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國二上理化⏱ 約 20 分鐘PhETKa-IV-5Me-IV-7

3.4 多變的聲音

任務簡報:小提琴與鋼琴演奏同一個音符,聽起來卻完全不同;輕聲細語與大聲喊叫的差別,也能被耳朵輕易分辨。準備好了嗎?跟著步驟動手探究,一關一關破解它!

小欣老師
1讀故事情境先進入狀況
2動手玩實驗先看步驟再操作
3記錄與闖關填數據、答問題
4自我驗證最後回頭打勾⭐
1

情境引導

小惠同學
🧭 探險情境

小提琴與鋼琴演奏同一個音符,聽起來卻完全不同;輕聲細語與大聲喊叫的差別,也能被耳朵輕易分辨。這些差異來自聲音的音量、音調與音色。這一節,我們要透過模擬實驗,探究聲音多變的特性,並思考如何防範噪音污染。

2

實驗工作站:PhET

先把 5 個步驟讀完,再動手做!

💻 電腦版:同一個框框裡,左邊讀步驟、右邊做實驗,實驗畫面會一直陪著你。📱 手機版:先讀步驟,往下就是實驗艙。

🧑‍🏫 操作指導語(請依序完成)

小欣老師
  1. 1

    進入模擬後,調整振幅滑桿,聆聽並觀察音量隨振幅變化的情形。

  2. 2

    調整頻率滑桿,聆聽並觀察音調隨頻率變化的情形,並記錄高音與低音對應的頻率範圍。

  3. 3

    嘗試切換不同波形(如正弦波、方波),比較音色的差異。

  4. 4

    將音量調整至接近噪音等級(高振幅、不規則波形),感受噪音與悅耳聲音的差異。

  5. 5

    討論:學校或住家附近有哪些常見的噪音來源?可以用什麼方法防範?

💡 實驗小提醒
  • 音量由振幅決定,音調由頻率決定,音色則由波形(泛音組成)決定。

🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

phet.colorado.edu🔎 放大操作
實驗艙空白或卡卡的?點右上角「🔎 放大操作」在新分頁開啟,手機操作更順手。 (模擬介紹頁)
3

數據實驗室

小惠同學

把觀察到的結果填進格子;不知道怎麼填?按「填入範例」看看!

📏 小提示:不知道怎麼填?按「✨ 填入範例數據看看」,再改成你自己的觀察!

調整項目數值變化聽覺感受對應聲音特性
振幅
頻率
波形
4

探究關卡

小欣老師

用你的觀察與數據回答問題。卡住了就按提示;先寫下想法(5 個字以上),才能解鎖參考答案喔!

探究 1觀察與定題

音量、音調、音色分別是由聲波的哪個特徵決定的?

回到實驗艙或數據表,找找看:什麼現象讓你最意外、最好奇?
試著用「我觀察到……」開頭,再問一個「為什麼」或「跟什麼有關」的問題。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

音量由振幅決定,音調由頻率決定,音色由波形(泛音組成)決定。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 2計劃與執行

在模擬中,振幅增加時,音量有什麼變化?

想一想:這個實驗中你改變了什麼?哪些條件保持不變?
照著操作步驟回顧你實際做了哪些動作,把觀察到的結果寫下來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

振幅增加時,音量會變大。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 3分析與發現

為什麼小提琴與鋼琴演奏同一個音符,聽起來卻不一樣?

看看你填的數據表:數字怎麼變化?有什麼規律或差異?
用「因為……所以……」把數據和背後的原因連起來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

因為不同樂器發出的聲波雖然基頻相同,但泛音的組成比例不同,造成波形不同,因此音色不同。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 4討論與傳達

你能提出兩種防範噪音污染的方法嗎?

想想看:生活中哪裡也看得到類似的現象或應用?
試著用這一課學到的科學詞彙,把想法說清楚給同學聽。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

防範噪音污染的方法包括:加裝隔音設備、限制噪音源的使用時間、種植隔音綠籬、使用消音器等。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

5

延伸挑戰(進階,選做)

還不過癮?點開下面的挑戰卡,繼續探險!

🚀 延伸挑戰:使用JavaLab進行音色比較 ▶

前往 JavaLab 網站搜尋「音色」或「聲音波形」相關模擬,比較不同樂器演奏同一音符時的波形差異,並說明這與音色的關係。

javalab.org · Waveform (Timbre) 🔎 放大操作
🎤 這個模擬會要求麥克風權限;聲音只在你自己的電腦上分析,不會上傳。實驗艙空白或卡卡的?點右上角「🔎 放大操作」在新分頁開啟。
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反思時光

最後幾題,沉澱一下今天學到的東西!

反思 1學習反思

這次實驗後,我對聲音的音量、音調、音色有什麼新的理解?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

噪音污染防治可從源頭減量(如降低機具噪音)、傳播路徑阻隔(如隔音牆)、與接收端防護(如耳塞)三方面著手。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

反思 2學習反思

你認為學校或社區可以採取哪些具體措施來減少噪音污染?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

💡 參考方向同上一題——最重要的是寫下你自己的想法!

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

🏁

自我驗證:我學會了嗎?

跑完一整輪了!現在回頭檢查——下面四件事你真的會了嗎?會就打勾;不太確定?點旁邊的按鈕回那一關再練一次。

小惠同學小欣老師
🏆 探究迴圈完成!
你剛剛做了真正的科學探究:觀察 → 實驗 → 記錄 → 分析 → 表達 → 回頭驗證。
這就是科學家的一天。幫自己鼓掌!👏