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居家创新物理实验项目指导书
力学项目1——振动、声音与音乐
振动、声音和音乐三者是密切相关的，这个居家实验，我们就从物理的角度来研究和分析一下它们之间的内在联系和规律。声音是振动产生的，音乐是由振动产生的“好听”的那一类声音，而噪音则是“不好听”的那一类。好听还是不好听是由声音的“响度、音调和音色”三个要素决定的。响度是指声音大小，音调是振动发声的频率高低，音色是声音中的频谱成分和相对强度大小。这个实验我们要对这三个因素进行研究和分析，主要完成（但不限于）以下两个实验内容：
研究和分析一种或多种乐器发出的各个音阶的频率成分及幅值；
研究一个玻璃杯盛有不同水量与敲击声音频率的关系，并据此制作一个简单的乐器；
完成这两个实验内容需要两个软件：一个是Windows下的AdobeAudition，用来分析声音的频谱，可在网上有哪些信誉好的足球投注网站AdobeAuditionCC2019下载及试用（或关注微信公众号“软件安装管家”，回复audition后参考其相关介绍）。软件的使用可以在网上有哪些信誉好的足球投注网站其使用说明或教程。另一个是手机上的应用软件“随身乐队”，用来模拟产生各种乐器的声音，在各个手机应用商店都可下载使用。如果有真正的乐器，如钢琴、吉他等，也可以不用这个软件而直接使用实际的乐器。
内容1中，在安装完Audition软件后，先熟悉好软件的界面和使用，然后用将乐器某一个音阶的声音引入Audition并录音，接着在软件中分析各个音阶的频率成分和幅值。要求以表格的形式呈现出至少一种乐器连续8个音阶的频谱分析，多了不限。表格中至少要包含乐器音阶、基频及幅值和各个泛音（不超过5个）的频率和幅值。
内容2中，寻找一个玻璃杯，最好是细长且直径不变的杯子。当杯子中装入不同深度的水时，敲击玻璃杯发声的频率会发生改变，将敲击声通过引入Audition软件中进行频谱分析，并且测出它的频率。要求将玻璃杯从全空到全满分成15个点，分别得到不同水深时敲击玻璃杯发声的频率，然后在Excel或Origin软件中画出水深和频率的关系曲线。因为不同的杯子在装水后敲击得到的声音频率变化范围不同，所以先在网上有哪些信誉好的足球投注网站，然后在自己的杯子声音频率的变化范围之内，根据表和得到的水深与频率关系，用8个水杯装上不同的、适量的水，制作一个8音阶的乐器。如果频率变化范围不够8个音阶，则能做几个做几个。
以上是实验的基本内容，选了这个实验的都必须完成。
如果想参加居家实验竞赛或还想深入研究，应有哪些信誉好的足球投注网站或查阅文献，弄清楚玻璃杯中水量改变导致声音频率变化的物理原理，最好能得到杯中水深与声音频率的理论上的定量关系。然后将上面一系列不同水深和声音频率的实验值与理论进行验证与对照。
这是一个开放性的研究实验，如果你对上述实验内容或相关内容有任何自己的想法和见解，都可以自己尝试着去做一做。无论如何，做这个实验时，都应该想一想：我们敲击杯子听到的声音是杯子、还是杯子里空气柱、还是敲击的物体发出的？还是与它们都相关？你在敲击声的音频信号和频谱里还能看出什么？你想不想看看自己声音的频谱呢？最后，要是能用自己做的这个8音阶乐器，演奏一小段乐曲，那就完美了！
注意：
进入Audition软件后要有编辑器（editor）窗口和频率分析（frequencyanalysis）窗口；
编辑器（editor）窗口应有3部分，从上到下为：波形全局、时域波形、频谱显示；
频率分析窗口中鼠标指针处显示频率的分辨率与FFTSize大小有关，为了更准确获得频率值，可用FFTSize的最大值进行快速傅里（FFT）；
频率分析窗口中，点击“扫描（scan）”，看看FFT结果有何不同？
力学项目2——单摆与蛇形摆
实验内容
利用单摆测量本地的重力加速度；
利用多个（≥10）不同摆长的单摆，设计制作一组蛇形摆。
实验前请自己先推导一遍单摆的周期公式，加深理解单摆的摆角为什么要求尽量的小。周期测量可以通过手机上的秒表，注意应采用延展法，连续测10个或更多周期，取平均值，以减小误差。周期测量的起始和结束时刻应在摆角最大处，如果能制作一个简单的光电门来测量周期，效果更好。摆锤最好采用球形物体，以准确确定质心。摆线的两端都要固定牢固，避免在摆动中带来不必要的误差。摆长可以取几组不同的值，看看哪种情况效果更好。
蛇形摆，可以先到网上有哪些信誉好的足球投注网站相关视频看看，它的基本要求是：当所有单摆（例如10个）以相同的初相位开始摆动后，每经过一段固定时间，所有单摆又同时重新回到相同的初始相位。这样，总体上看，这些摆的摆锤在摆动时就会呈现出有趣的、有规律的队形。例如，有时像一条蛇一样摆动，有时会分成两列，有时又会形成三列等。单摆是简谐运动如果要在最短的时间t0之后，所有摆都同时回到相同的初始相位，则要求有通常，是连续的正整数，t0可以称为所有单摆的最小倍周期。
实验设计时
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