一、实验基本信息
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实验名称：
烧杯式水杯琴水量与音调关系探究实验
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实验器材：
250mL烧杯若干、清水、滴管、量筒、敲击棒
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实验原理：
敲击盛水烧杯时，烧杯和水共同振动发声。杯内水量越少，整体振动速度越快，音调越高；杯内水量越多，振动阻力越大，振动速度越慢，音调越低。
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实验目的：
测试250mL规格烧杯不同盛水量对应的音阶，记录标准配比；梳理水杯琴制作、调音、演奏中的问题，制定优化改进方案。
二、水量与音调测试记录表
通用备注
1.敲击统一标准：敲击烧杯杯口处，力度轻柔、均匀；
2.水温统一为常温清水，实验环境安静，无噪音干扰；
3.音阶采用基础C调（do、re、mi、fa、sol、la、si、高音do），适配儿童简易演奏。
250mL烧杯音阶水量测试记录表
实验测试总结
1. 同规格烧杯：水量与音调成反比，水量递增，音调逐级降低；
2. 250mL烧杯适配中低音区，可完成完整八度音阶演奏。
三、水杯琴制作问题分析与改进报告
（一）制作过程常见问题汇总
结合250mL烧杯专用水杯琴制作、调音、试演奏全过程，梳理出器材、调音、发声、演奏四大类核心问题：
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器材本身存在的问题
- 烧杯材质细微差异：不同烧杯玻璃厚薄、烧制均匀度存在微小误差，相同水量的两个烧杯音调不一致，出现跑音、杂音。
- 摆放稳定性不足：烧杯底部光滑，在桌面轻微晃动、演奏敲击偏移时，烧杯易轻微位移，产生摩擦杂音。
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水量调音精准度问题
- 水量把控不精准：直接倒水易出现水量偏差，刻度读数视角误差大，导致相邻音阶音调区分不明显，音阶混淆（如mi、fa音调接近）。
- 水量蒸发影响音准：长时间实验过程中，常温清水微量蒸发，水量减少，音调会逐渐偏高，后期演奏跑音。
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发声音色与音准问题
- 敲击位置不固定：敲击杯口、杯壁中上段、下段发出的声音完全不同，无固定敲击点位，导致同一烧杯音调忽高忽低。
- 敲击力度不均匀：用力过大，烧杯共振过强，产生浑浊杂音；力度过轻，音量过小，听不清音阶差异。
- 共振干扰：多个烧杯紧密摆放，敲击单个烧杯时，相邻烧杯产生连带共振，出现混响、杂音，音色不纯净。
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演奏实操问题
- 高低音衔接不流畅：高低音音量不均衡，演奏旋律层次感混乱。
- 音阶排布不合理：演奏时换杯速度慢，节奏卡顿。
（二）问题根源深度分析
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物理原理层面：
玻璃烧杯为硬质刚性振动体，振动频率对水量、受力点、外界震动敏感度极高；
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操作层面：
人工倒水、读数、敲击存在主观误差，无标准化操作规范，是音准不准的主要人为原因；
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摆放布局层面：
烧杯间距、摆放平整度未做规范，共振干扰、位移摩擦问题持续存在；
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器材适配层面：
烧杯为实验器材，非定制乐器，材质、规格统一性无法完全达标，存在天然发声差异。
（三）针对性改进措施
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器材优化改进
- 统一筛选器材：提前测试所有烧杯，挑选玻璃厚度均匀、无裂纹、无瑕疵的烧杯作为演奏器材，剔除发声异常、自带杂音的烧杯。
-消除桌面摩擦杂音，同时缓冲轻微震动。
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精准调音改进（核心优化）
- 标准化水量调配：放弃直接倒水，采用量筒定量+滴管微调的方式加水，平视刻度读数，彻底消除水量误差；
- 恒温恒量保准：实验、演奏前统一加水，全程静置，长时间演奏可微量补水抵消蒸发误差，保持音准稳定。
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发声规范改进
- 固定敲击标准：统一敲击杯口处，轻敲，力度轻柔均匀。
- 合理控制间距：所有烧杯摆放间距≥2cm，避免相邻烧杯共振干扰，保证每个音阶音色纯净独立。
- 降噪环境：选择平整、稳固的桌面，在桌面上铺上毛巾，远离门窗、风扇等震动源，减少外界噪音和震动干扰。
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演奏布局优化
- 标准化音阶排布：按照从左到右、音调从低到高的顺序摆放烧杯，贴合常规演奏习惯。发4、7音的两个烧杯弹奏时用不到或用的极少单独突出出来，方便辨识各个音。
（四）改进效果预判
1. 音准精度大幅提升，八度音阶区分清晰，无音阶混淆、跑音问题；
2. 音色纯净无杂音、混响，高低音层次分明，发声稳定持久；
3. 器材摆放稳固，演奏操作流畅，可完整演奏简易儿歌旋律；
4. 实验重复性强，可稳定用于课堂演示、学生实操探究，完美适配小学科学声学实验教学。
四、实验总结
本次采用250mL规格烧杯制作水杯琴，通过定量测试明确了不同水量对应的标准音阶，验证了水量决定振动频率、影响音调高低的声学核心原理。
制作过程中出现的音准偏差、杂音、共振干扰等问题，均由器材特性、操作不规范、布局不合理导致。通过标准化定量加水、固定敲击方式、优化摆放布局、改造器材细节后，可彻底解决各类问题。
烧杯水杯琴操作简单、现象直观，能够让学生直观理解声音的音调与振动快慢的关系，适合作为小学科学课堂探究实验、课后趣味手工活动。
五、展示课件
学校：章丘区绣源小学
学生：王雅琪 张原嘉
指导教师：马进敬
