steam科学实验教学火箭（如何制作世界上最畅销的乐器）

您准备好与孩子一起度过夏天吗？借助免费的动手科学和工程活动，帮助学生讲述自己的故事，让这个夏天变得更具创意和乐趣。

以下STEAM活动鼓励孩子们以创新的方式创作和讲述自己的故事。通过这些简单而创造性的STEAM活动，孩子们可以有趣地制作涉及科学原理的东西，然后他们可以讲述自己的故事和进行富有想象力的游戏。

如何制作纸质过山车？

一、介绍

您能说出世界上最畅销的乐器吗？如果你说口琴，那是对的！据说口琴由16岁的德国男孩Christian Buschmann在1821年获得了专利。从那时起，它已成为世界上最畅销的乐器，并在许多地方成为家庭用品。幸运的是，创造美丽的声音不仅是一门艺术，而且还是一门科学！在本活动中，您将设计和探索自己的由家用物品制成的口琴状乐器。

二、用料

材料：

• 两根大的工艺棒(至少12厘米长)
• 两条宽橡胶带
• 一根塑料吸管
• 两条小橡皮筋
• 尺子
• 剪刀
• 一张纸
• 钢笔或铅笔

三、准备工作

1.在一根工艺棒上纵向拉伸宽橡皮筋。

2.用你的剪刀剪四段吸管，每段3厘米长。

3.将一根吸管放在橡皮筋下，垂直于工艺棒，距离工艺棒左侧约5厘米。这是吸管1。

4.将另一根吸管放在吸管1右侧的橡胶带上。这是吸管2。

5.将第三根放在离工艺棒右侧大约5厘米的地方，在橡皮筋下面。这是吸管3。

6.将最后一块放在吸管3的右边，橡皮筋的上面。这是吸管4。

7.吸管1和4应该最靠近工艺棒的末端，而吸管2和3应该在中间。

8.在大人的帮助下，将第二根工艺棒放在第一根工艺棒的上面，用工艺棒和吸管做一个类似于三明治的夹层。

9.用一条小橡皮筋把这个三明治固定住，橡皮筋离棍子的两端大约1厘米。棍子的末端应该被捏在一起，其间有一个由吸管形成的小空间。

10.用你的纸和铅笔画一张两栏五行的表格。在第一栏标注“中间吸管之间的距离”，并在下面的空白处贴上“音调”的标签。

四、步骤

1、将吸管1和4尽可能靠近工艺棒的末端。你可以通过轻轻地前后滑动吸管来移动它们，但是要小心不要把它们从三明治中拉出！

2.吸管2和3滑离彼此，使它们之间的距离约为6.3厘米。

3、像拿三明治一样拿着你的乐器，一只手轻轻地握住两端。尽量把手指放在两边的小橡皮筋上。

4、吹进工艺棒之间的开口，就像吹口琴一样(不要吹进吸管！)

你听到什么声音了？吹奏乐器时，您是否感到手中有任何东西？播放声音时，手摇杆是否振动或感觉不同？

5、将吸管2和3移近一点，使它们之间有5厘米的距离。

6、吹奏乐器。注意手中的声音和感觉。

这听起来与您第一次播放时有所不同吗？如果真是这样，那么是以哪种方式？仪器的震动有什么不同吗？

7、将吸管2和3移近一点，使它们之间的距离为3.8厘米。

8、吹奏您的乐器。注意手中的声音和感觉。

听起来和您其他时候的演奏不同吗？如果真是这样，那么是以哪种方式？仪器的震动有什么不同吗？

9、最后，再次将吸管2和3移近一点，使它们之间的距离为2.5厘米。

10、再一次吹奏您的乐器。注意手中的声音和感觉。

听起来和您其他时候的演奏不同吗？如果真是这样，那么是以哪种方式？仪器的震动有什么不同吗？

11、将吸管2和3恢复到原始位置，它们之间的距离为6.3厘米。重复上述步骤，这次将您对表中声音的观察结果记录下来。为了帮助您比较声音，请评估声音的音高（高低）。将最低音调的声音记为1，将最高音调的声音记为4。

