由音樂到科學 ~~ 高中生實驗翻轉老師說法

弘文高中一年級學生陳映竹在學長笛的過程中，發現有些音按ㄧ樣的指法，用力吹時會出現高八度音的情形，引發她的好奇，用力吹不是只會比較大聲怎麼音調也變高了呢？請教老師後，老師鼓勵她研究出來，遂找了同學李則甫和吳彤瑋一同實驗，並將研究成果報名參加第56屆中區科展，中彰投23件物理作品中脫穎而出榮獲特優2件中之一件，取得參加全國科展的資格。因他們發表了要更正高中物理老師講法的論點。

高中物理課本對弦樂也介紹很多，每個人都知道弦愈長頻率愈低，對管樂器發音也學過，管子越短則頻率越高，但對用力吹時聲音會是高八度則從沒提過。而音樂老師會說高八度是泛音。對於泛音我們解釋一下：我們撥動琴弦時，臨近空氣受弦振動的影響而產生聲音，其頻率與弦振動頻率相同，弦振動時有其固有頻率，而且不只ㄧ個固有頻率，而是一組固有頻率，這組頻率中，頻率最低的稱為基音，頻率再高一點的為第一泛音，依序第二、第三泛音…。當小提琴與大提琴都演奏出So音，一較尖銳而另一個較低沉，這是因發出的基音相同，但泛音數目不同。小提琴演奏時，基音伴隨很多泛音出現，合聲後音品較尖銳，大提琴則伴隨的泛音數目較少，聲音也就低沉。一直以為泛音只是配角，如今他大翻身變成主角了，用力吹時第一泛音強度大於基音，出現以第一泛音為主的較高音。學生用氧氣管吹笛子也可以吹出頻率更高的第二泛音。但一端封閉的管子為何吹出高八度第一泛音(頻率兩倍)，這與課本所教的都不一樣，按課本閉管的第一泛音頻率是變高為3倍。弘文的學生與老師腦力激盪終於想出合理的說法。比賽時評審教授說學生的結論下得很重，但經同學再解說後教授也能認同學生提出的理論。

這三位同學是弘文國中部畢業後選擇直升高中的學生，在學校物理科盧錦玲和張益瑞老師的指導下，透過科學的方法解決生活中碰到的有趣問題。這個實驗要更正以前的講法：「演奏樂器聽到的頻率是基音為主頻率」，因老師們都教基音頻率的強度最強，現要跟更正了，泛音強度有高於基音的時候會聽到以泛音為主之音調。並且學生也發表成功解釋一端封閉的笛子能吹出高八度兩倍頻率而非三倍無人發表過的解釋。
   
    課程地點：弘文中學  創意教室

課程時間：6月2日(星期四)  10:30~12:00

聯絡人 
                                 弘文中學 甯湘寶主任
                                 0925785783
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