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第五次研讨会
一起探究吧 发表于 2018-5-1 10:48:00


第五次研讨会 (4月13日)

第五组:韦小健、甘娇美、谢彩红、钟洁贤、薛莠山

高脚杯奏乐

现象:固定好高脚杯的杯脚,杯中放入不同的水量,用沾有水的食指指腹沿杯口轻轻摩擦,就能发出不同的美妙的声音。






材料:固定板,螺钉,橡皮条,高脚杯,水

原理 :摩擦杯口使杯子发生振动,进而振动发声。






奏乐方式:可以根据一款测音软件DaTuner Pro调音


根据钢琴调音duo le mi fa suo la si分别对应的是CDEFGAB(非音乐专业若有错误请见谅)

在欣赏美妙的演奏的同时,我们也要探索其中奥妙呀。在问到原因的时候,小伙伴异口同声地说“振动”。我们都知道声音是由振动产生的。但是,是什么在振动?水、空气、杯子?我们做了下面一系列的实验。

不同材质,有无水量的杯子发声情况


注:音调是指声音频率的高低,是声音的三个主要属性之一,音调主要由声音的频率决定,同时也与声音强度有关,对一定强度的纯音,音调随频率的升降而升降。音调的高低还与发声体的结构有关,因为发声体的结构影响了声音的频率。——选自百度


通过以上实验我们可以得出,高脚杯之所以可以发出声音是因为杯子在振动。

同时用不同的杯子做实验得出的的现象可知:1.出杯底越大的杯子阻碍杯子振动就越大,同样水量越多阻碍杯子振动的作用就越大。2.用水来调节振动的频率,使杯子发出不同的声音,而每个杯子都有不同的振动频率范围,有些可以全部发出 duo le mi fa suo la si,但有些杯子不可以。

那为什么手指要沾水呢?我们尝试手指不沾水去摩擦杯口,发现在摩擦过程中手指的移动会受阻,从而导致声音是断断续续的。从而我们可以得出沾水是为了减小摩擦,让杯子可以均匀、持续地振动,从而可以连续地发声。

 

奇怪的的偏转

在一个四方形凹槽装置中,有两个体积都相同而材质不同的黑色和黄色圆柱体,它们的质量相差不大(用手掂量不易区分)。当其中一个圆柱体沿着水平方向(或竖直方向)从凹槽上沿边缘静止释放时,发现在某个方向上有偏转,而另一个圆柱体无论从哪个方向上静止释放均没有偏转


                                   四方形凹槽

         铜圆柱块(右手)、磁圆柱块(左手)

       

               检查四方形凹槽内是否有异常

材料:四方形凹槽,铜块圆柱体,磁块圆柱体。

现象:铜块圆柱体无论哪个方向都不会偏转。磁块圆柱体在东西方向上无偏转,其他方向均有偏转,南北方向中最为明显。

原理:受到地磁场的影响异名磁极相吸引同名磁极相排斥。 地球外部地磁场的磁感线方向由南指向北,所以磁铁的北极始终指向北方(略有偏差)磁铁的南极始终指向南方。


                                                                                                                              

磁块的六种运动情况:




研讨会上,根据磁块圆柱体和铜块圆柱体的偏转现象,我们提出了以下猜想:

猜想1:四方形凹槽内有玄机(即凹槽内可能藏有磁铁类物质)

猜想2:与地磁场有关系

猜想3:磁块有猫腻(磁块不是普通的磁块)

为了探究磁块的偏转不是偶然现象,我们进行了多次实验,均得到一样的结果( 铜块圆柱体无论哪个方向都不会偏转。磁块圆柱体在东西方向上无偏转,其他方向均有偏转,南北方向中最为明显)那么造成这种现象的原因到底是什么呢?

针对猜想1,我们做了以下实验:

将四方形凹槽沿不同方向旋转,再用圆柱块进行实验,实验现象与未旋转前的现象相同。由此可见,四方形凹槽内并没有藏东西。

针对猜想3,我们将圆柱形磁块与普通磁块进行比较,证明圆柱形磁块只是普通的磁铁。

针对猜想2,我们在水平的桌子上给圆柱块一定的初速度。随着磁块运动,它的运动方向会发生偏转,偏转结果与在四方形凹槽内的偏转结果相同,铜圆柱块的运动现象也与四方形凹槽内的现象相同。由此可见造成磁块偏转的原因是地磁场的存在。

原理:受到地磁场的影响异名磁极相吸引同名磁极相排斥。 地球外部地磁场的磁感线方向由南指向北,所以磁铁的北极始终指向北方(略有偏差)磁铁的南极始终指向南方。

                               隔空取水

 

想必大家都听说过“隔空取物”的故事。“隔空取物”指的是隔着一定的空间(距离)、在不与物体直接接触的情况下取得物体。那么,在不接触水杯和水的情况下,如何将其中一个杯子里的水转移到另一个水杯中?

