【轻松备课】人教版物理八年级上 第二章第二节声音的特性 教学详案

第二章 声现象
第2节 声音的特性
设计说明
1.关于音调的教学。在教学过程中，教师应结合学生已有的经验通过与小学自然及音乐课上获得的知识相融合，教学中突出过程与方法，注重学生态度、情感方面的培养。首先进行情景导入，用吉他弹出几个音调不同的音，让学生体验什么是音调。然后教师提出问题：同学们听到的声音有什么不同？让学生知道声音有高低之分，这就是音调。最后，组织学生分组探究音调和频率的关系。探究活动应在教师的指导下完成。一方面，通过分组探究得出结论：物体振动的快慢，决定音调的高低，进而引出频率的概念，明确音调和频率的关系。另一方面，通过探究，培养学生科学的学习方法和正确的学习态度。通过对超声波、次声波及人与动物听觉频率范围不同的介绍，通过对蝴蝶及蚊子翅膀振动的分析，可以激发学生浓厚的学习兴趣，使他们感到物理的奥妙无穷，感到物理的“无处不在”。
2.关于响度，可以先告诉学生响度指的是声音的大小，然后问学生：怎样才能使物体振动发出的声音更响亮、更大些呢？按照教材设计，教师先做演示实验，用大小不同的力敲击音叉，可以清楚地看到乒乓球弹起的幅度不同。再引导学生自己设计实验：用大小不同的力敲击桌面，观察桌面上纸屑被弹起的高度来探究响度与振幅的关系。归纳总结得出结论：声音的响度与发声体振动的振幅有关，振动的振幅越大，声音响度越大；振动的振幅越小，声音响度越小。另外，通过学生自己的体验，让学生理解响度还跟人距离发声体的远近有关。
3.音色比较抽象，对初中学生来说较难讲清楚其物理本质。教学中教师应注重引导学生自己体验，如：（1）用不同乐器演奏同一首乐曲让学生听，然后让学生说出是用什么乐器演奏的，了解不同乐器发出的声音不同；（2）让后面的学生读教材内容，让前面的学生辨别是谁读的，了解“闻其声能够辨其人”。通过以上活动可以让学生感知音色的含义。
教学目标
1.通过观看多媒体视频，演示实验、学生实验知道声音的音调与发声体的频率有关。
2.通过自主学习知道次声波、超声波。
3.通过演示实验、学生实验，知道声音响度与振幅和距离发声体远近有关。
4.通过多媒体播放音乐，体会、分辨不同物体振动发声的不同，感知声音的另一个特性——音色。
教学重点难点
1.重点：音调、响度、音色的概念及其相关因素。
2.难点：探究决定音调、响度的因素。
教具
钢尺（若干）、示波器、音叉、乒乓球（系有细绳）、铁支架、吉他、口琴、笛子、小提琴、录音磁带、录音机等。
教学过程
回顾思考
1.声音的产生：声音是由物体　　　　产生的。一切正在发声的物体都在　　　　，　　　　停止，发声停止。
2.声音的传播：声音依靠　　　　传播，传声介质可以是　　　　、　　　　、　　　　，而　　　　不能传声。
3.声速：一般声音在　　　　中传播得最快，在　　　　中传播得最慢。15 ℃时声音在空气中的传播速度是　　　　。声速跟　　　　、　　　　有关。
4.我们要想听见回声，原声和回声应相隔　　　　s以上，即声源离障碍物至少　　　　m。（取空气中的声速为340 m/s）
导入新课
1.生活情境导入
美妙的歌声，使人心情舒畅，久久不能忘怀。下面请同学们一展你的歌喉，为大家唱首歌。
学生唱歌，其他同学感受、分辨声音的不同。
教师点评同学的歌，谁的声音大，谁的调高等，引出今天所学声音的特性。
2.实验导入
请同学们利用手边的器材及自带的乐器来发出尽可能多的声音，仔细倾听尝试用形容词来描述声音的不同，并展示。
学生1：声音大小不同。
学生2：有的声音低沉，有的声音尖锐。
学生3：有的声音浑浊，有的声音清脆。
学生4：有锣声，有鼓声，有钢琴声。
教师将声音归类，并引导学生用专门的物理术语表示声音的不同。
进行新课
探究点一　音调
1.什么是音调？
演示实验1：玻璃杯发声
在玻璃杯中装不同量的水，用筷子敲击发声。
演示实验2：吉他弹奏由低到高的音。
用吉他弹出几个音调由低到高的音，然后提出问题：同学们听到的声音的高低有什么不同？
学生聆听、分析：前面的声音低，后面的声音高。
教师：是的，有的声音高，有的声音低，物理学中把声音的高低叫做音调，音调是声音的一个特性。同学们想一想：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。
2.探究音调和频率的关系
教师：仔细阅读教材第32页的演示实验。
引导学生完成实验：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。
（1）使钢尺伸出桌边的长度短一些，注意观察钢尺发声时振动的快慢及声音的特点。
