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Scratch Scratch编程之模拟回声增强效果

发布时间:2021-12-09 17:10:16 浏览 0

  以现实生活中有趣的现象,引导孩子去思考,然后通过scratch模拟表达出自己的思考结果是一种重要的科学研究能力。本教例通过一个具有增强声音效果的设施为切入,引导孩子学习和思考声音传播的有关知识,然后用Scratch模拟说明声音增强效果的原理。

一、现象提出

  在我居住的小区附近有一个新开楼盘。它的售楼部门口有一个下沉式圆形景观设施。当人站在圆形场地的圆心处讲话时,这处设施能够通过回声作用使说话的声音被增强,效果非常有趣。

视频1 具有回声增强效果的设施介绍

二、现象观察与原理探析

  如果带小朋友到这里游玩,可以引导孩子观察回声增强的规律,比如在什么位置才能使回声增强效果最明显,旁边的人能不能听到这种声音被增强的效果等。通过这种奇妙现象,启发学生思考发生这种奇妙现象的原理,还可以借此机会学习声音遇到障碍物反射的规律等。

  声音是一种波,它遇到障碍物会发生反射。根据反射的规律,当生源处于圆形场地的中心位置上时,由于障碍物是圆形的,声波遇到周边障碍物后一部分就会原路被反射回来。根据图1容易看出,反射回来的声波都会经过圆心处,又因为该设施的直径不是太大,返回的声波就会在圆心处发生重叠使声音被加强。还可以依此为中心拓展出更多有关声学的科学知识,这里不再拓展。

Scratch编程之模拟回声增强效果

图1 声音被反射并在圆心处重叠原理示意

三、Scratch程序模拟回声增强效果

  先看看我做出的模拟效果吧,如图2所示。为了模拟声音遇到障碍物被反射,在圆心处增强的效果,用图中绿色圆点的克隆体表示传播的声音(虽然声音是一种波,这里为了直观表现声音,采用颗粒进行模拟,也可以借此引出量子物理学中著名的波粒二象性定理)。声源在圆心处,所以程序初始运行时,圆点从中心呈放射状向外传播。当程序运行稳定后,按下键盘上的H键,变量“中心音量”可以显示当前在圆心处的音量(以圆心处的克隆体数量表示音量,数字大表示音量大)。多更新几次,可以得到圆心处音量的平均值。此时,按下空格键可以设置能阻挡声音产生回声效果的回声墙。回声墙设置后,一部分声波因障碍物的阻挡作用被反射回来,在圆心处重叠比较多。此时,按下H键可以看到中心音量的平均值比没有回声墙的时候显著增大了。如图2所示,程序就形象直观地模拟了我们观察到的回声增强效果。

Scratch编程之模拟回声增强效果

图2 模拟回声增强效果

视频2 讲解回声增强效果模拟的过程和原理

  本教例只关注了程序模拟结果,对程序界面设计没有投入精力,没有设计舞台背景。程序添加的角色如图3所示,用到的变量如图4所示。

Scratch编程之模拟回声增强效果

图3 角色列表

Scratch编程之模拟回声增强效果

图4 变量列表

  程序脚本有点多,这里不再一一贴出。需要源程序和素材的朋友可以将本教例分享到朋友圈,然后公众号后台发给我们截图,我们见图后就会将源程序提取码发给您。发朋友圈时不要仅仅转发一个链接,建议适当输入一些文字,例如可以这样写“ STEAM教育就应该是这个样子,汤老师设计的回声增强效果模拟程序将有关声学的科学知识融入到Scratch编程中,对培养孩子的创造能力和创新精神大有好处,对孩子科学研究能力的培养也大有帮助 ”

  

  文章来源:汤老师教你学Scratch编程

本文链接:https://www.ascratch.com/news/17891.html

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