NB物理創新課堂｜第13期：聲音的特性

2020-09-15 NOBOOK虛擬實驗

教學目標

（一） 知識與技能

1、了解聲音的特性；

2、知道樂音的音調跟發聲體的振動頻率有關，響度跟發聲體的振幅有關；

3、不同發聲體發出樂音的音色不同。

（二）教學重難點

1、重點：音調、響度、音色的概念及其相關因素。

2、難點：探究決定音調、響度的因素。

（三）教學用具

鋼尺、音叉、桌球（系有細繩）、鐵支架、NB物理實驗軟體、多媒體


教學過程

（一）情景引入

使用多媒體播放生活中的聲音片段。生活中我們接觸到各種各樣的聲音並且我們已經知道聲音是由物體的振動發出的。有的聲音聽起來音調高，有的聲音聽起來音調低，有的聲音比較大，有的聲音比較小。聲音為什麼會有這些不同呢？讓我們一起來探究一下。

（二）新課教學

探究點一 音調和頻率的關係

【實驗活動】把鋼尺緊壓在桌面上，一端伸出桌邊，撥動鋼尺，聽它振動發出的聲音。如果鋼尺伸出桌邊的長度短一些， 觀察鋼尺振動發聲時振動得快慢及聲音的特點？如果使鋼尺伸出桌邊的長度較長一些，再次撥動，比較兩種情況下鋼尺振動的快慢和發出的音調。

讓同學們先自己實驗操作，得到初步結論，然後使用NB物理實驗演示，一起歸納。

結論：當鋼尺伸出桌邊的長度較短時，鋼尺振動得較快，音調高；當鋼尺伸出桌邊的長度較長時，鋼尺振動得慢，音調低。

物理學中用每秒振動的次數也就是頻率來描述物體振動的快慢。

頻率決定聲音的音調，頻率高則音調高，頻率低則音調低。

頻率的單位是赫茲（Hz）。

【觀察活動】使用NB物理實驗，觀察不同頻率的音叉振動時波形有什麼不同。

通過觀察可以發現，音調高的波形更密集一些，聲音的頻率較高；低音調的波形比較稀疏，聲音的頻率較低。

【閱讀活動】學生閱讀教材內容，並分組討論下列問題。

（1）大多數人能夠聽到的頻率範圍是什麼？

（2）什麼叫超聲波？什麼叫次聲波？

（3）生活中你對超聲波、次聲波了解多少？能說出它們的一些用處嗎？

總結：大多數人能夠聽到的頻率範圍從20 Hz到20000 Hz。其中20Hz是人類聽覺的下限，20000 Hz是人類聽覺的上限。

討論：振動會發出聲音，為什麼我們聽不到蝴蝶翅膀振動發出的聲音，卻能聽到討厭的蚊子聲？請同學們分組討論。

蝴蝶的翅膀一秒鐘振動不超過10次，蚊子的翅膀一秒鐘振動500~600次，由於蝴蝶的翅膀振動的頻率低於人耳能夠聽到的頻率範圍，當然人耳聽不到蝴蝶翅膀振動發出的聲音。而蚊子翅膀的振動頻率在人耳的聽頻範圍內，人耳就能聽到蚊子翅膀振動發出的聲音。

頻率高於20000Hz的聲音叫做超聲波。頻率低於20 Hz的聲音叫做次聲波。

探究點二 振幅與響度

問：輕敲和重敲同一個音叉（即頻率相同的音叉），音叉發聲的波形有什麼不同？

輕敲音叉時，波形的幅度小；重敲音叉時，波形的幅度大。但兩種情況下，波形的疏密程度相同。

聲音有音調的不同，也有強弱的不同。物理學中把聲音的強弱叫做響度。響度也就是我們平常所說的聲音的大小。怎樣才能使物體振動發出的聲音更響？輕敲鼓面，鼓皮振動的幅度小，聲音弱，響度小；重敲鼓面，鼓皮振動的幅度大，聲音強，響度大。

【實驗活動】響度跟什麼因素有關？

（1）用細線把桌球吊起來，使桌球靜止在豎直位置，恰好跟音叉的一個叉股接觸。輕敲音叉，觀察桌球被彈開的幅度。

（2）重敲音叉，使音叉發出響度更大的聲音，觀察桌球被彈開的幅度。

（3）比較音叉發出不同響度的聲音時，桌球被彈開的幅度有什麼不同。

（4）通過上面的探究活動，可以得出什麼結論？

學生實驗結束後藉助NB物理實驗重現實驗現象，一起總結。

實驗結果：

輕敲音叉，音叉發出聲音的響度小，桌球被彈開的幅度小，音叉振動的幅度小；重敲音叉，音叉發出聲音的響度大，桌球被彈開的幅度大，音叉振動的幅度大。

根據實驗結果知道：響度跟發聲體振動的幅度有關，物體振動的幅度越大，產生聲音的響度越大。

教師繼續總結：物體振動的幅度叫振幅。物體的振幅越大，聲音的響度就越大。那麼振幅是確定響度的唯一因素嗎？實際中，響度還跟聽者與發聲體的距離有關。距發聲體越遠，聽到的聲音越小，響度越小。（可以向學生簡單介紹原因：因為聲音在傳播過程中，越到遠處越分散。）

音調和響度是聲音的兩個不同的特徵。響度大的聲音，音調不一定高；音調高的聲音，響度也不一定大。在同一首歌曲中，音調低的「1」可以唱得比音調高的「5」更響。

練習：請同學們討論並回答，蚊子的叫聲與黃牛的叫聲相比，哪個音調高？哪個響度大？

探究點三 音色

頻率的高低決定聲音的音調。但是不同的物體發出的聲音，即便音調相同，我們還是能夠分辨它們。在聲音的特徵中還有一個因素是十分重要的，它就是音色。物理上，把不同的物體發出的聲音具有不同的特色叫音色。

下是不同樂器演奏C調的「1」時，波形各不相同，音調相同，頻率相同；但振幅不同，響度不同。

【觀察活動】使用NB物理演示不同樂器的波形


板書設計


教學反思

這節課是本章的重點內容，在設計時我們突出了以學生為主的方法，增加了學生的活動，對一些學生不易觀察的現象我們通過藉助NB物理實驗演示，增加了學生對細微變化的觀察。


使用軟體：NOBOOK虛擬實驗（物理）

地址：https://www.nobook.com/wuli.html

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