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1、第 2 节 声音的特性 教学目标 知识与能力：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.教学重点：音调、响度、音色的概念及其相关因素.教学难点：探究决定音调、响度的因素.教学用具 钢尺（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.教学过程 一、情境引入 生活中我们接触到的声音各种各样，千差万别。其中有许多声音让我们感到悦耳、动听。例如：音叉发出的声音、人歌唱的声音、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。有的声音听起来音调高，有的
2、声音听起来音调低，声音为什么会有音调高低的不同呢？让我们一起来做下面的探究活动。二、新课教学 探究点一 音调和频率的关系 运用钢尺，想办法使钢尺发声。我们可以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。如果钢尺伸出桌边的长度短一些，观到钢尺振动发声时振动得快慢及声音的特点？此时，钢尺振动得较快，声音尖而细。如果使钢尺伸出桌边的长度较长一些，再次拨动，比较两种情况下钢尺振动得快慢和发出的音调。结论：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，音调低。学生阅读教材内容，并分组讨论下列问题。（1）频率的物理意义是什么？什么叫频率？
3、（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？教师总结：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。在国际单位制中，频率的单位是赫兹（Hertz)，简称赫，符号为 Hz。频率决定声音的音调。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。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
4、听觉的上限。讨论：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，却能听到讨厌的蚊子声？请同学们分组讨论。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。频率高于 20000Hz 的声音叫做超声波。频率低于 20 Hz 的声音叫做次声波。探究点二 波形与频率 观察声波的波形 教师简单介绍示波器的作用并演示：在这里，我们要用示波器显示声波的波形，示波器的构造复杂，工作原理要在高中物理的电场部分涉及
5、到，目前同学们的知识还不足以理解它。另外，我们也没有必要弄懂它，只要我们会正确使用就行了。下面让我们一起来完成这个实验。（1）通过示波器观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。（教师演示，学生观察并讨论）（2）通过示波器观察不同的男女同学发出声音的波形，比较男女学生声音的波形有什么不同?（教师演示，学生观察并讨论）实验结论：两个频率不同的音叉发出声音的波形相似，但频率高的音叉的波形要密一些。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。探究点三 振幅与响度 问：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？轻敲音叉时，波
6、形的幅度小；重敲音叉时，波形的幅度大。但两种情况下，波形的疏密程度相同。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更响？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。【活动】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，观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，观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
