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用吸管做的一组声学实验

格式:DOC 上传日期:2023-08-05 09:49:00
用吸管做的一组声学实验
时间:2023-08-05 09:49:00     小编:

用吸管做的一组声学实验

唢呐、管子、双簧管等有簧片(俗称哨子)的管乐器,其簧片大都是苇竹竿做成的。 也有少数乐器使用其他材料做簧片。 那么,用一只喝饮料用的塑料吸管能不能做成簧片呢?经过反复实验, 我发现这是可能的。

实验一 能发声的吸管

器材:喝饮料用的塑料吸管、剪刀。

实验:把吸管的一端用牙轻轻地咬平, 用剪刀把咬平处的两个角剪掉,形成上下两片三角形的簧片。

把吸管有簧片的一端放进嘴里 ,不要让它碰到牙、腮或舌头,练习通过吸管向外吹气。 初次试吹,若吹不出声音来,可再轻轻地咬咬簧片,并用唾液使簧片软化。 如果仍吹不出声,应齐根将三角形簧片剪掉,重新做一次,一定会成功的。

有簧片的吸管之所以能发声,是由于当向吸管吹气时, 簧片在气流的作用下发生振动, 簧片的振动又引起吸管内的空气柱振动, 从而发出了声音。这是一切有簧片的乐器发声的基本原理。每次向这只吸管中吹气时, 它总是发出同一个音调的声音。 怎样才能使它发出另一个音调的声音呢?

我们都有这样的经验: 管子越短的管乐器,发出的声音音调越高;越长的管乐器,发出的声音音调越低。

实验二 音调的高低与管中空气柱的长短的关系

器材:能发声的吸管、剪刀。

实验:在向能发声的吸管中吹气时,它就发出一个音调一定的声音。用剪刀从吸管的另一端剪去约2cm,再试吹一下,音调变了吗? 变高了? 还是变低了? 再剪掉2cm呢?……

剪短了的吸管, 发出的声音的音调变了,而且是变高了,再剪短一些,音调又变高了……这是由于吸管变短了,吸管内的空气柱就变短了,长短不同的空气柱振动的频率不同, 发出的声音的音调就不同。 较短的空气柱振动的频率较高, 发出的声音的音调就较高。 实验中,簧片未变,管长变了,其中的空气柱的长度变了, 所以发出的声音音调就变了,由此可知,听到的声音是空气柱振动发出的。

那么, 是否可以做成一只能发出一个全音音阶的吸管呢?

由实验二可知, 要使吸管能发出一个全音音阶中的7个音,就需能使空气柱改变成7个特定的长度,也就是使吸管改变成7个特定的长度。

你注意过铜管乐队中长号(俗称“伸缩喇叭”或“柱管”)手演奏乐曲的情景吗? 他是用拉长、缩短铜管的方法吹出音调高低不同的声音的。 是否可以借鉴这一方法来实现我们的探究目标呢?

实验三 能发出一个“全音音阶” 的吸管

器材: 内径相差甚小且能相互套起来的吸管、刻度尺、剪刀。

如果把此时吹出的声音作为“do”,逐缩短吸管的长度,你会听到吹出的声音的音调逐渐升高, 待到听到的声音为“re”时, 记下管的长度为22.9cm继续缩短管的长度,可听到吹出的声音的音调又继续升高, 待听到吹出的声音为“mi”时,记下管的长度为20.1cm依此类推,所得实验数据为下表所示。

音名 do re mi fa sol la si

注 此时可去掉C管 此时只余A管

尽管这只能伸缩的吸管能够发出一个全音音阶, 但操作起来既费时又费力,极为不便。 如何解决这个操作问题呢?我想, 可以借鉴唢呐的构造和操作方法来解决这个问题。

实验四 操作方便的能发出一个全音音阶的吸管

器材:长为27.3的能发声的吸管、刻度尺、铅笔、剪刀。

实验: 将上表中的实验数据所确定的长度,用刻度尺!铅笔标记在吸管上,如图3所示。

用剪刀仔细地在每个所标位置上,沿图中虚线方向剪两下,在该处形成黄豆粒大小的孔。如果用手指盖住全部6个孔,吹出的声音为“do”,则按图3所示由右向左依次放开一个孔, 吹出的声音就将分别是“re”、“mi”、“fa”、“sol”、“la”和“si”这就是一只操作方便的能发出一个全音音阶的吸管。

当把所有的几个都盖住时, 空气柱的长度最长,其振动频率最低,发出的声音音调最低。 当把最左边的孔打开时, 因为该孔为吸管中的空气的逃逸提供了一条捷径, 该孔右边的那段管子相当于被截去, 此时空气柱的长度最短,其振动频率最高,发出的声音的音调最高。 当你要吹出某个音时,只需打开与其相应的x孔, 而x孔左边的各孔仍被封盖着,此时管长于x孔左边的管长, 其中的空气柱振动时所发出的声音,就是你要吹出的那个音了。

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