材料:玻璃杯3 个,雪糕棒 2 根,硬纸卡 1 张,吸管一根(一开始没有拿出来)




 

      

问题一提出,小伙伴们都在想,这是怎么做到的。于是有人提出用热水浇。用热水浇只能使杯子里的压强增大,但并不能把水转移到下面的杯子里呀,所以这个想法就pass 掉了。还有的小伙伴说用火烤。我们就问怎么烤,具体烤哪个地方?提出这个猜想的小伙伴没有上来演示,所以这个猜想也 pass 了。同时也很显然,这种方法是行不通的。经过了一会的思考,他们就问还有没有其他的道具。好吧,我们只能默默地把没有露面的吸管拿出来。头脑风暴之后,聪明的小伙伴就想到了办法,迫不及待地想上来尝试一番。




没错,它就是这么简单,直接对着水杯接缝处吹气,水就能流出来了。知道了它是怎么做到的,那它的原理是什么呢?

第一种猜想是伯努利原理 ,认为跟流速有关。流速大的地方压强小,杯子的上面有一定的空气(其实这是我们操作不完美的地方,并不是有意为之)压强比 较大,就把水压出来了。基于这个猜想,我们尝试在杯子的边缘吹气,但是水并没有流出来,所以我们就认为这个猜想不成立。

第二种猜想就是我们吹气进去,有空气进去,压强变大,从而把水压出来。

没错,正解就是由于玻璃杯接缝处被水浸湿,在表面张力作用下给接缝处覆盖一层“水膜”,在大气压作用下,倒扣的水杯里的水不会流下来。如果往水杯接缝处吹起,气流会戳破“水膜”进入水杯形成气泡上浮到倒扣着的水杯的水柱顶端。由于气泡占一定的体积,于是将部分多余的水从水杯中挤出去并沿着接缝处流到最底下的水杯。当停止吹气时,接缝处的内外压力重新达到平衡,水停止外流。

这就结束了吗?没有,还有一个小伙伴不同意,她坚持认为她的伯努利是正确的,认为杯子里没有装满水有一定的影响。好,我们满足你。但是,最后的最后,由于操作,很难做到杯子里的水是满的。于是,陈春熺师兄提出不把硬纸板抽出来,直接在杯子边缘吹气,结果是水没有流出来,这时才让这位小伙伴 心服口服。


NO.1 Re:第五次研讨会
韦显交(游客)发表评论于2018-5-1 23:41:43
韦显交(游客)作品很棒!写得也很用心,这些软件的应用很有特色呢!
NO.2 Re:第五次研讨会
陈春禧(游客)发表评论于2018-5-2 11:37:55
陈春禧(游客)好!比较详细而不失条理了,分析示意图画得不错,但是拍照和排版还可以更好!加油!
NO.3 Re:第五次研讨会
王鹏(游客)发表评论于2018-5-3 17:58:03
王鹏(游客)新一届独秀班?探究兴趣很浓,加油!
NO.4 Re:第五次研讨会
吴建国发表评论于2018-5-4 22:48:56
吴建国
“声音高、声音低”,这个表述很常见,但其含义要根据上下文来确定,可能是指音调,也可能是指响度。你文章中是指响度。作为科学说明文,可取的表述是“响度大、响度小”,“响度强、响度弱”;其次“响度高、响度低”,“声音强、声音弱”。有的表述,好像有点绕口,但没有歧义,不容易误解,更为可取。

“隔空取水”,这一段,我看了以后也动手做了一下,觉得挺有趣。

表演这个实验时没有必要刻意装满水吧,反正水流出的过程中必然有空气进去的。

伯努利原理用不上,可以这样说明:吹气时,口内气体压强大于大气压,气体离开吸管时的压强,也是大于附近静止空气的压强,不然来自管内的气体怎么推动管外空气?气体离开吸管后速度会减少,无论怎么用伯努利原理,也得不出气体压强小于大气压的结论。

问题:如果最上面的杯子(圆筒)是没底的,而且很高,比如1米高,接缝处会不会表面张力抗不过内外压强差,导致自动漏水?或者,为避免自动漏水,对两个杯口的平齐程度(接缝的尺寸)有多高的要求?这个问题跟混凝土防水这个实用问题相关。查了一下,20摄氏度下,(空气界面)水的表面张力0.076牛/米。(没有写错单位。)
NO.5 Re:第五次研讨会
王鹏(游客)发表评论于2018-5-5 8:21:34
王鹏(游客)那些杯子很眼熟,应该是我当年做实验买的
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