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物理應用
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  • 氣球吉他
  • 波動與聲音(第三冊第三章第四節)
  • 多變的聲音
  • 45分鐘
  • 科學學習中心
  • 一、 透過長條氣球的操作,學生能感受不同介質傳遞聲音的差異。
    二、 經由操作學生能發現圓型氣球具備音箱的功能,同時可以放大聲音。
    三、 透過氣球吉他的操作,學生能發現弦的長短和鬆緊會影響聲音的高低。
    四、 透過實驗探究,學生能聽出不同材質的弦,其音色會有所差異。

  • 10吋圓形氣球、135長條氣球、橡皮筋、打氣筒
  • 檔案下載
    4.氣球吉他教案.pdf | 氣球吉他PTT.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.引起動機與生活連結:
    (1)在日常生活中有接觸過哪些樂器呢?你知道這些樂器是如何調整它們的音調嗎?
    (2)老師可拿著吉他或是烏克麗麗示範不同的音調,詢問學生,老師是如何做到的呢?
    2.舊課程回顧:
    (1)物體振動會產生聲音,聲音可以透過固體、液體、氣體傳播。
    (2)聲音有大小、高低與音色等不同要素,生活中的聲音有樂音與噪音之分。
  • 25分鐘
    二、 操作與觀察
    1. 依據操作步驟安裝實驗裝置後進行實驗。
    2. 教學提示:
    (1) 先將長條氣球拉長,一端捲在一手手指上固定後,靠近耳朵但不接觸,用另一隻手的手指彈彈看,是否可以發出聲音,發出聲音的音量如何?
    (2) 承(1),將長條氣球的一端壓在耳骨上,維持氣球相同長度,用手指彈彈看,比較效果如何?
    (3) 氣球吉他製作完成後,再拉長長條氣球,用手指彈彈看,比較有和沒有圓形氣球作為音箱的效果有何差異?
    (4) 調整弦的鬆緊度,比較音調是否有所不同?
    操縱變因 不同鬆緊度的長條氣球(拉長或縮短)
    控制變因 弦的長度(壓弦的位置)
    應變變因 音調的高低(可用人耳聽聽看,並搭配手機App測量頻率高低,測量時,須要求環境中盡量保持安靜,手機盡量靠近圓型氣球)
    (5) 調整弦的長度,比較音調是否有所不同?
    操縱變因 改變弦的長度(壓弦的位置調整)
    控制變因 長條氣球的鬆緊度(弦的鬆緊度)
    應變變因 音調的高低(可用人耳聽聽看,並搭配手機App測量頻率高低,測量時,須要求環境中盡量保持安靜,手機盡量靠近圓型氣球)
    3. 延伸探究:請先預測結果後,再進行實驗驗證。
    (1) 將長條氣球替換成不同材質的弦,比較不同材質弦所彈出的聲音,是否有所差異?
    (2) 不同材質的弦(整條弦的長度相同),比較在相同的長度,不同的弦彈出的音調是否有所差異(可用手機App測量),想想看可能的原因是什麼?
    (3) 比較看看,維持相同的長度和鬆緊度的狀況下,直接拿長條氣球來彈(沒有圓形氣球作為音箱)和有氣球音箱的音調是否有所不同?聲音的大小是否有差異(可拿分貝計測量)?音色是否有差異?
    (4) 比較大小不同氣球(比較打氣10次、20次、30次,因打氣筒而異需調整),在相同材質的弦與狀況下(長度、鬆緊度),其聲音大小或音調有何差異?
    (5) 請學生設計用不同的容器代替氣球來製作樂器,例如:不同大小的寶特瓶、紙箱、木箱、保麗龍盒…,觀察不同的音箱,彈出的聲音大小或音調有何不同?
    (6) 請學生將弦拉長到固定長度,用奇異筆在弦上面做上記號,標示出Do、Re、Mi…等各個音階按壓位置,嘗試著依據這些音階標示,彈出一首簡單的歌曲。
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  • 5分鐘
    三、 原理說明:
    1. 聲音的產生是因為物體振動擾動了介質粒子,將能量以波動的方式往外傳播。而固體、液體、氣體介質皆可傳播聲音。
    2. 當我們拉緊一條長條氣球、橡皮筋或彈力繩,撥動時就能來回振動產生聲音。產生聲音的頻率(音調)和長度、質量、繃緊的張力大小等因素有關,吉他就是根據這些因素來改變發出聲音的頻率。
    3. 產生聲音的音量和被撥動後振動體的振幅有關,我們聽到的聲音響度也和與聲源的距離有關。
    4. 音箱的作用:長條氣球(或彈性繩、橡皮筋等其他材質,在此統稱為弦)的振動傳到圓形氣球,使圓形氣球產生與弦的振動「頻率相同」的強迫性振動,圓形氣球的振動能增大發聲體(弦)與空氣分子碰撞的接觸面積,進而增強空氣分子的振動,使音量變大。
    5. 音箱(氣球)形狀的不同也會讓聲音散布的方式不同。
  • 10分鐘
    四、 問題與討論
    1. 相同的弦在維持一定的鬆緊度和長度狀況下,比較是否連結音箱,其聲音的差異為何?
    解答:有連結音箱的弦,彈出的聲音響度會比較大,而頻率的差異不大,音色有些差異。
    2. 相同的裝置(同樣的弦和音箱),調整弦的鬆緊度後撥弦,音調有何差異?
    解答:弦的張緊程度越高,音調越高。
    3. 相同的裝置(同樣的弦和音箱),調整弦的長度後撥弦,音調有何差異?
    解答:弦的長度越短,音調越高。
    4. 使用不同材質(橡皮筋、彈力繩…)的弦連接圓型氣球,彈出的聲音是否會有不同?
    解答:不同材質的弦,彈出的聲音音色會有所不同,另外,不同材質的弦,本身粗細、長短或質量也不一樣,所以音調也會不一樣。
    5. 相同的弦,搭配大小不同的音箱(氣球打氣10次、20次、30次…),聲音的差異為何?
    解答:打氣越多次,氣球體積越大,撥弦後所產生的聲音越大聲。
    6. 使用不同的容器(寶特瓶、紙箱、木箱、保麗龍盒…)來替代圓形氣球為音箱,在腔體穿洞,弦從洞中拉出同時一端打結固定於腔體內側,聽聽看彈出的聲音大小或音調有何不同?
    解答:連結不同的音箱,撥弦後,產生的效果不同,影響因素很多,包含音
    箱的大小、材質,弦連接的位置…等等,若是音箱比較大,聲音也會較大聲,
    連接的部位,要直接連接到腔體,效果會比較好。(例如:寶特瓶連接到瓶
    蓋,效果較不好,連接到瓶底,效果較好)
  • 參考資料
    1. http://www2.nsysu.edu.tw/physdemo-high/Physic_Website_Job/physic_web/8-Sound/heading_pdf/science.pdf
    2. http://www.masters.tw/147/%E5%85%B1%E9%B3%B4%E7%AE%B1%E6%98%AF%E8%97%89%E7%94%B1%E5%85%B1%E6%8C%AF%E4%BE%86%E5%A2%9E%E5%BC%B7%E8%81%B2%E9%9F%B3%E7%9A%84%E9%9F%BF%E5%BA%A6
    3. http://www.masters.tw/78031
    4. https://youtu.be/7PIPVHEZ1oQ
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