（2）使钢尺伸出桌边的长度长一些，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的快慢和发声的音调。
分析归纳：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，钢尺振动得较慢，音调低。
教师：同学们刚才的探究活动很成功，请同学们阅读教材第32~33页的内容，回答下面的问题：
（1）什么叫频率？频率的物理意义是什么？在国际单位制中，频率的单位是什么？
（2）物体振动的快慢、频率跟音调的关系是什么？
（3）大多数人能够听到的频率范围是多少？
（4）什么叫超声波？什么叫次声波？
教师指导学生带着问题去阅读教材内容，并分组讨论上述问题。
引导学生分析：
（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。在国际单位制中，频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。
（2）实验表明，频率决定声音的音调。物体振动得快，频率高，发声的音调就高；物体振动得慢，频率低，发声的音调就低。
（3）频率高于20 000 Hz的声叫做超声波。频率低于20 Hz的声叫做次声波。
（4）大多数人能够听到的频率范围从20 Hz到20 000 Hz。其中20 Hz是人类听觉的下限，20 000 Hz是人类听觉的上限。超声波和次声波人耳都听不到。
想想议议：为什么我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声，却能听到讨厌的蚊子声？请同学们分组讨论。
引导学生分析：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听觉频率下限，所以人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声；而蚊子翅膀的振动频率在人耳听觉频率范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声。
3.音调与波形图
演示实验：下面让我们一起来完成下面这个实验，请同学们观察声波的波形。
（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、女学生发出声音的波形，比较男、女学生声音的波形有什么不同。
引导学生分析：
（1）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。
（2）男、女学生声音的波形不同，女学生的波形比男学生的波形密一些。女学生比男学生的音调高。
归纳总结：在波形图上，波形较密表示声音的音调高，波形较稀疏表示声音的音调低。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例1　二胡是中国的民族乐器，有粗（内弦）、细（外弦）两根弦，拉弓时弓毛和弦摩擦发出声音，如图所示，下列做法不能改变二胡音调的是（　　）
A.用手指按压同一根弦的不同位置
B.手指按压在弦的相同位置，从摩擦内弦换到摩擦外弦
C.加大摩擦弦的力量
D.旋转弦轴，增加弦的紧张度
解析：用手指按压同一根弦的不同位置，弦振动部分的长度不同，振动的频率不同，发声的音调不同，故A选项不符合题意；手指按压在弦的相同位置，从摩擦内弦换到摩擦外弦，由于两根弦的粗细不同，振动的频率不同，发声的音调不同，故B选项不符合题意；加大摩擦弦的力量，可使弦的振幅不同，从而发声的响度不同，但不能影响音调，故C选项符合题意；旋转弦轴，增加弦的紧张度，可使弦振动的频率加快，音调提高，故D选项不符合题意。
答案：C
探究点二　响度
1.什么是响度
教师：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？
2.探究影响响度大小的因素
教师：下面我们一起来完成教材第34页图2.2-3所示的演示实验。
演示实验：
（1）用细绳把乒乓球吊起来，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。
学生观察分析
（1）轻轻敲击音叉，音叉振动发出的声音比较小（响度小），我们会看到乒乓球弹起的幅度比较小。这是运用了转换法。
（2）用力敲击音叉，音叉振动发出的声音比较大（响度大），我们会看到乒乓球弹起的幅度比较大。
（3）响度大时幅度大；响度小时幅度小。
