实验１ 精选的发声材料
哪些特性决定着材料发出的声音？
简 介
有一个由来已久的问题：“如果森林中的一棵树倒下但没有人听到，那么这棵树到底发声了吗？”根据科学观点，答案当然是肯定的。因为当树倒下的时候，它发生了移动，而任何移动的物体都会引起其周围的空气振动。振动物体发出的声音是由物体本身的特性所决定的。材料的体积、形状、硬度、密度和柔韧度只是这些特性中的一部分，而这些特性是在制造乐
器时设计者必须注意的。在下面这个实验中，你就会发现不同材料的特性是如何决定它们的发声的。
实验时间:４５分钟
实验材料
● 大的木质汤勺
● 金属盆
● 大的空玻璃杯
● 小木块
● 枕头
● 卷装手纸
安全提示
请仔细阅读并遵守本书“实验前必读”中的“安全准则”。
实验步骤
１．把要做实验用的材料放在你前面的桌子上或其他某个较结实的平台上。每个物体要拿起来进行仔细检查。描述每个物体的外观和手感。将这些记录在数据表里。
２．用木勺轻轻敲击盆的边缘。观察敲击时盆的变化，并对发出的声音加以说明。将观测到的结果记录在数据表里。
３．重复步骤２，敲击玻璃杯。记住用木勺轻轻敲击，以防打破。
４．重复步骤２，敲击其他材料。在每次实验中，尽量以同等力量用木勺敲击物体。根据你的测试和观察结果，思考一下哪些物理特性对物体发出的声音类型有最大的影响。
分 析
１．哪个物体敲击之后振动的时间最长？
２．用木勺敲击枕头的效果如何？为什么？
３．根据实验结果，哪些物理特性对于物体的振动能力似乎最关键？
实验中将会发生什么？
许多物理特性对物体发出的声音有影响。要使一个物体发声，它必须在机械能作用下能够自由振动。一些物体甚至在移除机械能之后仍然保持振动。金属盆和水杯都产生了相对较大的声音，而且在木勺敲击后保持了较好的振动。这两个物体都是由坚硬和密度大的材料制成，并有着较薄的壁身。当用木勺敲击时，壁身持续振动，就像钟被敲击之后持续鸣响那样。
卷装手纸和枕头发出柔弱的声音，而且振动转瞬停止。柔软材料更容易吸收机械能。因此，它们的振动效果不好，发声能力很差。也正因为如此，像泡沫橡胶和织物这类材料常常被用于房间隔音。木块相对来说发出较大的声音，但振动也是转瞬消失。木材是一种坚硬而且相对密度较大的材料，但是木块的团块结构吸收了机械能，因此振动即刻停止。
实验结果
１．声音的大小由物体的大小和物理特性决定，金属盆或玻璃杯都可能振动时间最长，发出声音最大。
２．用木勺敲击枕头几乎没有声音和振动，这是因为枕头柔软并吸收了勺子的作用力。
３．坚硬且密度大的材料振动效果好于柔软的材料。
能量与波动
为了制造声音，你需要使物体振动。但声音是如何从振动物体传递到你的耳朵的呢？声音是以波的形式从一处向另一处传播的。波的运动是传递能量的一种有效方式。光、热、无线电传送和电视传送都是靠波来完成的。
多数人在听到波这个词的时候，都会想到水波。水波可以用来很好地解释其他波的运动方式，因为所有的波都遵循着同样的基本原理。
如果一个人在池塘中作抱膝跳水，那么他的身体在接触水域时就形成了一种外力干扰。一个波浪就会从身体撞击的那个区域的水面传播开来。这个波浪看起来就如同水被向外推向各个方向，这就形成了一种连锁反应运动。波浪迅速传遍整个池塘，而且甚至可能漫过岸边，但是，施加的能量一消失，多数的水分子就会回到原来的位置。
能说明这一现象的另外一个例子是，人们在体育场或运动场做的“人浪”。做这种活动时，人们会按某一方式起坐运动。“波浪”传遍整个人群，但每个人却只是小幅运动。人们并非在满运动场奔跑。在“实验２ 振动速度与幅度对波有怎样影响”中，你将会通过实验看到振动的速度和幅度是怎样控制波的传播方式的。
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