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物理應用
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  • 紙杯喇叭(一)紙杯耳機/跨領域:自然領域
  • 生活中的電與磁(第六冊第二章第三節)
  • 電流磁場交互作用
  • 45分鐘
  • 林宣安老師
  • 一、 理解當紙杯喇叭將電流訊號轉換成聲音時,紙杯會隨之產生振動,並從中得知振動是聲音產生的重要要素。
    二、 藉由實驗觀察可知能量傳遞路徑為:當電流流經線圈時會產生磁場,並與強力磁鐵產生交互作用力,線圈帶動紙杯振動而發出聲響。
    三、 認識交流電可提供變動的電流訊號,並能使線圈磁場產生改變。
    四、 理解當線圈通入帶有聲音訊息的電流訊號後會產生磁場,經由振動後才能將電流轉換為聲音輸出。
  • #33漆包線圈、強力磁鐵(10mm x 10mm)、紙杯、快速接頭、3.5mm音源線(公接頭)、萬能黏土、剪刀、砂紙、美工刀、點火槍、保麗龍膠(其他膠類亦可)、手機或MP3、3號電池、撥線鉗、膠帶。
  • 檔案下載
    教案-紙杯喇叭(一)紙杯耳機(自然領域).pdf | 紙杯喇叭(一)紙杯耳機(自然領域)PPT.pdf |
  • 時間 教學活動流程 教學資源
  • 10分鐘
    一、 生活連結與預測
    1. 引起動機:
    (1) 以錄音線連接音樂撥放器和擴音器(喇叭),演示音樂透過擴音器放出聲音的效果。
    (2) 老師告訴同學:「我們可以簡單地利用紙杯自製出喇叭。」並將自製紙杯喇叭之方法示範予學生觀摩。
    2. 生活連結:
    (1) 請學生觀察從音響拆解開的喇叭,使學生試著說明喇叭內有何種材料。
    (2) 電話的聽筒
    3. 舊課程回顧:
    (1) 磁鐵的基本性質。
    (2) 電流磁效應。
    (3) 電流與磁場的交互作用。
  • 20分鐘
    二、 操作與觀察
    1. 將製作好的紙杯喇叭接上音樂撥放器,請學生觀察其是否能發出聲音。
    2. 請學生將強力磁鐵靠近線圈中央,聽聽看有何不同?並請學生觸摸紙杯,敘述有何感覺?
    3. 請學生將強力磁鐵180度翻轉,並再次靠近線圈中央,聽聽看是否產生變化?
    4. 將磁鐵翻轉90度,或者其他角度,聽聽看哪個角度的聲音較大聲?
    5. 將磁鐵換成更大顆的強力磁鐵,聽聽看是否產生改變?
    6. 請學生將磁鐵黏貼在紙杯上,聲音效果與原先相比是否有所差異?
    7. 試著改變喇叭的線圈圈數與漆包線的粗細,觀察聲音效果是否有所差異?
    影片觀賞
  • 10分鐘
    三、 原理說明
    1. 先簡要說明音樂播放器就是將聲音訊號轉變為電流訊號的裝置(詳細 原理暫時無需說明),當我們將電流訊號通入線圈,線圈會伴隨著產生哪一種物理量?磁場。
    2. 線圈輸入有大小變化的電流訊號後,線圈會產生變化性的磁場,此時線圈喇叭並不會有聲音,因為聲音的產生必須要有什麼要素? 振動。
    3. 在線圈中央放入強力磁鐵後,線圈產生的變化性磁場與強力磁鐵的磁場產生交互作用,並因受力而振動;並能帶動紙杯產生振動發出聲音。
  • 5分鐘
    四、 問題與討論
    1. 聲音訊號透過音源線轉成電流訊號,線圈通入電流訊號後,會產生什麼物理量?此物理量的大小是變動的還是固定的?
    2. 線圈通入聲音的電流訊號後,產生磁場,如何使它產生振動而把聲音輸出?
    3. 強力磁鐵在此裝置中扮演什麼角色?
    4. 若線圈通入的磁場是固定的,則放入強力磁鐵時,還會產生振動嗎?
    5. 紙杯喇叭發出聲音時,輕觸紙杯時將會有何感受?
    6. 若是改變磁鐵強度,聲音的大小是否亦會產生改變?
    7. 紙杯在此線圈喇叭中扮演什麼腳色?若是沒有使用紙杯,聽得到聲音嗎?
    8. 將強力磁鐵翻轉,以不同磁極放入線圈,線圈喇叭的聲音大小是否將產生差別?
    9. 若將強力磁鐵轉成以水平的方式(原本放入的方式轉90度)放入線圈,則聲音會產生何種差別?
    10. 想想看,有哪些方法可以使紙杯喇叭發出更大聲響?
    11. 想想看,日常生活中還有哪些裝置是以電流與磁場的交互作用作為設計基礎?
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