活动任务三
通过墙报、科普活动等方式，展示创意乐器的制作材料、制作过程和使用方法，介绍发声和调音的原理。把你的创意写下来分享给更多人吧！

解：
创意乐器：水杯打击琴
1. 制作材料
7只完全相同的玻璃杯、清水、一根木质小棒、不干胶标签。
2. 制作过程
将7只玻璃杯在桌面依次摆成一排，向杯中注入清水，从左向右杯内的水位依次升高，调整每杯水的水位高度，让敲击时发出的声音依次对应do、re、mi、fa、sol、la、si七个基本音阶，在对应杯子外侧贴上音阶标签。
3. 使用方法
手持木质小棒，用合适的力度敲击不同的杯身，即可发出不同音调的声音，组合敲击就能演奏简单乐曲。
4. 发声原理
声音由物体振动产生，敲击杯身时，玻璃杯和杯中的水发生振动，从而发出声音。
5. 调音原理
音调由声源振动的频率决定：杯中的水越多，玻璃杯和水的总质量越大，振动越慢，振动频率越低，音调就越低；杯中的水越少，总质量越小，振动越快，振动频率越高，音调就越高。通过向杯内添加或者倒出少量清水，改变振动部分的质量，就可以调整每只杯子发声的音调，完成调音。

【分析】
本题要求设计创意乐器，需结合声学相关知识，从制作材料、过程、使用方法、发声及调音原理等方面完成设计。核心思路是利用物体振动产生声音，且音调与振动频率有关的原理，选择易获取的日常材料，通过调整振动部分的质量改变音调，从而制作出能发出不同音调的创意乐器。
【解析】
设计的创意乐器为水杯打击琴，具体内容如下：
1. 制作材料：7只完全相同的玻璃杯、清水、木质小棒、不干胶标签。
2. 制作过程：将7只玻璃杯依次摆成一排，从左向右向杯中注入清水，使杯内水位依次升高，调整水位高度，让敲击时发出的声音对应do、re、mi、fa、sol、la、si七个基本音阶，在对应杯子外侧贴上音阶标签。
3. 使用方法：手持木质小棒，用合适力度敲击不同杯身，即可发出不同音调的声音，组合敲击可演奏简单乐曲。
4. 发声原理：声音由物体振动产生，敲击杯身时，玻璃杯和杯中的水发生振动，从而发出声音。
5. 调音原理：音调由声源振动的频率决定；杯中的水越多，玻璃杯和水的总质量越大，振动越慢，频率越低，音调越低；杯中的水越少，总质量越小，振动越快，频率越高，音调越高。通过增减清水改变振动部分质量，调整音调完成调音。
【答案】
解：
创意乐器：水杯打击琴
1. 制作材料
7只完全相同的玻璃杯、清水、一根木质小棒、不干胶标签。
2. 制作过程
将7只玻璃杯在桌面依次摆成一排，向杯中注入清水，从左向右杯内的水位依次升高，调整每杯水的水位高度，让敲击时发出的声音依次对应do、re、mi、fa、sol、la、si七个基本音阶，在对应杯子外侧贴上音阶标签。
3. 使用方法
手持木质小棒，用合适的力度敲击不同的杯身，即可发出不同音调的声音，组合敲击就能演奏简单乐曲。
4. 发声原理
声音由物体振动产生，敲击杯身时，玻璃杯和杯中的水发生振动，从而发出声音。
5. 调音原理
音调由声源振动的频率决定：杯中的水越多，玻璃杯和水的总质量越大，振动越慢，振动频率越低，音调就越低；杯中的水越少，总质量越小，振动越快，振动频率越高，音调就越高。通过向杯内添加或者倒出少量清水，改变振动部分的质量，就可以调整每只杯子发声的音调，完成调音。
【知识点】
声音的产生、音调与频率的关系
【点评】
本题为实践创新类题目，将物理声学知识与生活创意制作结合，既考查对核心知识点的理解，又锻炼学生的动手实践与创新设计能力，贴近生活，易于操作，能激发学生对物理知识应用的兴趣。
【难度系数】
0.3

拓展研究
查阅资料，了解现代声学技术在生活中的应用。例如，利用沉浸式音频技术(如L-ISA)可以打破传统的左右声道限制，营造出全息三维声场——让声音仿佛从四面八方包围听众，甚至从头顶掠过或身后传来，极大地增强了音乐会的沉浸感。除此之外，现代声学技术还在定向传声、主动降噪、声学成像等方面发挥着重要作用。这些前沿技术背后运用了哪些声学原理？我们自制的乐器，是否也能借鉴其中的思路，让声音更有创意？

