究活动，可以指导小朋友讨论与试验；不同的钓鱼线长度、杯子大小、竹筷粗细等等，发出的 声音有何差别？是音调不一样，还是响度有差别？ 吸管风笛吸管风笛 可以发出怪异声音的风笛 器材：可弯曲吸管、气球、胶带 操作步骤与现象： 这是由吸管、气球做成的风笛，如图一。将气球吹气后，

13、让气球放气，就可以发出声音，而且将吸管 放进嘴巴（如图二），还会有音阶的变化喔。 製作方法： 1.取一可弯曲小吸管，将前端（约 5 公分长）以硬币来回压平（如图三）。 2.将已经压平的吸管前端，剪成如图四的形状（此尖端的长度约 1 公分即可，过长不容易发出声音）。注 意： (1)此前端要留一点平头（如图四），不要成為尖的 形状。 (2)前端的两片吸管要靠近（如图五），不可过於张开（如图六，太过张开）。因此在第 1 步骤要确实将吸 管压平。 3.将剪好的吸管前端放进气球（气球不要太小，建议约 6 吋的气球），注意：吸管插入气球不能太深，约 3 公分即可（如图七）。然后以胶带将气球与吸管紧紧的贴牢

14、，不可以漏气（如图八）。 4.将气球与吸管的黏紧后，再取三根可弯曲吸管，以胶带互相接起来（如图九），同样要黏紧，不可以漏 气。 5.完成后就可以试验看看，能不能发生风笛声了。一手拿著气球的一端，由吸管的一端吹气，将气球吹胀 后，松手释放气球内的空气，就可以发出风笛声了。 6.发出声音后，将吸管吹气的那一端放在嘴巴里，随意改变嘴巴的大小形状，就可以听到声音也跟着改变 喔！ 叮咛的话： 制作好的吸管风笛未必都可以发出声音， 除了要留意操作步骤提醒的注意事项； 在吹饱气球后放气时， 捏住气球的手的松紧控制也很重要。例如下图，手捏住气球并轻轻接触气球内部的吸管，可以让吸管更容 易发出声音；而且，有趣的

15、是改变手压住的松紧程度，声音的音调也会改变喔。 在教学上，可以指导学生试验以及讨论，使用大小不同吸管的差异性为何？或使用三根、四根，甚至 五根吸管串起来，发出的声音的差异为何？也可以让学生发挥创意；如何改变嘴巴的形状，发出最有趣、 变化最多的声音？另一方面，不放进嘴巴，使用不同的物品共鸣腔（例如放进剪开的保特瓶），发出的声 音又有何变化？ 弹回来的声音弹回来的声音 距离越长，就越不容易听得到声音吗？.那可不一定！ 操作步骤与现象： 准备器材： 纸筒 2 个 （可用保鲜膜的轴心纸筒或是把海报捲成纸筒状来代替） 、 可发出滴答声的闹钟一个、 可立起来的书一本 1.将闹钟拿在手上，将手臂伸直，这时可

16、以听到闹鐘的滴答声吗？接著拿出纸筒，透过它来听声音，现在 可以听到闹钟的滴答声了吗？ 2.将 2 支纸筒排成字形，开口朝向桌边。手拿著闹鐘靠在纸筒一端的开口，耳朵靠在另一个纸筒的 开口（如图）。这时可以听到闹钟的滴答声吗？ 3.在两个纸筒靠在一起的开口端立一本书（如下图），这时可以听到闹鐘的滴答声了吗？ 原理： 声音是以波的形式在空气中向四面八方传递， 很容易逸散消失，纸筒可以让声波集中在纸筒 里传递，因此可以让我们听到较长距离的滴答声。 当 2 支纸筒排成字形时，若没有在开口处立书本，声波传入第一个纸筒后，就会从开 口处传出去，往四面八方散开，因此我们听不到滴答声。若是在立了一本书，就可把从第一个纸筒传来的 滴答声反弹进入第二个纸筒内，因此我们就可以听到滴答声了。 叮咛的话： 1.请尽量在没有噪音的环境中进行本游戏。 2.若是闹钟的滴答声太大声， 不需使用纸筒就能够听的十分清楚的话， 请将闹钟换成小型的闹钟或者手錶， 以更彰显纸筒有集中声音的功能。 风的声音风的声音 用