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1、“声音的特性“之教学案例_声音的特性 “声音的特性“教学案例 山东省临清市自忠中学 王洪刚 一、学问目标 1.了解声音的特性。 2.知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关,响度跟发声体的振幅有关。 3.不同发声体发出乐音的音色不同。 二、实力目标 1.通过做“音调与频率有关的试验”和“响度与振幅有关的试验”,进一步了解物理学探讨问题的方法。 2.培育学生科学探究的实力。 三、情感目标 1.体会现实世界物体的发声是丰富多彩的,培育学生更加酷爱世界、酷爱科学的品质。 2.培育学生联系生活、生产和科学技术的意识。 音调、响度、音色的概念及其影响因素。 探究确定音调、响度的因素。 探究法、演示法。 钢尺
2、(若干)、示波器、音叉、乒乓球(系有细绳)、铁支架、口琴、笛子、小提琴、录音磁带、录音机。 1课时 一、创设问题的情境,引入新课 师生活中我们接触到的声音各种各样,千差万别。其中有很多声音让我们感到悦耳、好听。例如:音叉发出的声音、人歌颂的声音、各种乐器的演奏声等,它们都是物体做规则振动时发出的声音,物理学中把这类声音叫做乐音。请同学们留意听下面的歌曲(男低音独唱曲、女高音独唱曲),比较这两支歌曲的演唱风格有什么不同? 生甲前者的演唱声音低沉,后者的演唱声音尖细。 生乙前者的演唱是通俗唱法,后者的演唱是民族唱法。 生丙前者的演唱声音小,后者的演唱声音大。 生丁前者的演唱音调低,后者的演唱音调高
3、。 师有的声音听起来音调高,有的声音听起来音调低,声音为什么会有音调凹凸的不同呢?让我们一起来做下面的探究活动。 二、进行新课 探究音调和频率的关系。 师每组的试验台上备有钢尺,请同学们想方法使钢尺发声。 生把钢尺紧压在桌面上,一端伸出桌边,拨动钢尺,听它振动发出的声音。 师使钢尺伸出桌边的长度短一些,留意视察钢尺振动发声时振动得快慢及声音的特点。 生钢尺振动得较快,声音尖而细。 师使钢尺伸出桌边的长度较长一些,再次拨动,留意要使钢尺两次振动的幅度大致相同,比较两种状况下钢尺振动得快慢和发出的音调。 生当钢尺伸出桌边的长度较短时,钢尺振动得较快,音调高;当钢尺伸出桌边的长度较长时,钢尺振动得慢
4、,音调低。 师同学们刚才的探究活动很胜利,为同学们胜利的合作及探究鼓掌。请同学们阅读教材20页内容,回答下面的问题: 投影 1.频率的物理意义是什么?什么叫频率? 2.在国际单位制中,频率的单位是什么? 3.物体振动得快慢、频率跟音调的关系是什么? 4.大多数人能够听到的频率范围是什么? 5.什么叫超声波?什么叫次声波? 6.生活中你对超声波、次声波了解多少?能说出它们的一些用处吗? 生阅读教材内容,并探讨上述问题。 师指导学生带着问题去阅读。 生答 1.频率是用来描述物体振动快慢的物理量,物理学中把物体在每秒内振动的次数叫做频率(frequency)。 2.在国际单位制中,频率的单位是赫兹(
5、Hertz),简称赫,符号为Hz。 3.试验表明,频率确定声音的音调。物体振动得快,频率高,发出的音调就高;物体振动得慢,频率低,发出的音调就低。 4.大多数人能够听到的频率范围从20 Hz到20000 Hz。其中20 Hz是人类听觉的下限,20000 Hz是人类听觉的上限。 5.频率高于20000 Hz的声音叫做超声波(supersonic wave)。 频率低于20 Hz的声音叫做次声波(infrasonic wave)。 6.超声波有两个特点:一个是能量大,一个是沿直线传播。 超声波的应用主要有以下几个方面 (1)超声波加湿器、治疗咽喉炎及气管炎的药液雾化器利用超声波的高能量将液体破裂成
6、很多小雾滴。 (2)超声波清洗污垢。 (3)声纳利用超声波基本上沿直线传播探测水中的暗礁、敌人的潜艇,测量海水的深度。 (4)超声波探伤仪利用超声波沿直线传播探测金属、陶瓷、混凝土制品内部是否有气泡和裂纹。 (5)医院利用B超(B型超声波)分析体内的病变。 (6)很多自然灾难如地震、火山爆发、龙卷风等在发生前都会发出次声波,科学家们用次声波来预料台风、探讨大气结构等,在军事上可以利用次声来侦察大气中的核爆炸、跟踪导弹等等。 师好玩的是许多动物都有完善的放射和接收超声波的器官。例如蝙蝠,飞行中不断发出超声波的脉冲,依靠昆虫身体的反射波来发觉食物。海豚也有完善的“声纳”系统,使它能在混浊的水中精确
