“声音的特性“教学案例
山东省临清市自忠中学王洪刚
【教学目标】
一、知识目标
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、能力目标
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”,进一步了解物理学研究问题的方法。
2.培养学生科学探究的能力。
三、情感目标
1.体会现实世界物体的发声是丰富多彩的,培养学生更加热爱世界、热爱科学的品质。
2.培养学生联系生活、生产和科学技术的意识。
【教学重点】
音调、响度、音色的概念及其影响因素。
【教学难点】
探究决定音调、响度的因素。
【教学方法】
探究法、演示法。
【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。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
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。请同学们注意听下面的歌曲(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。
[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高低的不同呢?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]每组的实验台上备有钢尺,请同学们想办法使钢尺发声。
[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,注意观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,注意要使钢尺两次振动的幅度大致相同,比较两种情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,音调低。
[师]同学们刚才的探究活动很成功,为同学们成功的合作及探究鼓掌。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,并讨论上述问题。
[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(Hertz),简称赫,符号为Hz。
3.实验表明,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。
4.大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz。其中20Hz是人类听觉的下限,20000Hz是人类听觉的上限。
5.频率高于20000Hz的声音叫做超声波(supersonicwave)。
频率低于20Hz的声音叫做次声波(infrasonicwave)。
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碎成许多小雾滴。
(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)许多自然灾害如地震、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测台风、研究大气结构等,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]有趣的是很多动物都有完善的发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现食物。海豚也有完善的“声纳”系统,使它能在混浊的水中准确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”进行交流,实际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,并利用活动课进行交流。
[演示]观察声波的波形
[师]简单介绍示波器的作用:
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]示波器的构造复杂,工作原理要在高中物理的电场部分涉及到,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。
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