振動的控制
與應用
壹、活動目標 Goal
學生能了解「振盪」在現代通訊上的重要性,並且知道控制振盪的原理。
大概念 Big Idea
介質的形狀可以控制振盪的頻率
核心問題(探究問題) Essential Question
如何藉由形狀的改變,控制我們需要的頻率條件。
教學對象
國中生8年級
教學時間
45分鐘(1節課)
作者(服務單位)
朱惟庸
黃瑞瑛
通訊作者e-mail
無
貳、課程綱要對照 Course Outline
Ka-Ⅳ-3 介質的種類、狀態密度及溫度等因素會影響聲音傳播的速率。
參、活動原理 Theory
1. 手機、電腦中,讓許多工作在極短的時間內一起活動,需要像時鐘一樣的準確記時器。
2. 石英震盪器是基本的電子計算機計時器,因為他具有可更改頻率、更改後的頻率可固定的特性。
3. 由鐵做成的鐵尺,經過適當操作,可以知道固體如石英震盪的原理使用。
肆、活動材料 Material
器材
數位時鐘(手機亦可)、鐵尺(30公分或15公分)4隻、透明膠帶一捲、分組學習單一張、隨身式擴大喇叭(選配)。
藥品
不需要。
伍、活動步驟 Step
第一部分 10分鐘
默契報數:全班起立,記時開始後,每1秒坐下1人,不可以依座號或座位順序,錯誤就重來,記下順利完成需要的時間。(5分鐘)。
演算後的默契報數:告知學生第1秒1號、第2秒3號、第3秒5號…依次入座,比較兩次全班作下需要的總時間。(3分鐘)
告知對於處理複雜事務,規律記時在應用上的重要性。(2分鐘)
第二部份 10分鐘
1. 發下學習單。
2. 解釋電腦或通訊產品為何需要準確的計時器,下圖來自於http://www.ctimes.com.tw/download/201103/24/02_%B9q%A4l%B2%A3%AB~%B7%ED%A4%A4%A4%A3%A5i%A9%CE%AF%CA%AA%BA%AE%C9%AF%DF%A4%B8%A5%F3.pdf
【圖一】
3. 介紹石英震盪器原理(維基百科資料),強調振盪原理類似音叉,石英可加電壓改變形狀。
【圖一】
第三部份 25分鐘
闖關前佈置與5分鐘、闖關活動(讓學生學習以介質形狀控制頻率)10分鐘、結束後說明10分鐘。
教案學習單
(待調整)
震盪與記時器 班級: 座號: 姓名:
一 記時的重要性
1. 電子裝置中,定時元件如同人體的心臟,提供固定的頻率讓各種IC準確運作,如下圖。負責電子裝置內的定時元件,最常見的就是石英震盪器。
二 利用形變改變與控制震盪活動
1. 觀賞「用鐵齒彈卡農」影片。
2. 各組利用鐵齒,在10分鐘之內完成下列兩項目,每一項目最先完成加10分,其次加8分,以此類推:
(1) Do、Re、Mi...等七個音階。
(2) 用鐵尺彈奏小星星。
三 問與答
1. 鐵尺可以改變聲音頻率,應該是因為 (A)形狀改變 (B)材質改變 (C)彈奏的力量改變 (D)鐵尺的溫度改變。 答:
2. 闖關活動中,你認為最困難的部分是甚麼?
答:
實作注意事項
實驗安全事項
闖關前先告訴學生不要太大力凹鐵尺,變形或斷掉該組0分計算。
為防止操作者手指割傷,必須要求操作者手指貼上膠帶。
實驗廢棄物處理
使用後膠帶以一般垃圾處理。
教學心得
實際操作後的心得如下:
15公分細鐵尺好操作、音調高,但是聲音小,有利用麥克風的必要;30公分的鐵尺聲音大而低沉,可以不用麥克風,請操作者自行斟酌使用。
如果擔心小組中只有一位學生實際操作而其他學生觀望,除了學生裁判判定給分外,教師可以巡迴各組,隨機指定學生依照鐵尺的紅色標記彈出音階,以達到全部學生有觀摩學習的可能性。
參考資料
http://www.ctimes.com.tw/download/201103/24/02_%B9q%A4l%B2%A3%AB~%B7%ED%A4%A4%A4%A3%A5i%A9%CE%AF%CA%AA%BA%AE%C9%AF%DF%A4%B8%A5%F3.pdf
2. 維基百科:石英震盪器。
3. YOUTUBE:用鐵尺彈卡農,
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★ 教師準備:
鐵尺(30cm)4隻,紅色蠟筆四支(協助學生標記音階位置),四張桌子,透明膠帶(窄)一捆。如果怕學生鐵尺彈奏的聲音太小,可以準備一個隨身擴音喇叭。
★ 學生準備:
l 需要4位學生裁判,剩下人員分成4組。
貳、闖關之前
l 播放YOUTUBE影片:鐵尺彈卡農3分鐘(https://www.youtube.com/watch?v=hqOh8L_xvjg)
l 闖關規則:
(1) 為防止受傷,先將彈奏的手指貼上透明膠帶。
(2) 利用鐵尺,在10分鐘內找出Do-Re-Mi…等七個音階,利用紅筆標出按指點,並能彈出「小星星」就過關。
l 記分規則:
(1) 每得到一個音階得1分、第一組完成小星星彈奏得10分,第2組8分、第3組6分,第4組4分。
(2) 教師隨機抽點各組學生彈奏,完成者加10分。
叁、進入活動
引導各組到桌前。
教師記時開始
10分鐘後結束活動。
肆、活動結束
學生討論填寫學習單。
回報各組成績並計算得分。
預算表
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)