解：
一、各现代声学技术对应的声学原理：
1. 沉浸式音频（全息三维声场）技术：利用双耳效应原理，通过布置多组不同方位的扬声器，精准控制传到听众双耳的声音的响度、到达时间的差异，模拟出真实场景下不同方位声源传入人耳的信号特征，让大脑感知到声音来自三维空间的任意位置，实现声场的包围感。
2. 定向传声技术：利用声波的反射与干涉原理，将可听声调制到指向性极强的高频超声波上，让声波仅向指定方向传播，在目标区域内还原出可听声，实现声音的定向传播。
3. 主动降噪技术：利用声波的干涉相消原理，设备实时采集环境噪声，生成与噪声振幅相同、相位相反的声波，两种声波叠加后相互抵消，从而大幅降低环境噪声的响度。
4. 声学成像技术：利用声音的反射原理，不同物体对声波的反射能力不同，通过麦克风阵列采集不同位置反射的声波信息，就可以反推得到对应区域的声学分布图像。
二、自制乐器的创意改进思路：
可以借鉴上述技术思路优化自制乐器：
1. 参考沉浸式声场思路，在自制乐器的不同方位加装多个同类型的发声部件，演奏时让不同朝向都能传出乐声，利用双耳效应让周围听众获得更有空间立体感的听觉体验。
2. 参考定向传声思路，给自制乐器加装抛物面形状的声波反射罩，利用声波的反射让乐声集中向指定方向传播，实现定向传声的创意效果。
3. 参考主动降噪思路，搭配简易的拾音与发声小模块，演奏时抵消周围的环境杂音，让自制乐器发出的乐声更加清晰纯粹。

【分析】
本题为现代声学技术应用的拓展研究题，解题思路分为两步：第一步，针对题目中提到的各类现代声学技术，结合已学声学知识（如双耳效应、声波干涉、声波反射等），查阅相关资料梳理其背后的声学原理；第二步，将梳理出的声学原理进行知识迁移，思考如何将这些原理应用到自制乐器的创意改进中，优化乐器的声音效果，增强听觉体验的创意性。
【解析】
解：
一、各现代声学技术对应的声学原理：
1. 沉浸式音频（全息三维声场）技术：利用双耳效应原理，通过布置多组不同方位的扬声器，精准控制传到听众双耳的声音的响度、到达时间的差异，模拟出真实场景下不同方位声源传入人耳的信号特征，让大脑感知到声音来自三维空间的任意位置，实现声场的包围感。
2. 定向传声技术：利用声波的反射与干涉原理，将可听声调制到指向性极强的高频超声波上，让声波仅向指定方向传播，在目标区域内还原出可听声，实现声音的定向传播。
3. 主动降噪技术：利用声波的干涉相消原理，设备实时采集环境噪声，生成与噪声振幅相同、相位相反的声波，两种声波叠加后相互抵消，从而大幅降低环境噪声的响度。
4. 声学成像技术：利用声音的反射原理，不同物体对声波的反射能力不同，通过麦克风阵列采集不同位置反射的声波信息，就可以反推得到对应区域的声学分布图像。
二、自制乐器的创意改进思路：
可以借鉴上述技术思路优化自制乐器：
1. 参考沉浸式声场思路，在自制乐器的不同方位加装多个同类型的发声部件，演奏时让不同朝向都能传出乐声，利用双耳效应让周围听众获得更有空间立体感的听觉体验。
2. 参考定向传声思路，给自制乐器加装抛物面形状的声波反射罩，利用声波的反射让乐声集中向指定方向传播，实现定向传声的创意效果。
3. 参考主动降噪思路，搭配简易的拾音与发声小模块，演奏时抵消周围的环境杂音，让自制乐器发出的乐声更加清晰纯粹。
【答案】
解：
一、各现代声学技术对应的声学原理：
1. 沉浸式音频（全息三维声场）技术：利用双耳效应原理，通过布置多组不同方位的扬声器，精准控制传到听众双耳的声音的响度、到达时间的差异，模拟出真实场景下不同方位声源传入人耳的信号特征，让大脑感知到声音来自三维空间的任意位置，实现声场的包围感。
2. 定向传声技术：利用声波的反射与干涉原理，将可听声调制到指向性极强的高频超声波上，让声波仅向指定方向传播，在目标区域内还原出可听声，实现声音的定向传播。
3. 主动降噪技术：利用声波的干涉相消原理，设备实时采集环境噪声，生成与噪声振幅相同、相位相反的声波，两种声波叠加后相互抵消，从而大幅降低环境噪声的响度。
4. 声学成像技术：利用声音的反射原理，不同物体对声波的反射能力不同，通过麦克风阵列采集不同位置反射的声波信息，就可以反推得到对应区域的声学分布图像。
二、自制乐器的创意改进思路：
可以借鉴上述技术思路优化自制乐器：
1. 参考沉浸式声场思路，在自制乐器的不同方位加装多个同类型的发声部件，演奏时让不同朝向都能传出乐声，利用双耳效应让周围听众获得更有空间立体感的听觉体验。
2. 参考定向传声思路，给自制乐器加装抛物面形状的声波反射罩，利用声波的反射让乐声集中向指定方向传播，实现定向传声的创意效果。
3. 参考主动降噪思路，搭配简易的拾音与发声小模块，演奏时抵消周围的环境杂音，让自制乐器发出的乐声更加清晰纯粹。
【知识点】
双耳效应、声波干涉、声波反射
【点评】
本题为声学知识的拓展应用类题目，要求学生结合所学声学核心概念，查阅资料分析现代声学技术的原理，并将原理迁移到自制乐器的创意改进中，既考察了对声学知识的理解，又锻炼了知识迁移与创新应用能力，贴近生活实际，体现了物理学科的实用性。
【难度系数】
0.4