7、什么结论？实验结果：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。根据实验结果知道：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。教师继续总结：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。那么振幅是确定响度的惟一因素吗？实际中，响度还跟听者与发声体的距离有关。距发声体越远，听到的声音越小，响度越小。（可以向学生简单介绍原因：因为声音在传播过程中，越到远处越分散。）音调和响度是声音的两个不同的特征。响度大的声音，音调不一定高；音调高的声音，响度也不一定大。在同一首歌曲中，音调低的“1”
8、可以唱得比音调高的“5”更响。练习：请同学们讨论并回答，蚊子的叫声与黄牛的叫声相比，哪个音调高？哪个响度大？参考解答：蚊子的叫声音调高；黄牛的叫声响度大。探究点四 音色 频率的高低决定声音的音调。但是不同的物体发出的声音，即便音调相同，我们还是能够分辨它们。在声音的特征中还有一个因素是十分重要的，它就是音色。物理上，把不同的物体发出的声音具有不同的特色叫音色。不同乐器演奏 C 调的“1”时，波形各不相同，音调相同，频率相同；但振幅不同，响度不同。三、板书设计 决定于发声体音色决定于发声体的振幅响度决定于了发声体的效率音调声音的特性:四、教学反思：这节课是本章的重点内容，在设计时我们突出了以学生
9、为主的方法，增加了不少学生的活动，对一些学生不易观察的现象我们进行了录像、放慢等措施，增加了学生对细微变化的观察。在典型声音的素材搜集上，我们还需要些努力，在声音的对比音效上，在学生不易认识到的特殊声音上，我们还要进一步通过采集利用起来。第 2 节 声音的特性 知能演练提升 能力提升 1.如图所示,将系在细绳上的乒乓球轻触正在发声的音叉,听音叉发声的同时观察乒乓球被弹开的幅度变化,可探究()A.音调与频率的关系 B.响度与振幅的关系 C.音色与振幅的关系 D.响度与频率的关系 2.海洋中的鲸鱼在恐惧的时候会发出巨大的尖叫声,下列说法正确的是()A.巨大的声音主要反映了响度这一声音特性 B.巨大
10、的声音主要反映了音调这一声音特性 C.尖叫声主要反映了响度这一声音特性 D.尖叫声主要反映了音色这一声音特性 3.(2017山东威海中考)在公共场所“轻声”说话是文明的表现,在课堂上“大声”回答问题才能让老师和同学们都听清楚。这里的“轻声”和“大声”是指声音的()A.音调 B.响度 C.音色 D.声速 4.根据如图所示的信息,判断下列说法正确的是()A.蝙蝠可以发出频率为 400 Hz 的声音 B.人能听到蝙蝠发出的所有频率的声音 C.人的听觉频率范围比人的发声频率范围要大 D.15 Hz 的声音只要振幅足够大,人耳是能听到的 5.下图是敲击音叉时示波器在相同时间内截取的两列声波图,下列说法正
11、确的是()A.甲的音调比乙的音调低 B.甲的响度比乙的响度小 C.甲的音调比乙的音调高 D.甲的响度比乙的响度大 6.下图是童谣数鸭子的乐谱及歌词,当菲菲同学唱到“真呀真多呀”期间,音调逐渐变高,关于音调变高,下列说法正确的是()A.声音的振幅逐渐变大 B.菲菲声带每秒振动的次数逐渐变多 C.声音的频率逐渐变低 D.菲菲声带每振动一次所用的时间逐渐变长 7.某种昆虫靠翅的振动发声。如果这种昆虫的翅膀在 2 s 内振动了600次,频率是 Hz,人们 (选填“能”或“不能”)听到该频率的声音。8.如图所示,在同一个轴上固定三个齿数不同的齿轮。当齿轮旋转时,用纸片分别接触齿轮,使纸片发出声音的音调最
12、高的是 (选填“上面”“中间”或“下面”)的齿轮。9.如图所示,四个相同玻璃瓶里装水,水面高度不同,用嘴贴着瓶口吹气,如果能分别吹出“1(Do)”“2(Re)”“3(Mi)”“4(Fa)”四个音阶,则与这四个音阶相对应的瓶子的序号是。10.一天,王皓放学回家,刚进家门时听到电视里传来:“夜半三更哟,盼天明岭上开遍哟,映山红”他一听便知是哪个青年歌手在歌唱。这是根据声音的 来判断的。王皓的奶奶称赞该歌手的声音很尖,这是指该歌手唱歌时发声的 高。11.小明平时喜欢吹口琴。一天他把口琴拆开,发现口琴的琴芯如图所示,在琴芯的气孔边分布着长短、厚薄都不同的一排铜片,这些铜片在气流的冲击下振动发声。小明发