引导学生分析：通过上面的实验，我们知道，响度的大小与发声体振动的幅度有关，幅度小，响度小；幅度大，响度大。
归纳总结：物理学中把物体振动的幅度叫做振幅。物体振动的振幅越大，声音的响度就越大。那么，振幅是决定响度的唯一因素吗？
分析讨论：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。因为声音在传播过程中，越到远处越分散。
3.分析音调和响度是否有关
多媒体播放蚊子的叫声与黄牛的叫声。
教师：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？音调与响度有关吗？
引导学生分析：蚊子的叫声音调高，黄牛的叫声响度大。音调与响度无关。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例2　（2019·四川绵阳中考）如图所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出桌边。先用较小的力拨动钢尺，听它振动发出的声音；保持钢尺位置不动，再用较大的力拨动钢尺，听到的声音（　　）
A.响度变大 B.响度变小
C.音调变高 D.音调变低
解析：将一把钢尺紧紧按在桌面上，一端伸出桌边适当的长度，拨动钢尺，就可听到钢尺振动发出的声音；保持钢尺位置不动，若改用更大的力拨动钢尺，钢尺的振幅变大，响度变大。
答案：A
探究点三　音色
1.什么是音色
多媒体播放：乐曲《二泉映月》（分别播放用小提琴和二胡演奏的《二泉映月》）。
教师：同学们能不能分辨出演奏的同一首乐曲的乐器是什么？
引导学生分析：小提琴和二胡。
教师：不同的物体发出的声音，即便音调和响度相同，我们还是能够分辨它们。这表明在声音的特性中还有一个因素是十分重要的，它就是音色。音色又叫音品，物理学中把不同的物体发出的声音具有不同的特色叫音色。我们常说：闻其声而知其人，就是根据每一个人发声的音色不同来辨别的。
2.影响音色的因素
教师：音色的影响因素较复杂，一般它与发声物体的材料和结构等因素有关。即便声音的音调相同、响度相同，音色也可以不同。
学生观察教材35页“演示”观察图
2.2-4声音波形图，比较各波形有何异同？引导学生通过观察分析：
波形各不相同，即音色不同；波疏密程度相同，频率相同，即音调相同；波的振幅相同，即波的响度相同。
教师：有时间请同学们阅读教材第36页的“科学世界”。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例3　（2019·湖南邵阳中考）在音乐演奏会上，艺术家使用笛子、二胡、古筝、钢琴等乐器合奏传统名曲，听众能分辨出有哪些乐器正在演奏，是根据不同乐器发出声音的　　　　不同。
解析：笛子、二胡、古筝、钢琴等不同乐器的材料和结构不同，发出声音的音色不同。
答案：音色
课堂小结
1.声音的特性包括音调、响度和音色。
2.音调、响度和音色的对比：
定义 声音的高低 声音的强弱 声音的特色
影响 因素 振动的频率。频率越高，音调越高 振幅和距发声体的距离。振幅越大，响度越大；离发声体越近，响度越大 发声体的材料、结构等
描述 尖细或低沉 响亮或微弱 悦耳动听
改变 方法 改变发声体的松紧、长短、粗细等 改变用力的大小，改变距发声体的距离 改变发声体的材料、结构等
举例 如尖锐刺耳等 如震耳欲聋 如“闻其声知其人”
说明 ①音调和响度两者间没有任何必然的联系，音调高响度未必大；②音色不受音调、响度影响
3.多数人能够听到的频率范围在20 Hz20 000 Hz。人们把高于20 000 Hz的声叫做超声波，把低于20 Hz的声叫做次声波。
当堂达标（见导学案“当堂达标”）
参考答案
1.A
2.C
3.B
4.C
5.钢尺伸出桌边的长度　幅度（或振幅）　 控制变量
布置作业
教材第37页“动手动脑学物理”第1至4题。
板书设计
一、音调 1.定义：声音的高低叫做音调。 影响因素：频率。 2.频率： （1）定义：每秒钟振动的次数叫做频率。 （2）物理意义：频率是描述物体振动快慢的物理量。 （3）单位：赫兹，简称赫，符号是Hz。 3. 二、响度 1.定义：声音的强弱叫做响度。 2.影响因素：（1）振幅；（2）距离发声体的远近。 三、音色 可以以音辨人、以音辨物。
教学反思
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　
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