生活中用很多物品可以用来制作、演示物理小实验,能取得很好的效果。在“声现象”的学习中,我们就可以借用很多生活物品进行探究,从而揭示“声”的奥秘。
一、探索“声音的产生”──声音是由于物体的振动产生的
1.1.跳动的小人:如图1,用硬纸片把一个小喇叭糊起来,做成一个“舞台”。将一轻小的玩具小人放在“舞台”上,当音乐响起时,台上小人会在音乐声中翩翩起舞,这个现象说明发声的物体在振动。
图1
1.2.跳动的火焰:将点燃的蜡烛靠近收音机(或录音机)的扬声器旁,当音乐响起时,会发现火焰随之“跳动”。
1.3.晃动的水面:将一杯水放在桌面上,用力敲击桌面,在听到声音的同时,会发现杯子中的水面晃动。
1.4.跳动的纸屑:直接在小喇叭的纸盆中撒入一些小纸屑(如图2),当音乐响起时,纸屑随着音乐一起跳动,或者将小纸屑放在鼓面上(如图3),敲击鼓面,会发现小纸屑随着声音一起跳动(同时该实验还可以探索响度与振幅的关系)。
图2 图3
1.5.飞溅的水花:如图4将发声的音叉放入水中,会发现水花四溅。
图4
1.6.舞动的直尺:如图5所示,将直尺的一端紧压在桌面上,拨动伸出桌面的一端会听到声音,同时观察到直尺在振动(同时该实验还可以探索响度与振幅的关系)。
图5
1.7.律动的橡皮筋:将一橡皮筋两端固定,用力弹击橡皮筋,在听到声音的同时观察到橡皮筋在振动。
二、探索“声音的传播”──固体、液体、气体都可以传声
2.1.土电话:如图6所示,将一把金属叉子拴在一根约1m长的线的中间把线的两端分别缠绕在双手的食指上,缠绕多圈,插入耳朵。然后让叉子撞到坚硬的物体上,等它垂下把线拉直时,你就可以听到敲钟似的响声。
图6 图7
或者如图7所示,用两只空纸杯,一根棉线制成了一个“土电话”。如果在用“土电话”时,线没有拉直而处于松弛状态,则听的一方通过棉线“不能”听到对方的讲话声;如果在用“土电话”时,另一个同学用手捏住线上的某一部分,则听的一方就听不到声音了,是因为“手捏住线时,阻碍了振动在棉线上的传播”;用“土电话”能实现10m间的通话,说明“棉线(固体)能传声”;相距同样远,讲话者以同样的响度讲话,如果改用细金属丝连接土电话,则听到的声音就大些。则说明“细金属丝比棉线更容易传声”。
或者将一直尺一端放在耳边,用手在另一端轻轻地刮或敲击,能听到声音。
2.2.惊吓的小金鱼:在一金鱼缸的旁边,用力的拍掌,会发现金鱼因惊吓而四处游窜,说明液体可以传声。
三、探索“音调”
3.1.变声的暖水瓶:向暖水壶内倒开水,刚开始,瓶内传出低沉的轰鸣声,随着水越来越多,声音逐渐变得尖厉。用专业的物理语言来描述这个现象就是:随着瓶内水的增多,声音的音调越来越高。
3.2.变调的木梳:如图8所示,用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿,听到卡片声音发生变化.这个实验用来探究音调是否与声源振动频率有关。
图8
3.3.吸管乐器:将喝饮料的吸管剪成不同的长度,并用胶带将吸管底部密封,然后排在一起,如图9所示。对着管口吹气,由于空气柱的振动就会产生声音。管的长短不同,发出声音的音调就不同,这样就做成了一个小吸管乐器。
图9
3.4.多变的哨子:如图10所示,在筷子上缠一些棉花,做成一个活塞,用水蘸湿棉花后插入两端开口的塑料管中,用嘴吹管的上端,可以发出悦耳的哨声,哨声是由于空气柱振动而发出的声音,吹哨时,上下推拉活塞还可以改变哨声的音调,从而吹出美妙的声音。
图10
3.5.音乐编钟:在多个相同的玻璃杯中倒入不同量的水,用木棍敲击会发出不同的声音,从而制作成一个小编钟。
3.6.魔变的吸管:如图11,用力吹一根吸管,并用剪刀将它不断地剪短,会发现声音越来越高。
图11
四、探索“声音能够传递能量”
4.1.如图12,将一饮料瓶的底部切去然后蒙上橡皮膜,将瓶口对准点燃蜡烛的火焰,用力敲击瓶底的橡皮膜,发现火焰摆动,说明声音能传递能量。
图12
4.2.如图13所示,用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,乒乓球会多次被弹开。这个实验既可以探究声音产生的原因,又能说明声音能够传递能量。
图13 图14
4.3.如图14所示,当喇叭发声时,肥皂膜将振动既可以模拟人耳是怎样听到声音的,又能说明声音能够传递能量。