13、现:在气流冲击下,较厚较长的铜片发出的声音比较薄较短的铜片发出声音的音调要低,对照小明的发现及示意图填写下面的发现。(1)较 厚 较 长 的 铜 片 发 声 时 振 动 要 比 较 薄 较 短 的 铜 片 振 动 (选填“快”或“慢”)。(2)图中的 区是 音区,区是 音区,区是 音区。(均选填“高”“中”或“低”)(3)在同一孔处用不同的力度吹口琴时发生变化的是 。探究创新 12.在学习演奏小提琴的过程中,小明和同学们发现弦乐器的琴弦发出声音的音调受很多因素的影响,他们决定对这种现象进行探究,经讨论后提出以下猜想:猜想一:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的材料有关。猜想二:琴弦发出声音的音调可能
14、与琴弦的长度有关。猜想三:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的横截面积有关。为了验证以上猜想是否正确,他们找到了一些不同规格的琴弦,如下表:编号 琴 弦的 材料 琴弦的 长度/cm 琴弦的 横 截 面积/mm2 钢 20 0.3 钢 0.5 钢 40 0.5 尼 龙丝 30 0.5 尼 龙丝 40 0.5 (1)为了验证猜想一,应选用编号为 、的琴弦进行实验。(2)为了验证猜想二,应选用编号为 、的琴弦进行实验。(3)为了验证猜想三,小明选用编号为的琴弦进行实验,则表中缺少的数据应为 。参考答案 1.B 解析:音叉发声响度越大,乒乓球被弹开的幅度越大,故可以探究响度与振幅的关系。2.A 解析:“巨大
15、”说明声音特响亮,即声音的响度大;“尖叫”是指声音的音调高。3.B 解析:声音的特性有音调、响度和音色。题目中的“轻声”和“大声”都是指声音的大小,也就是声音的响度,故正确的选项是 B。4.C 解析:从题中所提供的信息看,蝙蝠的发声频率范围是10000120000Hz,故 A 错;人的听觉频率范围是 2020000Hz,而蝙蝠发声频率中有高于 20000Hz 的,人不能听到蝙蝠发出的所有频率的声音,B错;15Hz 的声音低于人的听觉下限,振幅再大,人耳也不能听到,故 D 错。5.D 解析:由题图可知,两幅图中音叉振动的快慢相同,因此音调相同;振幅不相同,因此响度不相同,甲振幅大,所以甲的响度大
16、。只有 D选项说法正确。6.B 解析:音调是由声音振动的频率决定的,A 错误。音调变高,声音的频率变大,说明菲菲声带每秒振动的次数逐渐变多,B 正确,C 错误。菲菲声带每振动一次所用的时间逐渐变短,D 错误。7.解析:物理学中把每秒振动的次数叫作频率,昆虫每秒振动的次数是300次,即=300Hz;人耳的听觉范围是2020000Hz,300Hz在此范围内,所以人类能听得见这种声音。答案:300 能 8.解析:声音音调的高低与声源振动的快慢有关,振动越快,音调越高。题图中齿轮旋转时,纸片与下面的齿轮接触时振动快,发出声音的音调高。答案:下面 9.解析:用嘴贴着瓶口吹气时,发声体是瓶内水面上方的空气
17、柱。空气柱越长,则空气柱振动的频率越低,音调就越低;空气柱越短,则振动的频率越高,音调就越高,所以由低到高的四个音阶对应的瓶子序号是丙、乙、甲、丁。答案:丙、乙、甲、丁 10.解析:音色是由发声体本身决定的,不同发声体发出声音的音色不同,不同的人发出的声音,即使音调、响度都相同,由于音色不同,仍然能够将他们区别开来;声音很尖,指声音的频率高,即发声的音调高。答案:音色 音调 11.解析:(1)根据题意可知,较厚较长的铜片发出的音调较低,显然是这种铜片振动得较慢。(2)观察题图知,区的铜片最长,振动频率最低,是低音区,区的铜片最短,振动频率最高,是高音区;区是中音区。(3)吹同一孔的力度不同,该孔铜片振动的振幅不同,声音的响度也不同。答案:(1)慢(2)低 中 高(3)响度 12.解析:探究声音的音调的影响因素应采用控制变量法,猜想一是探究声音的音调可能与琴弦的材料有关,则琴弦的长度、横截面积要保持相同,改变琴弦的材料,可以选进行实验;猜想二是探究声音的音调与琴弦的长度的关系,应控制琴弦的材料和横截面积相同,改变琴弦的长度,可以选进行实验;猜想三是探究声音的音调与琴弦的横截面积的关系,应控制琴弦的材料和长度相同,改变琴弦的横截面积。选用时,长短都应是 20cm。答案:(1)(2)(3)20