初中物理2.2 声音的特性 教案

2.1 声音的特性
一、学习目标
1.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。
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”，进一步了解物理学研究问题的方法。
（2）通过体验和观察，了解防治噪声的思路
3.情感态度和价值观
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。
二、教学重点
了解声音的特性。
三、教学难点
知道音调和响度的决定因素。
四、教学方法
实验探究、引导归纳、补充讲解、巩固提高。
五、课前准备
钢尺（若干）、示波器、音叉（若干）、乒乓球（系有细绳）、铁支架、
大小鼓、大小音叉、敲打木槌、学生自带乐器（吉他、竖笛等）、乒乓球、（没有器材准备视频）
六、课时安排
1课时
教学过程
教学环节及内容
1.创设情境，导入新课
教师：
【创设情境】老师：我们学习了声音的产生和传播，了解了人耳是怎样听到声音的。下面让我们一起来欣赏生活中的一些美妙的声音吧！（播放PPT）低沉的牛叫吼，又尖又细的喵喵声，而很多的歌手也凭借着自己独特的声音吸引了众多的歌迷的拥护，那么从物理的角度来看这个问题，我们是从什么角度来区分各个不同的声音呢？我们能听到蚊子在耳边的声音，而蝴蝶的翅膀也在振动，为什么我们却听不到声音呢？
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。）
学生：
学生对问题很感兴趣，积极说出自己的想法。积极讨论，踊跃发言，步入本节课的学习之旅。
2.合作探究：
探究问题一：音调
（1）音调
教师：
【创设情境】让学生比较老牛的声音、成年男性的声音；蚊子、猫咪、女生的声音，两分类分别有什么共同点？得出声音有高低之分。
【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？
学生：
欣赏声音说出感受：前者的声音比较低沉、浑厚；后者的声音比较尖细、清脆。
听讲，思考提出的问题。
（2）音调与频率的关系
【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）
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2/3
伸出1/2
伸出1/3
（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。）
学生：
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。
——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。
教师：
【思考讨论】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物体在1秒内振动了100次，表示它的频率是多少赫兹？
③如果一个物体的振动频率是200 Hz，它表示的物理意义是什么？
④管乐器、弦乐器、打击乐器分别是如何改变音调的？你得到了什么结论？
⑤你认为影响音调的因素是什么？
⑥阅读小资料人的听觉频率范围是多少？
⑦什么是超声波？什么是次声波
⑧阅读小资料说明：a.地震前夕，往往出现“鸡飞狗跳”的现象？b.在一次表演中，一名训兽师向他带来的狗提问：“3+1”等于几？”狗立即叫4声，观众立刻为这条聪明的狗热烈鼓掌。它真有那么聪明吗？
学生：
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
②100Hz。
③物体每秒振动200次。
④弦的材料、长短、粗细、松紧；空气柱的长度空气柱的长度；打击面的大小。一般，越小、越短、越紧，频率越快，音调越高。
⑤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。
⑥多数人能够听到的频率范围大约从20Hz到20000Hz；
⑦高于20000Hz的声叫做超声波，低于20Hz的声叫做次声波。
⑧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。
教师：
【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。）
学生：
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。
探究问题二：响度
（1）响度
教师：
【创设情景】让学生再次听牛的叫声和猫的叫声，两者除了音调，还有什么不同吗？
点拨：物理学上把声音的强弱叫响度。
学生：
说出声音的特征变化：强弱发生变化。
教师：
【教师实验】用大小不同的力敲鼓，让学生听两次声音响度的变化。
【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。
学生：
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。
教师：
【探究实验】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。
（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。）
学生：
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。
教师：
【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。）
学生：
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。
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散。
【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。
学生：结合所学知识回：D
探究问题三：音色
（1）音色
教师：
【播放声音】多媒体播放钢琴、二胡、葫芦丝、大提琴的声音，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。）
学生：
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。
教师：
【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，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。
【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，增强对于音色的理解。）
学生：
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……
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”。
课堂小结
教师：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。
课堂练习：见课件
布置作业
板书设计
§2.2声音的特性
音调
1.含 义：声音的高低
2.决定因素：发声体振动的频率
3.相关知识：
（1）频率：物体每秒内振动的次数。
单位：赫兹（Hz）
（2）人的听觉频率范围：20Hz-20000Hz
（3）超声波与次声波
响度
1.含 义：声音的大小。
2.决定因素：发声体振动的振幅；距离发声体的远近。
3.振幅：物体振动的幅度。
音色
1.含 义：声音的品质。
2.决定因素：发声体本身的材料、结构。
3.音色是辨别不同发声体的依据。
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2/3 最快 最高
伸出1/2 较快 较高
伸出1/3 慢 最低
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