12、思考表中的结果。

您是否注意到声音的音调有任何样式？当您移动吸管时，音调是否发生了变化？如果是这样，将吸管彼此靠近会使音调更高还是更低？

13、取出除吸管1以外的所有吸管。尝试吹奏仪器。

听起来和您其他时候的演奏不同吗？如果真是这样，那么是以哪种方式？仪器的震动有什么不同吗？

14、尝试移动剩余的吸管，观察其如何影响声音的音调。

思考您可以通过移动吸管来改变声音的音调吗？

15、使用另外两个工艺棒，小的橡皮筋和至少一根吸管在没有中央橡皮筋的情况下制作口琴。您还可以拆卸口琴并重复使用这些乐器以执行此测试。

16、尝试吹奏您的新乐器。

你能发出声音吗？如果是这样，声音是否与您其他次播放的声音不同？吹动时，工艺棒是否振动或感觉不同？

五、发生了什么？

乐器发出的声音实际上是由大橡皮筋在吹奏时振动产生的声音，就像小提琴家弹奏小提琴弦时一样。在吹奏乐器时，您可能已经注意到，您会感觉到通过工艺棒产生的振动。在没有大橡皮圈的情况下重建乐器时，您可能会发现在吹气时无法发出任何声音。从中可以看出，较大的橡皮圈对于产生声音至关重要，并且伴随声音而振动。

此外，您可能已经注意到，可以通过移动吸管来更改声音的音调。当将吸管2和3移近时，橡皮筋的振动部分变短，声音的音调变高。橡皮筋的较短部分振动更快，而我们的耳朵会听到它的音调更高。

当您除掉一根吸管以外的所有吸管时，您可能会发现乐器的音调变低了。仅用一根吸管，橡皮筋的振动部分可能更长，振动更慢，并发出较低的音调。移动剩余的吸管时，随着橡皮筋的振动部分变短或变长，您可以更改音调。

五、探索更多

1、深层发掘

我们每天听到的声音是声波在空中传播并到达我们的耳朵。就像游泳池中的波浪是由干扰（例如，一个人跳进去）引起的，声波是由物体的振动或来回快速运动产生的。池中的波浪通过水传播，而声波最常见的是通过空气传播。诸如声带或小提琴弦之类的振动物体撞到周围的空气颗粒。空气颗粒然后撞到附近的空气颗粒中，然后声波在空气中传播。

吹口琴时空气会使橡皮筋振动。振动的橡胶带撞击空气颗粒，从而产生声波。振动以特定的速率发生，并产生相同频率的声音。频率通常以赫兹（Hz）为单位测量，其中1赫兹等于每秒1次振动。人们通常会听到20到20,000 Hz之间的声音。

要了解每秒振动的频率或次数，请想象两个人在他们之间握住一根绳子。如果一个人每秒轻轻地上下摇动绳索一次，则波浪将以1 Hz的频率或每秒振动一次的速度穿过绳索。如果有人提高速度并每秒将绳索上下移动两次，则波浪将以2 Hz的频率穿过绳索。

我们通过音调的音高来感知声波的频率：高频波被感知为高音调，而低频波则听起来很低。当您缩短橡皮筋的振动部分时，它会更快或更高频地振动，从而产生更高的音调。同样，男人的声带往往比女人长，因此他们的声音通常比女人的声音低。您也可以使用较细的橡皮筋，或者将振动部分拉得更紧一些，以产生更高的音高。

2、进一步探索

• 制作类似于第一个口琴的第二个口琴，但是用更细或更短的橡皮筋代替宽橡皮筋。这两个口琴听起来一样吗？比较两个口琴产生的声音时，请确保吸管的放置位置相同。
• 测试除吸管以外的更大和/或更小的工艺棒和材料。您可以制作多少种不同的乐器？
• 您能找到其他振动物体并用它们产生不同音调的声音吗？
• 使用您的智能手机或平板电脑，学习使用Google Science Journal应用来测量口琴的音高。该应用程序适用于您的Android和iOS 设备。

来源：sciencebuddies网站，翻译：STEAM在线编译小组

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