物理创意教具实验实验报告

中学物理实验实验报告

课程名称：中学物理实验

专业：10级物理学本科1班

姓名：

学号：

学年：

【实验名称】

实验概述（引导性问题或现象描述。）

【实验装置及材料】

直尺PPR管

刀子马克笔

【实验演示】

【原理思考】

笛子是利用空气振动发声和空气柱共鸣的原理制成的。流动的气体压强减小，流速越快，压强越小。

【原理探究】

当我们吹笛子时，气体从吹孔边缘进入笛子内部，在吹孔处做涡旋运动，这样吹孔内部的气体压强就减小，于是笛尾的气体就向吹孔运动（这个速度很快的，要把空气想象成很有弹性的东西，实际上也是这样的），在吹孔处发声积压，这个运动又造成吹孔处压强增大，但是口风又在继续吹响吹气（物理上叫激励），又把气体推向笛尾，然后吹孔处压强又减小，气体又向吹孔运动，如此循环，振动发出声音。

不要把振动简单的想象成这样的机械运动，这样笛子内部的空气振动形式是驻波，什么是驻波？简单的说一下：横波的驻波可以这样形成：在墙上固定一个很有弹性质量很小的的绳子的一段，手拿另一端上下运动，绳子上的波就是驻波。驻波的特点是：峰和谷相互转换，就是说第一秒的峰在第二秒下降成谷，第一秒的谷在第二秒上升为峰。远远看来这个横波驻留在原地踏步不前进，所以叫驻波。

笛子内部不是只有一个驻波，而是许多个驻波，所以笛子演奏出来的音不是单纯的一个频率，处于笛子内中间部分的驻波起着决定作用，但是这还不是笛声是好多频率声音的混音的主要原因。口风的速度决定了主要频率的高低。

笛膜下方的空气也是疏密疏密交替变化的，这样压强就交替变化，而笛膜外界的压强是恒定的，这就造成了膜的振动。笛子内部笛膜处压强大，笛膜向外界运动；笛子内部笛膜处压强小，笛膜就向下运动，这就是笛膜的振动。

【问题及讨论】

（1）泛音是怎么吹来的呢？

答：泛音是比较纯的音了，泛音中其他频率成分的音很少，原因就是吹泛音的时候口风很细，口风中的各部分气流速度都很接近，所以吹出的频率听起来比较单一，这就是泛音。口风的速度决定了主要频率的高低。

（2）为什么要把笛子内壁做得光滑才能使声音清晰响亮呢？

答：而笛子内部中间的气体没有阻力，振动就快，严格说是有阻力的，因为靠近它的气体必然距离笛子内壁更近，而这部分气体速度比中间气体的速度慢，因而对中间的气体有阻力。这就是要把笛子内壁做得很光滑的一个原因。当笛子内壁对空气阻力太大得时候，就会影响发音得灵敏度。

【生活应用】

（1）太阳系一些类木行星的卫星之间的轨道共振：在天体力学中，轨道

共振发生在两个天体的运行轨道的公转周期成简单整数比关系，它们之间互相受到周期性引力影响。这使它们的轨道在引力扰乱中保持稳定。

（2）电路的共振：当振荡电路为非理想状态而有电阻时，电阻发热，成为阻尼振荡；当振荡电路中有外加的周期性电动势作用时，将成为受迫振荡

（3）冲击测试：最常用的方法是用一个物品敲击机器，测量机器的反应，得到共振频率。因为很小冲击力就能激起宽范围的频率，这个方法是很有效的。

【心得与建议】

物理实验需要的是严谨的思维，需要认真的去想，每一步都要做的很严谨，不然就会产生不该产生的误差影响最终的数据结果，导致实验失败。注意实验细节，很多时候，你实验的细节会影响整个实验的成败。在选择实验时多找找资料，当然也需要自己多动手操作。实验很需要耐心，有时实验失败了，不要气馁，多尝试几次也许就成功了。

【参考数据】

同方知网：

（1）《乐器的声学原理及其应用》田泽林

（2）《谈中国竹笛的内径》韦俊云

【附录】

共振的危害：电台通过天线发射出短波/长波信号，收音机通过将天线频率调至和电台电波信号相同频率来引起共振。将电台信号放大，以接受电台的信号。电波信号通过天线向空中发射信号，短波通过云层发射，长波通过直接向地球表面发射。收音机的天线将共振磁环的频率调节至和电台电波信号相同时就会产生共振，电波信号将被放大，然后天线将放大后的信号经过过滤后传至喇叭发声。