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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
1.【活动一】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?
(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。
下面就是“音调与频率的对应关系”(出示动画:
)
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20Hz到XX0Hz。
其中20Hz是人类听觉的下限,XX0Hz是人类听觉的上限。
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500~600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XX0Hz的声音叫做超声波。
频率低于20Hz的声音叫做次声波。
2.超声波
超声波有两个特点:
一个是能量大,一个是沿直线传播。
其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。
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。
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。
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。
3.波形与频率
【活动2】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。
4.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3】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”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。
5、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、小结
本节课我们主要学习了以下内容:
(1)乐音的三个特征:
音调、响度和音色。
(2)音调是由发声体振动的频率决定的。
(3)响度是由发声体的振幅决定的。
(4)不同的发声体具有不同的音色。
四、布置作业
声音的特性教案二:
教学内容
了解声音的三个特性及其相互关系。
u课型:
新授课
u课时:
1课时
教学目标
u知识与技能
1.知道音调、响度和音色是声音的三个特征。
2.常识性了解音调的高低是由物体振动频率决定的,响度的大小跟物体振动的振幅和离发声体的远近有关。
3.知道不同物体发出的声音的音色不同。
u过程与方法
通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”,进一步了解学习物理学研究问题的方法。
u情感、态度、价值观
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、难点解析
u重点
声音的三个特性。
u难点
音调的高低是由物体振动频率决定的,响度的大小跟物体振动的振幅和离发声体的远近有关。
音调、响度和单色三者的区别。
教学准备
师:
收录机、乐器(电子琴、小鼓等)、钢尺、发音齿轮、音叉、示波器、乒乓球、收音机及喇叭
生:
自带器具(如梳子、塑料硬片、钢尺、塑料尺等)、音叉
教学步骤
一、引入新课:
(创造学习氛围,使学生产生强烈的探究愿望)(约4分钟)
教师活动学生活动
1.用收录机播放一曲交响曲。
(如《命运》交响曲)
2.讲述:
同学们刚才欣赏到的震撼人心的乐曲,表达了人们与命运抗争,在逆境中奋进的精神。
有的地方音调低沉,有的地方单调高昂;
有时声音大,有时声音小;
有钢琴和其它乐器组合演奏出了伟大的乐章。
为何能奏出如此变化多端的曲子来呢?
学了这节课后,同学们将知道其中的奥妙。
教师板书出课题:
“声音的特性”1.欣赏乐曲,受到强烈的音乐感染。
2.听讲,产生探究声音奥妙的迫切愿望。
二、音调:
(让学生体验探究的基本过程,但不一定要求面面俱到)(约16分钟)
1.演示:
拿出一个乐器(用简易的儿童乐器也行,没有乐器可用实验室不同的音叉)演奏音调高低不同的音符。
讲述:
刚才同学们听到的音符,有的音高,有的音低,我们也知道,按动钢琴的琴键,从左到右,音调逐渐增高。
我们把声音的高低叫做音调。
板书音调的定义。
2.探究:
(1)提出问题:
问学们不仅知道了音调有高低,还能分辨高低音,那么音调为什么有高低呢?
它的高低又是由什么决定的呢?
(2)设计实验和进行实验(随堂学生实验):
同学用自己手边的器具,能想办法发出音调不同的声音吗?
大家能拿出既发出音调不同的声音,又便于观察的方案吗?
引导有些小组进行教材中的方案(其他方案也行)。
如P19图所示,将一把钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌边。
拨动钢尺,听它振动的声音,同时注意钢尺振动的快慢。
改变钢尺伸出桌边的长度,再次拨动。
注意使钢尺的振动幅度大致相同。
(3)分析和论证:
比较两种情况下钢尺的快慢和发声的音调。
引导学生分析:
钢尺振动的越快,发出的音调越高;
钢尺振动的越慢,发出的音调越低。
3.演示:
先介绍发声齿轮,请一位学生上台观察在同一轴上的几个发声齿轮的齿数,并告诉全体同学,每个齿轮的齿数不同。
!
!
转动齿轮,用塑料硬片接触齿轮的齿,使塑料硬片振动发声。
让学生注意观察,硬片接触不同齿数的齿轮时,发出的声音的高低有何不同,哪个高?
哪个低?
引导学生分析:
塑料硬片接触齿数多的齿轮时,振动快,发出的音调高;
接触齿数少的齿轮时,硬片振动慢,发出的音调低。
4.讲述:
可见发声体振动的快慢是一个
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- 声音 特性 教案