声音的特性

                                  望高镇中学  刘德湖

教学目标

1.知识与技能  ①了解声音的特性包括：音调、响度和音色;

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;

2.过程与方法  ①通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”进一步了解、学习用科学探究的方法研究物理问题;

②学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律,尝试应用已知的科学规律,去解释具体问题;

③培养合作学习的能力,初步的评估和听取反馈意见的意识.

3.情感态度和价值观

①乐于探索自然现象和身边物理学道理,乐于参与观察、实验、探究活动。

②有主动与他人合作交流的愿望，敢于发表自己的见解。

③体会现实世界物体的发声是丰富多彩的，更加热爱世界，热爱科学。

教学重点难点

重点：（1）研究乐音的音调和响度各与什么因素有关；

（2）学习体会科学探究的方法；

难点：感知乐音的音色，理解音色取决于发声体本身；

教学过程

一、引入新课：

师问：声音是怎样产生的？声音靠什么传播？

生答：声音是由于发声体的振动而产生，声音的传播需要介质，真空不能传声。

师：出示一些装有不同水量的啤酒瓶，敲击它们会发出声音。

师问：啤酒瓶发出的声音相同吗？听起来有什么不同？

（敲击啤酒瓶发出“1，2，3，4，5，6，7，i”的声音，让学生仔细听并讨论后再回答。）

生答：不同啤酒瓶发声的高、低不同。

（同上法，轻敲啤酒瓶发声。）

师问：这次啤酒瓶发出的声音与上次的有什么不同？

生答：比上次的声音小。

师：声音是丰富多彩的，不同的声音有高低之分，有大小之别，还有不同的特色。人们用音调、响度和音色来分别描述声音的这些不同性质。这节课，我们一起来研究声音的这些性质。

板书： 三、声音的特性

二、新授：

师问：声音是由于发声体的振动而产生，声音的性质特点应与发声体的振动情况有关。那么，音调的高低是与发声体振动的什么因素有关呢？

（引导学生根据已有的经验：所听到的声音的高低、所看到的发声体的振动情况，作出猜想，并给一定的时间讨论）

生甲答：音调的高低可能与发声体振动的快慢有关。因为小提琴发出高音的弦振动得比较快。

生乙答：唱歌发高音时，声带振动也比较快。所以音调的高低应该与发声体振动的快慢有关。

……

（学生的猜想可能是多种多样，甚至有错误的，但没关系，学生可以通过实验验证自己的猜想，也需要用实验事实来纠正自己的错误。教师就是培养学生敢于提出问题、作出设想，勤于探索实践的精神。）

师：同学们可以利用桌面上提供的一些器材设计实验，让物体发出高低不同的声音，仔细观察物体发声时的振动情况有什么不同，验证自己的猜想。然后，说说你的实验方法和结论，供大家讨论交流。

生甲答：我们用硬塑料片拨动疏密不同的木梳齿，拨动密齿时，塑料片振动快，发声音调高。

生乙答：我们把橡皮筋拉紧后拨动它，发现橡皮筋被拉得越细时，振动越快，发声音调越高。

生丙答：我们按书上的方法，把钢尺一端紧压在桌面上，另一端伸出桌边，拨动钢尺，发现钢尺伸出桌边较长时，振动较快，发声音调较高。

    （教师和学生对不同的方法和结论共同讨论、评判、再验证，达成共识，得出较科学的结论。）

师问：通过以上研究，哪位同学能概括得出的结论？

生丁答：音调的高低取决于发声体振动的快慢。物体振动得快，发声音调高，振动得慢，发声音调就低。

师：物理学里，用频率表示物体振动的快慢。发声体振动快的，频率大，音调高；振动慢的，频率小，音调低。所以，频率的大小决定音调的高低。

师问：我们知道蝴蝶飞去飞来，靠的是翅膀的振动，蚊子也是，但我们听得到蚊子的嗡嗡声，却听不见蝴蝶的声音，你知道这是为什么吗？

（稍停、让学生猜测、交流，更多的学生会不知其解。）

师：我给大家提供一组数据：蝴蝶翅膀每秒振动5-6次，蚊子翅膀每秒振动500-600次。为解答这一问题，同学们还需要了解：什么叫频率？它的单位是什么？人的听觉频率范围有多大？请阅读课本第20页的内容，看谁能尽快完整地回答。

（学生阅读并交流。）

生答：因为人耳的听觉范围是20HZ-20000HZ，蝴蝶翅膀每秒振动5-6次，频率低于人的听觉范围，所以人听不到蝴蝶翅膀振动发声。而蚊子翅膀每秒振动500-600次，振动频率在人的听觉范围内，人能听到蚊子翅膀振动发出的声音。

