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壹、活動目標 Goal
透過實作與科技工具，觀察水量改變對聲音的影響，理解聲音的頻率與共鳴原理，並能分析聲譜圖與解釋聲音變化的科學現象。
大概念 Big Idea
聲音是由物體振動產生的能量，傳遞過程會受到介質與環境的影響，這些變化可以透過科技工具來觀察與分析。
核心問題(探究問題) Essential Question
水的多寡會如何影響金屬容器發出的聲音？
我們能否用科學方法與科技工具準確地測量與理解這些聲音的變化？
教學對象
國中生
高中生
教學時間
40分鐘 （1節課）
作者(服務單位)
曾賢德
(國立東華大學物理學系)
通訊作者e-mail
曾賢德 sdtzeng@gms.ndhu.edu.tw
關鍵詞
頻譜
聲譜
音調
貳、課程綱要對照 Course Outline
敲擊容器時可以發出響亮的聲音，當容器內裝水時，會改變其聲音特徵。透過水量來調音，可使多個容器產生多個音調。本教案將透過手機應用程式分析聲譜，觀察金屬容器中的水量如何影響發出來的聲音。也透過聲譜變化了解物體發出聲音的特性
參、活動原理 Theory
容器受敲擊時產生振動並發出聲音，加入水後會改變容器的質量與振動特性，導致頻率改變。透過聲譜的分析，可觀察頻率隨時間的變化，理解聲音的組成與抖動現象的產生機制。
肆、活動材料 Material
器材
金屬容器（盆、杯或碗）數個、金屬湯匙、手機（用自己的手機，自行安裝需要的應用程式）、水。
伍、活動流程 Procedure
共包含4關，滿分50分。每關之間可安排適當休息間格。預計每人闖關時間10-20分鐘。
碗的聲音
取一個金屬容器（盆、杯或碗），在不裝水時用湯匙敲擊它發出聲音，用手機聲音分析程式測量主要聲音頻率。改裝滿水，測量主要聲音頻率。記錄這兩個頻率。
（計分：1 分鐘內完成得 10 分，超過時每分鐘減 2 分）
（註：主要聲音頻率為輕輕敲擊容器時，聲譜中訊號最高的頻率）
調音大師
調整容器中的水量，讓主要聲音頻率吻合以下音樂音調頻率之一。（詳附圖）
（計分：1 分鐘內完成得 10 分，超過時每分鐘減 2 分）
（註：自選一音調頻率，使容器聲音頻率與音調頻率相差 2 Hz 以內）
頻譜
在固定水量下，敲擊上述的容器，觀察聲音的頻譜（spectrum），標註（說出或寫下）至少3根訊號最強的聲音的頻率，說明這幾個頻率之間的關係。
（計分：1 分鐘內完成標註得 10 分，超過時每分鐘減 2 分。標註完成後，做 30 秒簡短說明可依回答內容最多加 5 分）
抖動的聲音
輕輕搖晃容器中的水，使水來回晃動，敲擊容器時可以聽到聲音抖動。以適當的手機應用程式，呈現出頻譜隨時間的變化（waterfall plot），得到抖動的特徵。觀察抖動的週期，解釋此一現象。
（計分：1 分鐘內完成標註得 10 分，超過時每分鐘減 2 分。標註完成後，做 30 秒簡短說明可依回答內容最多加 5 分）
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