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小祖冲之实验室:声音演奏家

2021年4月11日下午2点,小祖冲之实验室活动在昆山市图书馆拉开了帷幕,这次带来的是“科普实验”主题活动之“声音演奏家”。

声音是由物体振动产生的声波,是通过介质(空气或固体、液体)传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。正在发声的物体叫做声源,物体在一秒钟之内振动的次数叫做频率,频率越高,声音的音调越高;振幅描述了物体振动幅度的大小和振动的强弱,振幅越大,声音的响度越大;音色指声音的特色,不同的发声体由于其材料、结构不同,则发出声音的音色也不同。

活动开始,老师首先介绍了与声音有关的3个小实验,吊足了小读者的胃口。接着科普了声音不能在真空中传播等知识,又对声音三要素之一的“音调”进行了详细解读,小读者们由此得知声音的频率,即其周期运动频繁程度越高,声调就越高;还知道了人耳听觉的频率范围是20~20000Hz。然后通过“会唱歌的皮筋”这一小实验,小读者们仅仅使用纸杯、木棒、橡皮筋这些常见材料就对声音的音调有了更为直观的了解:皮筋被拉的越紧越细,在弹拨时振动的频率越高,所以发出的声音也越高。

活动进行到第二阶段,老师又对声音的另一要素“响度”做了介绍。小读者们仅凭生活经验也很容易理解:距离声源愈远,波幅传播的愈远,响度就愈小。但容易被忽略的是响度与发声体的振幅也有关系,振幅越大,响度越大。在“纸杯母鸡叫”实验中,小读者使用湿纸片牵拉纸杯中的红绳,随即便听到有巨大的“咯咯”声响起,这是由于湿纸片和细绳间有较大的摩擦力,用力拉绳子时就会产生振动,同时带动杯子和杯内空气跟着振动,因此发出声音,又因为杯子为上窄下宽的喇叭形,这能很好地起到放大声音的效果,所以声音的响度又被增大了。活动现场鸡鸣阵阵,小读者们乐此不疲。

待现场气氛稍微冷静下来,老师又对声音的最后一个要素“音色”进行了讲解。不同的发声体由于其材料、结构不同,振动发出的基音及泛音不同,因此声音的特色也不同。人声分中、高、低音,器乐又分为弦乐、管乐以及打击乐等多种类,活动现场小读者们用硬卡纸及橡皮筋自制了小吉他,通过弹拨橡皮筋发出的声响进一步了解到吉他的发声原理:手指拔动琴弦,琴弦开始振动,并传给琴码和面板。面板与琴身的共振压缩共鸣箱里的空气振动产生声波,声音便通过背板的反射从音孔传出。小读者们收获颇丰。

小祖冲之实验室通过科学实验将科学与生活紧密联系在一起,使小读者对科学原理有了更深的认识,丰富了小读者课外生活的同时亦让他们在轻松愉快的氛围中增强了动手能力,对小读者科学素养的培养和科学精神的形成具有一定意义。


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