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聲音好好玩

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課程領域:
物理
授課時數:
8 節
教案設計理念與動機:
生活中時時刻刻都會聽到聲音,雖然上課時學生都能熟背聲音的物理特性,但是因為 看不到、摸不到而沒有具體的感覺。
本課程透過一連串的體驗,讓學生對於聲音的特性能有一些更深刻的認知。
教學目標:
一、學生能了解並體驗到聲音是通過物體振動產生的聲波,透過介質(氣體、固體、液 體)傳播後被人或動物聽覺器官所感知的波動現象。
二、學生能知道並分辨聲音的三要素
1.音量(響度):聲音的大小(強弱),聲波的振幅(即振動的能量),振幅愈大, 響度愈大,單位為分貝(dB)。
2.音調(音頻):聲音的高低,聲波的頻率,振動愈快,頻率愈大,音調愈高,單位 為赫茲(Hz)(次/秒)。
3.音色(音品):聲音的特色,聲波的波形,不同的發聲體會有不同的波形。
三、學生能知道聲音的頻率單位為「赫茲」、「Hz」,指每秒鐘周期性振動的次數。聲音 強度的單位為「分貝」、「dB」。
教育對象:
國小五年級
課程內容(方法與步驟):
壹、聽音辨位:
一、老師拿電腦喇叭問學生為什麼一般電腦喇叭都是一組兩個?
學生回答。學生回答。
二、遊戲
老師邊走邊說:請同學閉上眼睛用耳朵注意聽,感覺老師在哪裡就用手比那個方向。 老師在教室裡邊走邊說的走動,觀察同學的情形,提醒同學不可以偷看。 一分鐘後,請同學張開眼睛,互相看看是否手都比著老師。 討論:為什麼大部分的同學都比對了。 甲生:因為老師靠近我時聲音較大聲 請同學再一次閉上眼睛,這次老師走動時說話聲音故意忽大忽小。 討論:老師走動時說話的聲音忽大忽小,同學還是可以指對方向,為什麼?
討論:老師走動時說話的聲音忽大忽小,同學還是可以指對方向,為什麼?討論:老師走動時說話的聲音忽大忽小,同學還是可以指對方向,為什麼?
三、原理
老師使用電腦喇叭聲道測試音樂,讓學生體驗左、右兩個喇叭發出來的聲音有什 麼不同,然後老師解答喇叭和耳朵的關係。
因為雙耳效應和耳廓效應賦於人耳全方位辨別聲音方向的能力。簡單的說就是耳 朵的構造讓我們能辨別聲音方向。2 個喇叭可以讓電腦模擬立體音效輸出聲音。
上課影片:https://www.youtube.com/watch?v=Hiwcc-Q1XOg&feature=youtu.be上課影片:https://www.youtube.com/watch?v=Hiwcc-Q1XOg&feature=youtu.be
貳、聲音如何產生
一、奇形怪狀的喇叭
老師拆解電腦喇叭,讓同學看裡面的構造,討論喇叭有規定的形狀嗎? 老師使用[震動喇叭]示範,其實各種材料都可以當成喇叭,讓耳朵聽到聲音。 例如:CD 盒、椅子、紙箱、珍珠板、保麗龍盒、碗、水桶
上課影片:https://www.youtube.com/watch?v=6Fgl2isQYY8&feature=youtu.be上課影片:https://www.youtube.com/watch?v=6Fgl2isQYY8&feature=youtu.be
二、喇叭發聲原理
1.基本原理:
老師講解聲音產生的原理就是要震動空氣,傳到耳朵。
2.構造:
老師說明喇叭的基本構造: 基本上喇叭(揚聲器)是由永久磁鐵、線圈、震動體(錐形喇叭)等三部分組成。 聲音訊號讓線圈變成 [ 電磁鐵 ] , [電磁鐵] 和 [永久磁鐵] 互相作用產生位移讓 [震動 體] (錐形喇叭、保鮮膜、氣球) 震動空氣,發出聲音。 電子訊號進入喇叭(耳機),聲音大小代表進入的電流不同,讓電磁鐵的磁力不同,和 永久磁鐵的作用力也不同,紙盆(塑膠膜)黏在電磁鐵上,震動幅度不同,耳朵裡耳 膜收到的震動不同;加上震動快慢不同,就可以聽到悅耳的音樂了。
3.觀察:
學生拆解喇叭和耳機並觀察,老師解釋上一節課各種形狀喇叭聲音不同的原因。
喇叭圖解喇叭圖解
