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物理應用
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  • 波霸笛
  • 波動與聲音(第三冊第三章第四節)
  • 聲音三要素
  • 45分鐘
  • 科學學習中心
  • 一、 藉由波霸笛的製作與操作,知道聲音可由音量(響度)、音調及音色來描述。
    二、 能藉由操作波霸笛,了解空氣柱長短與音調高低的關係。
    三、 能藉由學習到的音調的概念,解釋其他樂器如何控制音調。
    四、 學習使用自由軟體,觀察比較不同樂器的音色與頻譜波形的差異。
  • 粗吸管(越長越好)、一般吸管、有深度的裝水容器(飲料杯)、水、剪刀、膠帶、尺
  • 檔案下載
    教案-波霸笛.pdf | 波霸笛PPT.pdf |
  • 時間 教學活動流程 教學資源
  • 5分鐘
    一、 生活連結與預測
    1. 是否有使用過常見的材料來吹奏出聲音?例如:哨子、樹葉、紙張、塑膠袋...等,吹奏時有什麼技巧?是否有物質在振動?聲音聽起來有何不同?
    2. 是否曾吹過直笛?吹奏直笛的時候你如何控制音調高低?
    教學圖片
  • 25分鐘
    二、 操作與觀察
    1. 依操作步驟進行安裝與實驗。
    2. 教學提示:
    (1) 將細吸管貼在粗吸管口的時候,不要壓得太扁。
    (2) 粗吸管吹口的洞,要比細吸管略大,如果洞太小或太大,會不容易吹出聲音。
    (3) 將細吸管貼在粗吸管口的時候,需先測試能穩定吹出聲音再固定。調整細吸管出氣的角度與開口大小,以得到乾淨明亮的聲音。
    (4) 封口的波霸笛,亦可用膠帶搭配熱熔膠來封口,確保不會漏水,再於吸管內注入水至適當高度,以手指按壓吸管的高度控制高低音調變化。
    (5) 亦可在原本用以包裝粗吸管之塑膠套內注滿水以代替杯子。(其底部可貼膠帶以防漏水)
    (6) 各種有深度的裝水容器皆可於此實驗中應用。
    3. 延伸實驗:
    (1) 在吸管上標記出音調高低位置,並練習吹奏簡單的歌曲。
    (2) 下載頻譜分析的App(例如:Spectroid),觀察波霸笛吹出特定音調的波形,同時也用如高音笛等其他樂器製造出相同音調聲音,感受兩者音色的差別,並比較二者波型的差異。
    (3) 想想看,還可以利用什麼方法來調整吸管內空氣柱的長短變化?(例如吸管下方加上綁緊不漏水的氣球、小塑膠袋,或將吸管下方密封,內部加水後可按壓調整吸管內水柱高低)
    (4) 想想看,是否能用其他材質搭配(例如粗細吸管、棉花、鐵絲...等製作鳥笛),製作出簡單的樂器來吹出高低音。
    影片觀賞
  • 5分鐘
    1. 聲音是一種波動,是由物體快速振動所產生,當有聲音產生時,必伴隨物體的振動,當振動停止時,聲音也會隨之立即停止。
    2. 在空氣中傳遞的聲音是一種疏密波。在傳遞的方向上,最密處到相鄰最密處的長度稱為波長。由於不同頻率的聲音在相同溫度下的傳遞速率大致相同,因此頻率越大的聲音,波長越短,音調越高(圖B)。
    3. 吹笛子的時候,聲音在笛子內來回反射後傳出,但是只有波長和笛子內空氣柱長度剛好成特定整數比的聲波會有較大響度,容易被聽到。空氣柱長度越短,最大響度聲波的波長也越短、頻率越大,音調越高。
    4. 當吸管內的水位越高,管內的空氣柱長度越短,所發出的聲音越高。當管內的水位越低,管內的空氣柱長度越長,所發出的聲音越低。
  • 10分鐘
    四、 問題與討論
    1. 波霸笛吹奏的時候,是什麼物質在振動?
    解答:波霸笛在吹奏的時候,是因為吸管內的空氣在振動。
    2. 將粗吸管插入加滿水的飲料杯中,一邊吹,一邊調整粗吸管上下的位置,吸管中的水位與音調高低如何變化?
    解答:若粗吸管插入水中較深,吸管內的水位較高,相對吸管內的空氣柱較短,所以發出的音調較高。若粗吸管插入水中較淺,吸管內的水位較低,相對吸管內的空氣柱較長,所發出的音調較低。
    3. 將吸管下方黏合,再將水注入吸管的適當高度,再用手指按壓吸管,為何能吹出不同高低的音調?
    解答:當吸管下方黏合,並注入適當的水量在吸管中時,吸管內的水量維持固定,透過按壓的方式來升降水的高度,若按壓較大力,水位較高,相對吸管內的空氣柱較短,發出的聲音較高,若按壓較小力,水位較低,相對吸管內的空氣柱較長,發出的聲音較低。
    4. 波霸笛和其他樂器再演奏出相同音調時,聽起來的感覺相同嗎?其主要差異是什麼?
    解答:感覺不太相同,主要為音色的差異,可藉由頻譜分析來觀察出波形的差異。
    5. 是否可以利用其他器材來代替吸管,例如:寶特瓶,多多罐...等等,若是用其他器材來代替吸管,聲音大小和高低是否有差異?
    解答:容器的大小可能會影響聲音的高低和響度,高低音可透過容器挖孔洞,按壓不同位置的孔洞來控制。
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