【初中物理】国庆假期居家实验推荐·DAY2

国庆居家物理实验系列

每天一个小实验｜DAY 2

今日：八年级《声音的特性》· 九年级《比热容》

—— 八年级 · 第二章 声现象 ——

实验一｜钢尺与水瓶琴：音调和响度由什么决定？

八年级｜第二章声现象｜声音的特性

▍提出问题

    同一根钢尺，为什么有时声音“尖细”、有时“低沉”？有时声音大，有时声音小？

     7 个装水不同的瓶子，吹响和敲响音调变化是否相同？

▍作出猜想音调可能与振动快慢（频率）有关，响度可能与振动幅度有关。

▍所需器材

•钢尺（或塑料尺）1 把

•7个相同玻璃瓶或玻璃杯（至少3个）、水、筷子

•手机（微信小程序“声频助手”测频率；小程序“声音示波器”观察波形）

▍实验步骤

1. 钢尺一端紧压桌面，另一端伸出桌边拨动，让伸出长度为5 cm、10 cm、15 cm，保持拨动力度相同，比较声音高低，同时使用微信小程序“声频助手”测频率。

2. 保持伸出长度不变，分别用大小不同的力拨动，比较声音强弱，同时使用微信小程序“声音示波器”观察波形。

3. 7 个瓶子加水由少到多排开，对着瓶口吹气，听音调随水量的变化。

4. 再用筷子轻敲瓶身，再听一次，与吹气结果对比。

5. 用“声频助手”测频率，记录不同条件下的大致频率，验证判断。

▍记录数据（以下为表格示例，你可以自己设计符合自己实验的表格）

钢尺实验1（长度不同）

钢尺实验2（力度不同）

水瓶实验1（吹响）

水瓶实验2（敲响）

👉 先别急着下结论，把听到的声音记录到表格，再给它们排个序。对比两组结果，你发现“敲”和“吹”的规律一样吗？

▍原理链接

音调由振动频率决定，频率越高音调越高：钢尺伸出越短，振动越快，音调越高。响度由振动振幅决定，还与距离有关：用力越大振幅越大，声音越响。水瓶琴有个“坑”——敲击时发声的是杯壁和水，水越多音调越低；吹气时发声的是杯内空气柱，水越多空气柱越短、音调越高。同一个杯子两种玩法结果相反，正是因为发声体不是同一个。

频率→音调|振幅→响度

▍思考与拓展 

1. 用力拨和轻轻拨同一根弦，改变的是音调还是响度？

2. 水瓶琴“敲”和“吹”现象相反，根本原因是什么？

3. 吉他时手指按弦位置变化，是在改变什么？从而改变哪个特性？

⚠ 安全提醒：玻璃瓶轻拿轻放、轻敲；避免深夜大声实验影响家人或邻居休息。

拓展：声音的第三个特性是音色，由发声体的材料和结构决定——这就是我们能“听声辨人”的原因。

—— 九年级 · 第十三章 内能 ——

实验二｜①水和沙子的升温对比：认识“比热容” 

九年级｜第十三章内能｜比热容

▍提出问题同样阳光照射下，沙滩“昼热夜凉”，海水却很温和。相同质量的水和沙子吸收相同热量后，谁升温更快？

▍作出猜想水的比热容较大，升温应该比沙子慢。

▍所需器材

•沙子（或干燥的土）和水，质量相同

•两个相同小容器（玻璃杯或碗）、体温枪（设置成测物模式）或两支温度计

•同一热源（暖气/阳光）、秒表或手机计时

▍实验步骤

1. 取质量相同的沙子和水，分别装入两个相同容器中。

2. 记录初始温度，一起放到同一热源下同时加热。

3. 每隔 2 分钟同时测量两者温度，共测 6～8 组，记录数据，并绘制温度-时间曲线。

▍记录数据（以下为表格示例，你可以自己设计符合自己实验的表格）

👉 把两条曲线画在同一张图上，比较它们的“陡峭程度”。哪一条上升得更快？这说明了什么？

实验二｜②水和油的升温对比：测量“比热容” 

九年级｜第十三章内能｜比热容

▍提出问题水和沙子，一个是液体，一个是固体，它们的比热容差距很大。同为常见液体的水和油，比热容是否不一样，差距有多大呢？

▍作出猜想水和油（植物油）比热容应该不同，质量与吸热相同的情况下，的温度变化更大。

▍所需器材

•植物油和水，质量相同

•两个相同小容器（玻璃杯或碗）、体温枪（设置成测物模式）或两支温度计

•同一热源（热水）、秒表或手机计时

▍实验步骤

1. 取质量相同的植物油和水，分别装入两个相同容器中。

2. 记录初始温度，一起放到同一盆热水中同时加热。

3. 每隔1分钟同时测量两者温度，共测 6～8 组，记录数据，并绘制温度-时间曲线。

4. 比较两条温度随时间的变化曲线，再移开热源比较降温快慢。

▍记录数据（以下为表格示例，你可以自己设计符合自己实验的表格）

👉 把两条曲线画在同一张图上，比较它们的“陡峭程度”。哪一条上升得更快？这说明了什么？

⚠ 安全提醒：不要用手直接摸较热的暖气或热水，避免烫伤；实验后及时清理桌面。

拓展：水的比热容在常见物质中比较大，这使得水常被用作冷却剂和取暖介质（如暖气用水供暖）。

▍原理链接

质量相同的不同物质，吸收相同热量后，温度升高不相同。这反映了物质的一种属性——比热容 c。水的比热容较大（4.2×10³ J/(kg·℃)），所以升温慢、降温也慢；沙子比热容小，升温快、降温也快。这正是沿海地区“昼夜温差小”、内陆沙漠“早穿皮袄午穿纱”的原因。

Q = c·m·Δt（吸收/放出热量与比热容、质量、温度变化成正比）

▍思考与拓展 

1. 若沙子与水的初始温度不同，能否完成实验？

2. 沿海地区白天风从海面吹向岸边，夜晚风从岸边吹向海面，请用比热容知识解释。

3. 已知水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃），你能否根据自己绘制的温度-时间曲线，估测出沙子和植物油的比热容大小？

📅 明日预告· DAY 3八年级《自制汽笛》；九年级《水瓶炮》。明天的实验同样只用家中常见材料，记得关注更新！

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