耳機(基本上就是小的喇叭)上課影片:https://www.youtube.com/watch?v=82PtVY8HtIM&feature=youtu.be
4.應用:
老師給學生觀看超薄喇叭(紙喇叭)影片
影片網址:https://www.youtube.com/watch?v=U5s4hRVpIU8影片網址:https://www.youtube.com/watch?v=U5s4hRVpIU8
參、自製喇叭:
老師發漆包線給學生,讓學生利用漆包線繞成線圈,黏貼在薄膜上,接上聲音訊 號後就可以發出聲音,做出漆包線圈揚聲器(喇叭)。
一、塑膠桶揚聲器(喇叭)
上課講義:http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/586757
塑膠桶揚聲器(喇叭)塑膠桶揚聲器(喇叭)
上課影片: https://www.youtube.com/watch?v=xvlwfjsBKsk
https://www.youtube.com/watch?v=uOA0srrB0m0
二、保鮮膜鐵盒喇叭(揚聲器)
上課講義:http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/583614
保鮮膜鐵盒喇叭(揚聲器)保鮮膜鐵盒喇叭(揚聲器)
三、氣球揚聲器(喇叭)
上課講義:http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/586695
氣球揚聲器(喇叭)氣球揚聲器(喇叭)
上課影片: https://www.youtube.com/watch?v=d6Aoh6hCPfg
https://www.youtube.com/watch?v=9QsHcpeUK8s
? 四、實驗討論
利用漆包線繞成的線圈,黏貼在薄膜上,接上聲音訊號後就可以發出聲音。
如果使用麥克風+擴大機+外接音箱,可以將原來微弱的聲音放大。
上課講義:http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/586762
肆、聲音傳遞
一、傳聲管
上課講義:http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/529864
「傳聲管 」常用在大船或潛水艇上,以方便在相隔遙遠的不同房間交談。醫生使用的 聽診器,可以聽到小小心跳聲音也是利用這個原理。
很多公園也會特地裝置「傳聲管」寓教於樂。
透過「傳聲管 」來傳遞,聲音的能量散失較少,可以將聲音傳到更遠的地方。
學校教室的排水管就可以當成「傳聲管」來使用。
老師帶學生到教室屋頂和 1 樓水管邊玩「傳聲管 」傳聲遊戲。
小朋友只要找到夥伴,一個在樓上,另一個在樓下,就可以體驗。
傳聲管傳聲管
二、牙齒聽音樂
1.老師播放影片:神!不用開口 手指碰人能傳心裡話
上課講義:http://scitechvista.most.gov.tw/zh-tw/Video/C/27/10/1/1239.htm
2.老師拿出震動馬達,將電腦播放的音樂訊號經過擴大機放大後,接到震動馬達。學生輪流體驗用牙齒咬住馬達來聽音樂。
老師拿出震動馬達,將電腦播放的音樂訊號經過擴大機放大後,接到震動馬達。 學生輪流體驗用牙齒咬住馬達來聽音樂。老師拿出震動馬達,將電腦播放的音樂訊號經過擴大機放大後,接到震動馬達。 學生輪流體驗用牙齒咬住馬達來聽音樂。
3.原理:
老師說明「傳聲管 」原理,只要有介質就可以傳遞聲音,固體、液體、氣體都 可以傳遞聲音,但是透過「傳聲管 」來傳遞,聲音的能量散失較少,可以將聲音傳 到更遠的地方。
牙齒和頭顱骨都是固體,也可以傳遞聲音。音樂的訊號流進震動馬達後,馬達 的震動讓牙齒震動,再經頭顱骨傳遞到我們的耳蝸,轉為神經訊號,我們就可以聽 到音樂了。
伍、聽力測試
聲音的三要素:響度(聲音的強弱)、音調(高、低音)、音品(音色)。
1.課本上說人類能聽到的音調頻率約在 20Hz 到 20000Hz 之間,事實上每個人能聽到的 範圍都不一樣。
