第2节 声音的特性
【教学目标】
知识与技能
1、了解声音的三个特性。
2、知道声音的音调跟发声体的振动频率有关；响度跟发音体的振幅和与距离发声体的远近有关；
3、不同发声体发出声音的音色不同。
过程与方法
通过实验探究影响音调与响度的因素，进一步了解和学习物理学研究问题的方法。
情感、态度与价值感
体会现实世界物体的发声是丰富多彩的，从而更加热爱世界，热爱科学，热爱生活。
【教学重点】
让学生在探究中体会和理解音调、响度、音色的概念及其相关因素。
【教学难点】
音调与响度的区分
【教学准备】
教师准备：多媒体、示波器或计算机、乐器（有条件的老师或学校）
学生准备：钢尺、鼓、音叉（256Hz和512Hz）和小锤、系线的乒乓球、铁架台、手机
【教学过程】
教 学 过 程
教学环节及内容
教 师 活 动
学生活动
一、创设情境，导入新课
【创设情境】振动会发出声音，可是，在生活中，你听到过蝴蝶翅膀振动发出的声音吗？听到过蚊子发出的声音吗？你猜想是什么原因呢？
学生对问题很感兴趣，积极说出自己的想法。
鼓励学生对精彩回答掌声鼓励，然后乘势提出问题：刚才为什么用力鼓掌比轻轻拍掌发出的声音大？
【导入新课】可见不同的声音有强弱、高低之分，这就是我们这节课所要探究的内容。
板书课题：§2.2声音的特性
（设计意图：从学生习以为常但又不能科学解释的生活现象入手，在激发学生学习兴趣的同时，点出本节课的学习主题。）
积极讨论，踊跃发言
听老师总结，步入本节课的学习之旅。
二、合作探究：
探究问题一：音调
1、音调
【创设情境】播放男低音演唱的《送别》和女高音发出的《海豚音》。让学生感受两首歌曲中声音有什么差别？
【提出问题】我们接触到的各种声音有的高有的低，在物理学中，把声音的高低叫做音调。声音为什么会有音调高低不同？什么因素决定音调的高低呢？
【探究实验】如图，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面，拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢，改变钢尺伸出桌面的长度，再次拨动钢尺。比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调，它们之间有什么关系？（强调：两次实验要用相同大小的力）
欣赏音乐，说出感受：男歌手的声音比较低沉、浑厚；女歌手的声音比较尖细、清脆。
听讲，思考提出的问题。
在老师的指导下分组实验，观察实验现象，并对实验现象进行描述：
——钢尺伸出桌面越长，振动的越慢，声音越低沉，音调越低。
2、音调与频率的关系
教师巡视，对个别学生的实验过程进行指导，让学生代表对实验现象进行描述并填写记录表格（答案见附件1）
钢尺伸出长度
振动快慢
声音高低
伸出5cm
伸出10cm
伸出15cm
（设计意图：简单易操作，直观易感知，学生很容易将音调的高低与振动的快慢联系在一起，找到它们之间的关系。）
【自主学习】指导学生自学，并思考下列问题：
1、物理学中描述物体振动快慢的物理量是什么？怎样定义的？单位是什么？
2、如果一个物体的振动频率是100 Hz，它表示的物理意义是什么？
3、你认为影响音调的因素是什么？
4、人的听觉频率范围是多少？
——钢尺伸出桌面越短，钢尺振动越快，声音越尖锐，音调越高。
根据实验现象完成表格。
认真自学，回答问题：
1、物理学中用物体物体每秒振动的次数即频率来描述物体振动的快慢。单位：Hz
2、表示这个物体在1s内振动了100次。
3、音调的高低与频率有关，频率越高则音调高，频率低则音调低。
3、超声波与次声波
5、什么是超声波？什么是次声波?
