哨子的研究

哨子的研究

方晗笑 王慧

河南省淮阳县第三实验小学

哨子的研究

河南省淮阳县第三实验小学 方晗笑 王慧

摘 要：本课题主要研究的是哨子的尺寸与发声频率的关系。在实验中，我们用易拉罐和一次性注射器制作了不同尺寸的哨子，然后用严宇亮的虚拟仪器0.94版虚拟仪器软件，通过电脑麦克风测频率。为了减少误差，我们采用多次测量取平均值的办法。我们通过研究，得出下面结论：哨子的发声频率受多种因素影响，其中最主要的因素是哨子的形状，而哨子的形状中，哨子内最大尺寸是主要因素。吹奏时流过哨子口的气流速度也会影响哨子的发声频率，气流速度大时比气流速度小时发声频率高。最后根据这些结论，我们创造性的制作了变音哨子、能发出不同音调的泥泥狗、好吹的笛子等作品。

关键词：哨子、形状、尺寸、发声频率

一、课题的提出

在科技小制作课上，老师给我们每个同学发了两片易拉罐皮，教给我们做哨子。经过一番动手制作和调整，同学们一个个吹响了自己的哨子，当我们的哨子起来后别提心里多高兴了。

在吹哨子时，我们发现有的哨子声音“尖”，有的哨子声音就没有那么“尖”，我们对这个问题特别感兴趣。通过观察，我们发现，每个同学的哨子的宽度和大小都不一样，是不是声音“尖”的程度与哨子的形状和尺寸有关呢？我决心弄个明白。

我把这个问题反映给老师，老师告诉我：“声音都是物体振动产生的，振动得越快，音调越高，就是你说的声音尖，物体振动的快慢叫频率，也就是1秒钟振动的次数。”

于是我决定研究哨子的尺寸与频率的关系。

二、研究目的：

研究哨子的尺寸与发声频率的关系

三、研究方法

1、设计实验

哨子的形状和尺寸主要由宽度、直径、哨子嘴长度和哨子嘴缝隙厚度四个部分决定的。通过观察，我们发现，哨子嘴长度和哨子嘴缝隙厚度对哨子声音音调的影响不大。老师帮我们分析：哨子之所以发声是由于哨子内空气的振动，哨子嘴主要是让气流对着哨子的开口缝隙冲击，引起哨子内空气的振动。

通过观察和分析，我们确定研究的重点是哨子的宽度和直径对音调的影响。根据实验中要控制变量原则，设计实验如下：

1、哨子宽度对发声频率的影响：哨子嘴长度1.5厘米，哨子嘴缝隙厚度1毫米，哨子直径1厘米，哨子宽度设0.5厘米、1厘米、1.5厘米、2厘米四个尺寸。

2、哨子直径对发声频率的影响：哨子嘴长度1.5厘米，哨子嘴缝隙厚度1毫米，哨子宽度1.5厘米，哨子直径设0.5厘米、1厘米、1.5厘米、2厘米四个尺寸。

我们没有测频率仪器，老师给我们下载一个虚拟仪器软件，严宇亮的虚拟仪器0.94版。这样仪器就解决了

在测量时，我们分别用不同的哨子对着话筒吹响，同时记下哨子的发声频率，为了减小实验误差，我们采用每个哨子测量10次取平均值法记录数据。

四、实验过程与研究结果：

（一）、第一次实验：

我们首先根据设计的数据做了八个哨子。

接着进行测定哨子频率的实验：

有关数据如下：

1、哨子宽度对发声频率的影响：

哨子嘴长度1.5厘米，哨子嘴缝隙厚度1毫米，哨子直径1厘米。

2、哨子直径对发声频率的影响：

哨子嘴长度1.5厘米，哨子嘴缝隙厚度1毫米，哨子宽度1.5厘米。

分析总结：

1、 哨子宽度对发声频率的影响：哨子的越宽，发声频率越低。

2、 哨子直径对发声频率的影响：哨子直径越大，发声频率越低。

3、 当哨子的宽度和直径在0.5厘米和1.0厘米之间变化时，发声频率变化较大。尺寸在1.0厘米、1.5厘米和2.0厘米之间变化时，频率的变化没有在0.5厘米和1.0厘米间明显。我们推测哨子的发声频率可能受宽度和直径中最小尺寸的影响较大。