2.電腦課時請同學做一個[聽力測驗機],程式執行時輸入您要聽的頻率,蜂鳴器就會發 出該頻率的聲音一秒鐘。
上課講義: http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97121/631037
聽力測驗喇叭影片截圖聽力測驗喇叭影片截圖
實際上因為蜂鳴器的規格限制,很多頻率是無法產生聲音的。
上課影片:https://www.youtube.com/watch?v=bVQnKK4DujU
改換普通小喇叭試試看。
上課影片:https://www.youtube.com/watch?v=sbHChUY00nQ
3.下一節電腦課時,請同學帶上耳機,點按下面網址
http://www.ultrasonic-ringtones.com/
點選播放,就可以測試一下聽力。請學生調整音量的大、小聲,感覺[響度]的特性。 點選不同的頻率,感覺[音調]的特性。
4.老師解說,實際上因為喇叭的材質不同,嚮應的頻率也不同,所以可能我們指定的 音頻並沒有真正的產生,測試結果僅供參考。
上課資料:http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/127343
陸、分貝計 APP
利用手機 APP 當成分貝計測量聲音響度。
1.老師說明聲音的三要素是響度(聲音的強弱)、音調(高、低音)、音品(音色)。
2.師問如何測量聲音的大小聲?生回答。
3.老師介紹用來測量聲音大小,也就是測量聲音的響度的機器叫做「分貝計」,給學 生看各種不同形狀的分貝計(網頁)。
師:在哪裡看過這個機器
生:在綜藝節目上常常看藝人對著一個像麥克風的機器大喊,然後比誰比較大聲。
師:沒錯,那個機器就是分貝計。
上課照片。上課照片。
4.師:在日常生活中如何測量聲音強度?
利用手機 APP 下載此程式就可以來測量聲音的強度。
爸爸、媽媽可能有智慧型手機,安裝分貝計 APP 就可以測量響度。APP 名稱為「聲級 計」就是我們說的「分貝計」。
老師打開手機裡的分貝計 APP,透過實物投影機將手機畫面投影到大螢幕上,讓學生 可以看到手機畫面。
老師說明畫面上顯示的意義,這個應用程式使用你的手機麥克風來做測量工具,依據 麥克風收到的聲音強度顯示不同的指針刻度,測量單位為常用的聲音強度單位「分 貝」(dB)。
5. 老師讓學生輪流用手機的分貝計 APP 測量說話聲音,實際感覺「分貝」和聲音大小 的關係,也可以比賽看誰說話較大聲。
6.學生可以看到說話聲音愈大聲,顯示的分貝數值越大。不過,因為手機的麥克風是 計對人類說話的聲音(300-3400Hz, 40-60dB)來設計的,所以手機本身的聲音強度測量範 圍其實是被限制的。所以對於比較大分貝(超過 80 分貝)的聲音,會出現比較大的誤 差,甚至出現無法測量的情形。
在一般情形下,這個程式測得的數據還算滿準確的。學生在家裡也可以請媽媽在手機 裡安裝此程式,隨時測量生活中周遭環境的聲音強度。
在程式下方也有紀錄聲音大小變化情形,可以配合國中二年級(八年級)自然與生活科技 的「波」單元,讓學生清楚看到聲音大小改變對聲音強度的影響。
上課影片:https://www.youtube.com/watch?v=-0P6yR-lA0I
柒、總結活動
老師再複習,聲音的三要素
1.音量(響度):聲音的大小(強弱),聲波的振幅(即振動的能量),振幅愈大, 響度愈大,單位為分貝(dB)。
2.音調(音頻):聲音的高低,聲波的頻率,振動愈快,頻率愈大,音調愈高,單位 為赫茲(Hz)(次/秒)。
3.音色(音品):聲音的特色,聲波的波形,不同的發聲體會有不同的波形。
耳機(基本上就是小的喇叭)上課影片:https://www.youtube.com/watch?v=82PtVY8HtIM&feature=youtu.be
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