6、阅读小资料说明：为什么有时在你认为很静、没有任何声音时，狗却突然表现得非常警觉？
【演示实验】为了很好地了解物体振动发声的情况，我们可以将声音的波形在示波器或计算机上展现出来。
分别把两个不同的音叉（256Hz、512Hz）发出的声音信号输入示波器，注意听音调上的差别以及观察声音在的波形上的区别。
（设计意图：形象，直观，通过观察波形图，易于把频率与音调关系密切联系起来,有助于学生的理解。）
4、多数人能够听到的频率范围大约从20Hz到20000Hz；
5、高于20000Hz的声叫做超声波，低于20Hz的声叫做次声波。
6、狗的听觉范围比人的要大，能听到人所听不到的声音，如：超声波、次声波。
仔细听不同频率声音音调的高低，同时观察不同频率声音波形图的疏密。
小组内讨论并总结：频率低，波形图稀疏，频率高，波形图密集。
【回眸】蝴蝶飞行时，翅膀振动在2min内振动了600次，蚊子在飞行时，翅膀振动在1min内振动了21000次，则它们的发声频率分别是__________、_________,你能听到__________发出的声音。
思考，回答：5 Hz 350 Hz 蚊子
探究问题二：响度
1、 响度
2、影响响度的因素
【教师演示】分别轻轻敲击鼓面和用力敲击鼓面。请学生辨别声音的变化。
点拨：物理学上把声音的强弱叫响度。
【提出问题】根据上面的实验，你猜想什么因素决定声音的响度呢？
鼓励学生大胆猜想。
【探究实验】你的如图将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球，观察乒乓球弹开的幅度；使音叉发出不同响度的声音，重做上面的实验。
提问：你观察到什么现象？乒乓球的作用是什么？
点拨：物理学中在用振幅来描述物体振动的幅度。音叉的振动的幅度不便于直接观察，通过乒乓球摆动的幅度可以间接反映出音叉振幅的大小，这样我们就把音叉微小的振动给放大了，也便于我们直接观察，这种方法叫做转换法。
【得出结论】现在你能说出响度和振幅之间的关系吗？
鼓励学生回答，总结出结论。
说出声音的特征变化：强弱发生变化
学生讨论，提出猜想：
——可能与用力的大小有关
——可能与振动的幅度有关
分组实验，仔细观察发生的现象，小组对实验现象进行描述：用力越大，响度越大，乒乓球被弹起得越高。
倾听老师的讲述，理解记忆。
组内讨论，回答：物体的振幅越大，产生声音的响度越大；振幅越小，响度越小。
3、音调与响度的区别
（设计意图：培养学生实验能力、观察能力和思维能力，同时渗透转换法。）
【情境演示】将手机铃声调到合适音量后，从讲台走到教室后面，再返回讲台。同学们听到的声音会有什么变化？
【得出结论】上面实验说明了什么？生活中如何增大声音的响度？
引导学生发言，得出结论。
（设计意图：紧密联系生活，让学生把物理知识和生活实践相结合，也体现了从生活走向物理的思想。）
【反馈练习】牛的叫声与蚊子的叫声相比较，下列结论正确的是：（ ）
A、牛叫的声音音调高，响度大
B、牛叫的声音音调低，响度小
C、牛叫的声音音调高，响度小
D、牛叫的声音音调低，响度大
剖析：音调取决于发声体振动的频率，而响度取决于发声体的振幅。牛叫的声音较低沉，即振动频率低，音调较低；蚊子声音尖细，即振动频率高，音调较高，但牛的叫声明显比蚊子大，即响度大。
注意倾听声音的变化，回答：声音的响度会变化，
思考，组内讨论回答：说明声音的大小还与距离发声体的远近有关，生活中经常用喇叭减少声音的分撒。
结合所学知识回答：D
探究问题三：音色
1、 音色
【播放声音】多媒体播放钢琴、二胡、笛子等一些乐器的声音，让学生判断是什么乐器发出的。
提问：你是是怎样分辨出不同声音的？仅仅是根据音调和响度吗？
点拨：音色就是指声音的品质。
（设计意图：紧密联系生活，让学生把物理知识和生活实践相结合，容易形成音色的概念，同时体现课堂的趣味性，也体现了从生活走向物理的理念。）
聆听声音，判断是何种乐器，并说出依据：是根据它们音色的不同来分辨的。
2、与音色相关的因素
【教师演示】下面分别是音叉、钢琴与长笛发出的C调1（do）的波形图，用计算机播放这几个声音片段，边听边比较它们的波形有何异同。
音叉波形图 钢琴波形图 长笛波形图
【提出问题】针对上图，提出以下问题让学生思考：
1.从波形图上能得出哪些信息？
2.让同学总结音色与哪些因素有关？
3.能否举出在生活中利用音色来辨别不同物体发声的例子。
仔细观察三个波形图，讨论，交流，回答问题：
1、音调相同的不同乐器发出的波形总体上的疏密程度是相同的，即频率相同；但是波的形状不同，即音色不同。
2、不同发声体的材料不同、结构不同，发出声音的音色就不同。
3、根据生活经验，回答音色在生活中的应用：用手拍西瓜，利用音色来判断西瓜熟不熟；轻轻敲打瓷器，利用音色来判断瓷器是否有裂纹……
【互动小游戏】全体同学闭上眼睛，找三名同学分别说一句话，让学生猜分别是哪位同学的声音，并说明依据。
（设计意图：在增加课堂愉快气氛的同时，增强对银音色的理解。）
做互动游戏，并说出分辨理由：不同人说话的音色不同，所以能“闻其声而知其人”。
探究问题四：科学世界：乐音和乐器
指导学生阅读教材P36“科学世界---乐音和乐器”。（有条件的教师和学校可演示这些乐器。）
