聲音玩具科學原理探討

臺中教育大學科學應用與推廣學系 葉聰文

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聲音玩具科學原理探討

臺中教育大學科學應用與推廣學系 葉聰文

聽覺為人類重要的感官之一，尤其兒童對于聲音的變化相當敏感。因此可以利用聲音科學玩具所產生的趣味現象，激發學童探究的學習興趣。對于教育工作者而言，若能透過適當設計的探究學習過程，在課程中融入模仿科學家研究問題或解決問題的歷程，將能達到啟發學童認識科學本質及相關科學知識的目的。本文為作者根據多次向中、小學教師介紹如何應用聲音玩具發展科學課程的研習內容，內容包括藉由探討吸管笛的發聲現象引起學習動機、介紹駐波現象的發生、探討吸管笛笛管長度與聲音高低間關系、探討音速大小與基頻間的關系、由科學史觀點探討音速及聲音傳播過程的科學解釋。

首先介紹簡易吸管笛的制作方式。取一根飲料用吸管(長24.3 cm，管徑0.6 cm)，將吸管一端以拇指及食指壓平，使用剪刀剪出一尖角開口，以形成震動簧片。將此簧片開口放入嘴中，以上、下唇緊壓吸管，緊閉雙唇用力吹氣。此時可以感覺簧片快速振動并聽到吸管笛發出如鴨子叫聲般的笛音。接下來，一邊持續吹奏吸管笛，一邊拿出剪刀一小段、一小段地將吸管剪斷，呈現管長越變越短而吹奏的音調越來越高的有趣現象。顯然，吸管笛的管長與音笛音調的高低有顯著的關聯性。探究音調高低與管長之間的關系，成為一個有趣的科學探究問題。……