4、 同一哨子的发声频率相差较大，可能和吹奏时的气流快慢及手捏哨子引起的变形有关。

（二）第二次实验

为了克服第一次实验中由于哨子尺寸不准确的缺点，我们设计用一次性注射器做哨子，这样做的哨子尺寸稳定，刻度准确，通过拉动活塞就可以改变哨子的尺寸。

我们选用5毫升、10毫升和20毫升三种规格的一次性注射器做哨子，所有的注射器都先用84消毒液浸泡消毒。

有关尺寸如下：5毫升注射器的内径是1.3厘米，10毫升注射器的内径是1.5厘米，20毫升注射器的内径是2.0厘米。

由于注射器上的刻度不一致，所以我们重新对注射器划了刻度。每1厘米一个刻度。

1、5毫升注射器哨子的实验：

内径1.3厘米，哨子开口尺寸：3×7毫米，哨子嘴长1.5厘米。

2、10毫升注射器哨子的实验：

内径1.5厘米，哨子开口尺寸：3×7毫米，哨子嘴长1.5厘米。

3、20毫升注射器哨子的实验：

内径是2.0厘米，哨子开口尺寸：3×7毫米，哨子嘴长1.5厘米。

三组数据汇总表

五、研究分析

通过分析，我们发现下面规律：

1、 相同内径的哨子，哨子宽度越大，发声频率越低。哨子宽度增大到原来的4倍，发声频率大约减小到原来的一半。

2、 相同宽度的哨子，内径越大，发声频率越低。

3、 实验中造成误差的最大因素是吹哨子的气流速度，在实验中我们发现气流速度越大，发声频率越高，这是我们的实验条件不易控制的因素，也是实验需要改进的地方，我们相信再过几年，我们的知识更丰富后，一定能解决这个问题。

下面是相关数据的图象

六、结论与应用

我们通过研究，得出下面结论：哨子的发声频率受多种因素影响，其中最主要的因素是哨子的形状，而哨子的形状中，哨子内尺寸是主要因素相同内径的哨子，哨子宽度越大，发声频率越低。哨子宽度增大到原来的4倍，发声频率大约减小到原来的一半。相同宽度的哨子，内径越大，发声频率越低。吹奏时流过哨子口的气流速度也会影响哨子的发声频率，气流速度大时比气流速度小时发声频率高。

根据这些结论，我们作了如下应用尝试：

1、变音哨子

我们的注射器哨子还有一很好的功能，就是可以当变音哨子用，在吹奏中拉动活塞，音调就会随之改变，可以模拟警报器、鸟鸣，乐感好的同学还可以吹出曲调呢。

2、自制泥泥狗

我们淮阳最著名的特色礼品就是泥泥狗。它造型怪诞、图案优美，充满了远古神秘，最有趣的是能吹响。过去我们也试着捏，但就是吹不响，现在我们明白了哨子的发声原理，一制就成功了，并且我们还能制作出不同音调的泥泥狗。

3、好吹的笛子

有一天，方晗笑的爸爸做了一支笛子，我们争着试吹，但都不会吹，费了九牛二虎之力才勉强吹出几个音。我们就开始研究起笛子来，笛子不是和哨子一样靠空气的振动发出声音的吗？给它加一个吹嘴怎么样？我们一试，果然成功了，非常好吹。

七、体会

通过这次探究实验活动，我们的收获很大。一方面我们学到了声学的一些知识，另一方面，我们还学会了实验探究的方法，锻炼了自己的能力。我们感受到了科学的魅力，明白了进行科学研究要实事求是，一丝不苟。我们今后一定要努力学习科学文化知识，长大后为人们创造更多实用的产品，改善人们的生活，把我们的国家建设的更加繁荣富强

致谢

在这里，我们衷心感谢我们的父母和老师！是你们支持我们、辅导我们，我们才取得这样的成绩：也感谢我们的学校对我们的大力支持！为我们提供了很多方便。感谢虚拟仪器0.94版的作者严宇亮，你的软件是我们开展实验的基础！我们感谢所有关心我们、支持我们的人！

参考书

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/cca18685d4d8d15abe234ead.html