师：回答的很好，我们向他表示祝贺。

师问：同学们通过阅读课文第20页还了解到什么？

生甲：频率低于20HZ的声音叫次声波，频率高于20000HZ的声音叫超声波。

生乙：动物的发声频率范围不同。如猫和狗发声频率较低，在人的听觉范围内，人能听见；而蝙蝠和海豚的发声频率很高，可以发出人听不到的超声波。 

生丙：动物的听觉频率范围也不同，有的对低频声波反应灵敏，有的对高频声波反应灵敏。大象就是对低频声波反应灵敏，使用次声波交流的。

师：很好。次声波和超声波有哪些应用，你了解吗？

生甲答：人们可以通过探测地震、台风、火山爆发等自然灾害发生前辐射出的次声波，来预测、预报它发生，以减少灾害带来的损失。

生乙答：医学上可以利用超声波进行诊断和治疗。如B超检测、超声碎石等。

      （学生积极举手，发言踊跃。） 

师：超声波和次声波在医疗技术、工业生产以及各种探测等诸方面都有着广泛的应用，同学们课后可以进一步收集资料并撰写小论文发表、交流。

师问：在研究音调的高低与什么因素有关的探究实验中，你是否在不经意中也发现了一些现象和事实，能说明声音的大小——响度与什么因素有关？

生甲答：我们拨动橡皮筋发声时，发现拨动的幅度越大，橡皮筋发声的响度越大。说明响度大小应该与发声体振动的幅度有关。

生乙答：我们把钢尺一端紧压在桌面上，另一端伸出桌边一定长度，用不同的力拨动钢尺，发现钢尺振动幅度较大时，发声的响度较大。

师：同学们的确是实验认真，观察仔细，有科学方法和科学精神。请同学们再观察一个实验：将发声的音叉接触悬吊着的乒乓球，比较轻敲和重敲音叉两种情况下，音叉发声的响度和乒乓球被弹开的距离。你观察到什么现象？

（教师演示实验。实验条件许可，也可让学生分组实验探究。）

生答：重敲时，音叉发声响度大，乒乓球被弹开的距离大，表明音叉振动的幅度大。

师问：分析以上各实验现象，你可以得出什么结论呢？

生答：上述各实验说明：发声体振动的幅度越大，响度越大。

师：物理学中，我们把物体振动的幅度叫振幅。可见，发声体的振幅越大，响度越大。

师：同学们，我们来做个游戏。我请几位同学分别用不同的乐器都演奏C调的“1”和“3”，其他同学闭上眼睛，只用耳朵听，看能否辨别出是什么乐器发出的声音，好吗？

师问：（非常惊奇地）你们怎么辨别得如此准确？是怎么辨别的？

生答：不同物体发声有不同的特色，只要你曾经听过这些物体发出的声音，知道它的声音特色，再次听到时就能辨别出来。

师：对，说得好。由于不同发声体的材料、结构不同，发出的声音有不同的特色，也就是声音的音色不同。人们通过听声音来辨别不同的发声体，就是靠音色来辨别的。

师问：哪位同学能举出人们凭音色来辨别不同发声体的事例？

生甲答：铁路工人检查火车机械部件是否有裂缝，总是用铁锤敲几下，就是靠听机械部件发声的音色来辨别的。

生乙答：同班同学，我们未见其人，只闻其声，就能辩知是谁，也是靠辨别声音的音色。

师：以上事实告诉我们，音色取决于发声体本身，是除了音调、响度外，声音的又一重要特性。

师：为了让同学们对声音的三个特性：音调、响度和音色，有更形象、深刻的理解和认识，我们把不同的声音信号输入到示波器上，可以观察到不同声音的波形不同，请同学们注意观察比较波形的特征。

（教师先后输入音调不同的音叉声音信号、响度不同的音叉声音信号、不同乐器用相同的音量都发C调的“1”的声音信号，让学生观察示波器的波形。由于第一次使用示波器，需要教师简单说明和引导。）

生甲答：音叉发声的音调不同时，波形的疏密不同，音调高的，波形密。

生乙答：音叉发声的响度不同时，波形的幅度不同，响度大的，波形幅度大。

生丙答：不同乐器用相同的音量都发C调的“1”音时，声音的响度和音调都基本相同，观察到各组波形的幅度和疏密就基本相同，但由于发声体不同，发声的音色不同，观察到波形上附加的小振动不同。

师：也就是说，声音的响度大小，可以比较波形的幅度；声音的音调高低，可以比较波形的疏密；声音的音色特征，可以看波形的附加小振动。

三、小结巩固：

师问：同学们学习物理真的有趣有用，对吗？这节课学习至此，你有什么收获呢？

生甲答：我懂得了声音有音调、响度和音色三大特性。

生乙答：我还知道音调与发声体的振动频率有关，响度与发声体的振幅有关，音色取决于发声体本身。 

生丙答：我学会了靠音色来辨别不同的发声体。

生丁答：我觉得发现问题，进行探究实验，是学习物理知识的一种科学、有效、有趣的方法。

师：同学们的收获真不小！同学们，乐音是美妙的，生活是美好的，我们请备有乐器的同学为大家同奏一曲《欢乐颂》。

（全班同学热烈鼓掌，在欢乐、优美的音乐中结束新课。）