7、地确定远处小鱼的位置。 生老师,现代的无线电定位器雷达,就是仿照蝙蝠的超声波定位系统制造的。 师的确是这样,这门新学科叫仿生学。另外,有些动物对高频声波反应灵敏(如猫、狗、海豚),而有些动物对低频声波有很好的反应(如大象可以用人类听不到的“声音”进行沟通,事实上大象的语言对人类来说就是一种次声波)。请同学们课后通过查阅资料、访问网站等多种途径,了解超声波和次声波的应用,并利用活动课进行沟通。 演示视察声波的波形 师简洁介绍示波器的作用: 在这里,我们要用示波器显示声波的波形。 生示波器为什么可以显示声波的波形呢? 师示波器的构造困难,工作原理要在中学物理的电场部分涉及到,目前同学们的学问还不足
8、以理解它。另外,我们也没有必要弄懂它,只要我们会正确运用就行了。下面让我们一起来完成这个试验。 1.通过示波器视察两个频率不同的音叉发出声音的波形,比较不同频率的声音的波形有什么差别。 2.通过示波器视察不同的男女同学发出声音的波形,比较男女 12下一页 学生声音的波形有什么不同? 试验结论: 1.两个频率不同的音叉发出声音的波形相像,但频率高的音叉的波形要密一些。 2.男、女学生声音的波形不同,女同学的音调比男同学高,波形就密一些。 生老师,轻敲和重敲同一个音叉(即频率相同的音叉),音叉发声的波形有什么不同? 师这个问题提得很好,实践是检验真理的唯一标准,让我们做做看。 试验结论: 轻敲音叉
9、时,波形的幅度小;重敲音叉时,波形的幅度大。但两种状况下,波形的疏密程度相同。 想想议议 师振动会发出声音,为什么我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音,却能听到厌烦的蚊子声?请同学们分组探讨。 生分组探讨。 师生共同活动,总结上述问题 蝴蝶的翅膀一秒钟振动不超过10次,蚊子的翅膀一秒钟振动500600次,由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳能够听到的频率范围,当然人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听频范围内,人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。 师声音有音调的不同,也有强弱的不同。物理学中把声音的强弱叫做响度。响度也就是我们平常所说的声音的大小。怎样才能使物体振动发出的声音
10、更响? 生大胆地猜想。应当使物体振动的幅度大一些。 师同学们能设计一些切实可行的试验来证明你们的猜想吗? 生甲轻敲鼓面,鼓皮振动的幅度小,声音弱,响度小;重敲鼓面,鼓皮振动的幅度大,声音强,响度大。 生乙拨动小提琴的琴弦,琴弦振动的幅度小,琴声弱,响度小;琴弦振动的幅度大,琴声强,响度大。 师同学们刚才的猜想和论证都具有肯定的科学性,值得表扬。下面让我们利用打算的仪器进行探究活动,证明同学们上面的猜想。 探究响度跟什么因素有关? 1.用细线把乒乓球吊起来,使乒乓球静止在竖直位置,恰好跟音叉的一个叉股接触。轻敲音叉,视察乒乓球被弹开的幅度。 2.重敲音叉,使音叉发出响度更大的声音,视察乒乓球被弹开的幅度。 3.比较音叉发出不同响度的声音时,乒乓球被弹开的幅度有什么不同。 4.通过上面的探究活动,可以得出什么结论? 生分组试验,探究响度跟什么因素有关。 试验结果: 1.音叉发出声音的响度小,乒乓球被弹开的幅度小,音叉振动的幅度小;音叉发出声音的响度大,乒乓球被弹开的幅度大,音叉振动的幅度大。 2.通过上面的探究活动可知,响度跟发声体振动的幅度有关,物体振动的幅度越大,产生声音的响度越大。 师物体振动的幅度叫振幅。物体的振幅越大,声音的响度就越大。 生振幅是确定响度的唯一因素吗? 师实际中,响度还跟听者与发声体的距离有关。距发声体越远,听到12下一页