关键概念
物理学
声波
薄膜
声学
谐波
导言
随着夏天的到来，你可能很快会发现自己身处游行、派对或集市中。在那里，你可能会被各种各样的声音所包围：烟花、音乐，当然还有著名的（或臭名昭著的）卡祖笛的声音！不管你是否喜欢它们，这些小小的发声器都是学习声音物理学的好方法。在这项活动中，你将通过构建我们自己的卡祖笛来研究它们的工作原理！
背景
卡祖笛是一种非常简单的乐器，由一根带有孔的空心管组成。孔被一层薄膜覆盖，当人们对着管子唱歌、说话或哼唱时，薄膜会振动，从而产生嗡嗡的声音。人们制作和演奏卡祖笛已经有很多年了。最早的卡祖笛是用空心骨头制成的，用蜘蛛卵囊作为振动膜！
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虽然卡祖笛看起来和感觉更像长笛或单簧管，但实际上它与鼓的关系最密切。当演奏者对着开口端唱歌、说话或哼唱时，他们的声带会产生穿过乐器的声波。当它们穿过管子时，一些声波会从乐器的壁上反弹。这种方向的改变可以为演奏者的声音添加谐波（取决于管子的材料）；然而，大多数声波会撞击薄膜，导致其振动。这种振动会为声音添加共鸣或谐波，并产生我们与卡祖笛相关的特征性嗡嗡声。
在这项活动中，您将使用您自己可以从家中材料制作的卡祖笛进行声音实验。
材料
空纸板管，例如空的纸巾或卫生纸管
塑料杂货袋
铝箔（一张正方形的薄片，大约四英寸乘四英寸）
纸巾（一张正方形的薄片，大约四英寸乘四英寸）
橡皮筋
削尖的铅笔
剪刀
一位成年人帮忙
准备
使用剪刀从塑料杂货袋上剪出一个四英寸乘四英寸的正方形。
步骤
尝试大声说几个字。拉长声音并听你的声音。说“KAAA-ZOOO！”注意你的声音听起来如何。
将纸板管的一端放在嘴里，使其接触嘴周围的皮肤，但不接触嘴唇。
将管子放在嘴边，再次尝试说话。拉长你的话，发出很多声音。说“KAAA-ZOOO！”注意你的声音在穿过管子时的声音。你的声音在穿过管子时听起来是否不同？它有什么不同？当你说话时，你能感觉到管子在振动吗？
将你从杂货袋上剪下的四英寸乘四英寸的正方形放在管子的一端。使用橡皮筋将其牢固地固定到位。
将管子的未覆盖端放在嘴里，然后再次尝试说话。发出你之前发出的相同声音。说“KAAA-ZOOO！” 在管子上放上塑料后，你的声音听起来是否不同？它有什么不同？
让一位成年人帮你用削尖的铅笔在纸板管的一侧，在两端之间的中间位置戳一个洞。
将管子的未覆盖端放在嘴里，然后再次尝试说话。发出你之前发出的相同声音。说“KAAA-ZOOO！” 你的声音听起来和你切开洞之前是否不同？它有什么不同？当你继续说话时，尝试用手指盖住和打开孔。
当你在管子里说话时，轻轻触摸覆盖在管子末端的塑料袋。你能感觉到塑料在移动吗？如果你尝试更用力地按压塑料，阻止它在说话时移动，会发生什么？它会改变你的声音吗？
从管子的末端取下塑料袋，并用铝箔片替换它。使用橡皮筋将其固定到位。
将管子的未覆盖端放在嘴里，然后再次尝试说话。发出你之前发出的相同声音。说“KAAA-ZOOO！” 你的声音听起来和用塑料袋覆盖管子末端时是否不同？如果是这样，它有什么不同？
就像你对塑料袋所做的那样，当你在管子里说话时，轻轻触摸覆盖在管子末端的铝箔。你能感觉到箔在移动吗？如果你尝试更用力地按压箔，阻止它在说话时移动，会发生什么？它会改变你的声音吗？
重复使用纸巾覆盖管子末端的活动。注意你的声音如何随着不同的覆盖物而变化。
额外提示：尝试不同尺寸的纸板管。注意你的声音如何随着不同尺寸的管子而变化。
额外提示：尝试在纸板管上戳更多的孔。当你对着管子说话时，这会改变你的声音吗？
观察和结果
在此活动的每个步骤中，您都改变了管子的结构。你可能注意到，随着每次改变，你的声音也发生了变化。
在第一步中，当你对着管子说话时，你可能注意到你的声音听起来更深沉或更有共鸣。这是因为当你对着管子说话、唱歌或哼唱时，一些声波会从管子的壁上反弹，改变它们到达你耳朵的方向和时间。这会为声音添加谐波，并且效果取决于管子的材料。（较软的材料会吸收声波，使其更安静。）
在您将塑料袋放在管子的末端后，您可能注意到与末端没有塑料的管子相比，您的声音听起来很闷。这是因为塑料为声波通过到达您的耳朵之前设置了障碍，导致它们在此过程中失去能量。
当您在管子上切开孔时，您可能注意到更容易听到您的声音。它也可能听起来被放大了，更有共鸣。这是因为末端的塑料充当薄膜，会响应您的声音而振动。管子上的孔释放了管子内部的压力，使空气（和声音）逸出并到达您的耳朵。
当你用铝箔和纸巾重复此活动时，你可能注意到你的声音没有像使用塑料袋时那样具有相同的振动特性。这是因为铝箔和纸巾都不能像薄膜那样有效。铝箔不如塑料袋灵活，因此它没有像塑料袋那样响应你的声音而振动。因此，声音可能会从箔上反弹，但没有以相同的方式放大。相比之下，纸巾是一种效果较差的薄膜，因为它太容易渗透。空气——因此声波——可以直接穿过它而不会引起它振动。
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此活动与科学伙伴合作推出
