“聲音”單元實驗改進

實驗原型及不足

本實驗選自四年級“聲音”單元。教材在《聲音的強與弱》中設計了用不同的力撥動鋼尺、橡皮筋，以及用不同的力敲擊鼓面，讓學生通過振動幅度的大小來判斷聲音的強弱，實際上他們難以判斷振幅的大小。《聲音的高與低》中設計了敲擊鋁片琴、吹口琴，然而僅通過聽聲音很難判斷聲音的高低，通過不斷改變鋼尺伸出桌面長度來判斷振動的快慢，也不是很明顯。

實驗材料

首次材料：頻率不同的音叉、勻速旋轉的電機、鏡子、一個激光筆、三腳架、鐵架臺、紙盒若干。

雖然利用以上材料實驗效果較明顯，但是只有一個激光頭，在對比兩個音叉的時候，需要調整位置，導致實驗現象不穩定。

最終材料：兩個頻率不同的音叉、變速旋轉的電機（電機調速器、電機驅動器、YF-8步進電機）、八面轉盤、鏡子、兩個激光頭及支架等。

實驗制作

準備8面長8 cm、寬6.5 cm的鏡子，圍成一圈，豎直擺放，這樣可以減少底部木板盒的高度，盡可能地讓光點反射到鏡面的概率高、范圍廣，固定在八面轉盤上。變速旋轉電機由步進控制器控制，根據需要調節轉速，形成需要的波形；將這些器材都用木板包裹，做成長14.5 cm、寬13 cm的長方形底盤；底盤要重，這樣旋轉起來更穩定，光波也就更穩定。因為要形成兩種不同的波形，所以要準備綠、紅兩個顏色的激光頭，將它們固定在架子上，并接上開關和電源，架子的高度為27.5 cm，略高于音叉。將256 Hz和512 Hz的音叉放在可以將兩個激光頭反射到八面棱鏡上，這樣實驗現象明顯，波形穩定。整個裝置如圖1所示。

實驗說明

1.加固8面鏡子

在可視范圍之內，轉一圈可以看8次，保持視覺上的連續性。

2.調速電機

調整每秒鐘轉動的次數，是為了調出視覺效果，速度越快，波形打得越開；速度越慢，波形越難以打開，看上去效果不好。要根據擺放位置、距離進行調節，變速電機在每分鐘轉速60～80，效果不錯。

3.設置兩個激光頭

用激光頭加支架、底座及電源，穩定性強，高度固定。將兩個不同顏色的激光頭分別安裝在256 Hz和516 Hz的音叉上。紅的頻率快，波形密集；綠的頻率慢，波形疏散（如圖2）。

實驗優點

1.直觀生動

將物體的振動轉化為光波，學生通過觀察光波的變化來揭秘影響聲音的強弱與高低的因素。變化的光波更直觀生動，容易激發學生的興趣。

2.可視化

改進后的實驗裝置，將原本“聽見”的聲音轉化成“看得見”的光波，并反映出聲音的本質和變化規律，豐富了學生的試聽體驗，提升了實驗教學效果。

（作者單位：浙江省衢州市衢江育才小學）