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溫度(C)

在文檔中 聲音探究 (頁 23-26)

聲 速(m/ s)

3.由圖得知,在空氣中傳播的聲速大小和溫度成線性關係,與 V=331+0.6t 一致。

六、 討論:

1.在活動過程中,我們每次只改變一個變因,控制其他變因,來探討可 能影響聲音傳播的因素,包括:介質的種類、介質的狀態、傳播距離、

溫度等如何影響聲音傳播;反射面種類、反射角大小如何影響聲音反 射;聲速如何測量。

2.由實驗得知,聲音是一種波動現象,稱為聲波,聲波在產生時,會藉 著介質將能量向前傳遞,若沒有介質,則能量與波形將無法向前傳遞,

因此,在過程一中,我們發現,耐壓透明真空罐內的空氣愈抽愈少時,

罐外所測的響度愈來愈小,若能抽成真空,則罐內產生的聲音將無法 傳遞出去,在過程二中,我們利用細玻璃管中的水柱變化、中空透明 圓柱管內的保麗龍細粒堆積、木屑粉堆積來觀看聲音的產生與傳播。

3.在過程三和過程四中,我們得知空氣、氧氣、二氧化碳、砂子和水都是 可以傳播聲音的介質。

4.在實驗當中,我們也上網查了一些資料,知道波在向前傳播時,只傳送 能量並不傳送介質,介質只在原處作振動,若振動方向與波前進方向 垂直,形成橫波,若振動方向與波前進方向平行,形成縱波(疏密波),

聲波可以固體、液體、氣體為介質來傳播,在空氣中傳播的聲波利用 空氣分子的振動將聲波的能量向前傳遞,空氣分子振動方向和聲波前 進方向平行,因此,是一種縱波,空氣分子振動時,會形成疏部和密 部,疏密間壓力不相同,會存在壓力差,在過程二,便是利用此壓力 差改變保麗龍細粒、木屑粉的堆積及水柱高低變化來觀測聲波,將看 不見的「波形」顯現出來,證明在空氣中傳播的聲波的確是疏密波。

5.在過程三,我們分別以空氣、氧氣、二氧化碳當做傳播聲音的介質,測 量在不同氣體中,響度變化的情形,結果發現在空氣中,響度能維持較 遠距離,也就是能量較不易損失,我們推想,這可能和其平均分子量大 小有關,分子量小者,較不易使聲波失去能量而保持較大響度。

6.由過程四得知,以水當介質傳播聲音時,響度減弱的程度遠較在砂子中 明顯,因此,在水中產生聲音傳到水面時,音量變得很小。

7.在過程五,我們發現,在空氣中傳播的聲音,其響度大小會隨著距離平 方成反比關係,這和其傳播時能量的損失有關,因此,聲音傳的愈遠 時,其響度會明顯變小很多。

8.過程六的結果分析得知,聲波反射時遵守反射定律,反射角=入射角,

但因反射波會稍微向外發散,所以,聲波在反射角鄰近都可接收到較

小音量。

9.由過程七得知,各種不同物質對聲音反射吸收的能力不一樣,表面愈 堅硬光滑愈容易反射聲波,表面柔軟有孔的易吸收聲波,因此,若要 防止聲音反射、回音干擾,隔音材質宜選擇柔軟或有細孔的當隔音材 料較佳。

10.在過程八中,我們發現,愈多塊隔音板靠在一起,其隔音效果愈佳,

這和聲波的能量被多次吸收有關。

11.在過程九中,我們利用壓克力管中的木屑粉堆積情形來觀察空氣中傳 播的聲波是縱波,同時利用其產生駐波的情形來測量波長,求出波速,

所謂駐波是指由波源產生的入射波和陸續反射回來的反射波會合的一 種特殊情況,由於波腹處介質的振動最為激烈,而波節是介質分子靜 止的點,故木屑粉在波節處堆積起來,兩堆木屑粉之間隔恰好為半個 波長,此時產生加強性干涉,可以聽見音量達最大值,同時,我們也 發現,在同一溫度下,波速和頻率無關。

12.在過程十,我們發現在空氣中傳播的聲音,其聲速和溫度成線性關係。

七、 結論:

1.聲音的傳播必須依靠介質,介質可以是固體、液體、氣體,在不同介 質中,其響度隨距離減弱情形不相同。

2.在空氣中傳播的聲波是疏密波,尤其經由駐波的情形更易看見聲波疏 密的情形。

3.聲音無論在固體、液體或氣體中傳播,響度會隨距離明顯減弱,因此

聲音愈傳愈遠愈小聲,因其能量會逐漸損失,振幅變小。

4.聲音反射時,遵守反射定律,但反射角周圍也會有些微音量。

5.聲波會反射,反射面性質會影響反射波能量,柔軟多孔的會吸收聲音,

不易反射,適合當隔音材料,隔音板愈厚,隔音效果愈好。

6.聲波波速與產生頻率無關,但與溫度有關。

八、 參考資料:

(一)國民中學自然科學第三冊-康軒版 康軒文教事業 109 年版

(二)中華民國中小學科學展覽優勝作品 國立臺灣科學教育館 (三)物理∕聲波歷屆科展-教育大市集

https://market.cloud.edu.tw › resources › web

(四)科展 DIY 科學玩具、教具 MY littleBits of Big Dreams

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