提出以下问题让学生思考：
1、什么是乐音？
2、乐器的主要有哪几种类型，它们是怎样来改变音调和响度的？
（设计意图：扩大学生的视野，了解声音的三个特性与乐器的完美结合，了解物理知识在更广泛领域的应用）
认真阅读科学世界，讨论交流，回答下列问题：
1、许多声音悠扬、悦耳，听到时感觉非常舒服，人们把这类声音叫乐音
2、乐器主要分成打击乐器、弦乐器和管乐器
-----改变用力程度，可以改变各种乐器的响度。
------改变发声体的长短、粗细、松紧等可以改变乐器的音调。
三、课堂小结
引导学生回忆、总结本节课的知识点，解决学生疑惑：
1、什么是音调？影响音调的因素是什么？
2、人能够听到的频率范围是多少？什么是超声波？什么是次声波？
3、什么是响度？影响响度的因素是什么？
4、什么是音色？影响音色的因素是什么？
学生讨论交流，梳理本节知识要点。
四、课堂检测
老师巡视、点拨
完成检测题
见附件2
五、布置作业
出示作业，见附件3
课后完成，
【板书设计】
§2.2声音的特性
含 义
决 定 因 素
相 关 知识
音调
声音的高低
发声体振动的频率
频率：物体每秒内振动的次数。
单位：赫兹（HZ）
人的听觉频率范围：20HZ-20000HZ
超声波与次声波
响度
声音的大小
发声体振动的振幅
距离发声体的远近
振幅：物体振动的幅度。
音色
声音的品质
发声体本身的材料、结构
音色是辨别不同发声体的依据。
【教学反思】
一、亮点之处：
1、本课设计了两条主线，一是以问题为主线，在新课导入和引导学生探究“音调”、“响度”和“音色”三个知识点时，都是首先创设问题情景，进而提出探究的问题，激发学生求知欲望，引导学生积极思考。二是以活动为主线，创设情境、提出问题之后，引导学生围绕问题设计探究方案，并积极参与、实际操作，在合作交流中相互启发，深化对概念的理解和应用。
2、本节的名词、术语比较多且比较抽象，教学时以听声为导引，以生活为背景，让学生直观感受，根据生活经验熟悉声音的三种不同特征，易于学生理解，让学生感受到物理就在身边，体现课堂的趣味性和从生活走向物理的理念。
二、不足之处：
1．学生对日常生活的关注不够多，缺乏对物理现象观察的针对性和敏锐性，如笛子、吉他的声音，有的学生根本没听过，生活经验的薄弱与物理知识的脱节会对本节教学有影响。
2、学生的语言表达能力不够强，又由于本节课物理概念比较多，导致某些学生对物理概念的把握不够准确，有些现象和结论能意会却难以用恰当的语言去描述，缺乏对语言表达能力的重视和训练。
附件1：钢条振动快慢与声音高低的关系
钢尺伸出长度
振动快慢
声音高低
伸出1/5
最快
最高
伸出1/3
较快
较高
伸出1/2
慢
最低
附件2：课堂检测
1．男低音独唱时由女高音轻声伴唱，则男低音比女高音( )
A、音调低，响度大 B、音调低，响度小
C、音调高，响度大 D、音调高，响度小
2．下列关于声音的说法中不正确的是 （ )
A、“震耳欲聋”主要说明声音的音调高
B、“隔墙有耳”说明固体也能传声
C、“闻其声而知其人”主要是根据音色来判断的
D、“轻声细语”主要说明声音的响度小
3．有一种专门存放贵重物品的“银行”，当人们存放了自己的贵重物品后．要用仪器记录下自己的“手纹”“眼纹”“声纹”等，以便今后用这些细节独有的特征才能亲自取走物品，防止被别人取走。这里的“声纹” 记录的是人说话的（ )
A、音调 B、响度 C、音色 D、三者都有
4．如图所示，拿一张硬纸片．让它在木梳齿上划过，当划得快时，纸片振动产生声音的音调________，当划得慢时．纸片振动得_______，产生的音调_______。如图所示，拨动张紧的细橡皮筋产生的音调比拨动张紧的粗橡皮筋产生的音调___________。
5．往热水瓶中灌开水时，可以根据发出声音的_________变化来判断水是否灌满；看电视时，调节音量按键实质是改变电视机发出声音的_________。
6．蜜蜂1min振动21000次，则蜜蜂发声频率是____,当它都从你耳边飞过时，你_______(“能”或 “不能”)听到它发出的声音。
7．声波可以在示波器上展现出来。先将话筒接在示波器的输入端，再将敲响的甲、乙两个音叉分别对着话筒发出声音．在示波器上出现了如图所示的波形。通过对被形的分析，可知________音叉的音调高。
参考答案：1．A 2．A 3．C 4．高、慢、低、高 5．音调 响度
6．350 Hz 能 7．乙
附件3：作业题
请你根据所学知识试着制作一件乐器，和同学们一起举办小小音乐会，看看谁的乐器有新意，谁演奏的好，说说你的乐器的原理。
参考答案：
方案一：8个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水，仔细调节水的高度。敲击它们，就可以发出“1、2、3、4、5、6、7、ⅰ”的声音来。
方案二：在筷子上捆一些棉花或碎布，做一个活塞。用水蘸棉花后插入两端开口的塑料管或竹管中。用嘴吹管的上端，可以发出悦耳的哨音。上下推拉“活塞”，音调就会改变。
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