2.2 声音的特性 教学设计（表格式）

课题 声音的特性
教学目标
教学目标： 知识目标：了解声音的特性。知道声音的音调与发声体的频率有关。知道声音的响度跟 发声体的振幅有关。知道不同发声体发出声音的音色不同。 能力目标：通过观察钢尺音、橡皮筋和音叉的振动实验演示、观看视频等活动侧重培养 学生的观察能力和表述能力；通过图像获取信息，培养学生的分析解决问题的能力；通过声 音特性的实验，进一步了解和学习物理学问题的方法。 情感目标：通过研究现实世界中丰富多彩的发声现象，使学生更加热爱科学；通过示波 器把声音展示出来，让学生体会物理是有趣的、有用的。 教学重点： 知道声音的音调与发声体的频率有关。知道声音的响度跟发声体的振幅有关。知道不同 发声体发出声音的音色不同。 教学难点： 知道不同发声体发出声音的音色不同。
教学过程
时间 教学环节 主要师生活动
2 分 钟 8 分 钟 引入 音调 【点 PPT】请同学们听声音，看视频，感受声音的不同。 【播放视频】 【问】你感受到的声音有何不同？ 你是否感受到声音有高有低，有强有弱，还能分辨出鸟鸣、 水声、男声、女声，不同乐器发出的声音等等。为什么声音 如此不同？想知其原因，就需要研究声音的特性。 【点 PPT】我们接触到的各种声音，有的听起来声音尖细、 清脆，我们称其为音调高，有的听起来声音粗犷、低沉，我
们称其为音调低。声音为什么会有音调高低的不同？什么因 素决定音调的高低？我们一起来研究吧！ 请同学们看视频，观察古筝上那根被拨动的绿色琴弦的振动 情况，感受声音音调的高低变化。 【播放视频】 【问】你感受到的声音有何不同？ 你是否感受到声音有高有低，有强有弱，还能分辨出鸟鸣、 水声、男声、女声，不同乐器发出的声音等等。为什么声音 如此不同？想知其原因，就需要研究声音的特性。 【点 PPT】实验一：如图所示，将一 把一端伸出桌边的钢尺紧按在桌面 上，拨动钢尺，观察它振动的快慢， 同时听它振动发声的音调高低。改变 钢尺伸出桌边的长度，重复上述过程。比较钢尺每次振动的 快慢和发出声音音调的高低。 【播放视频】 【问】根据上述实验，你可以得到什么结论？ 我们观察到，钢尺发声的音调随着钢尺振动变快而升高。这 个结论可靠吗？我们换用器材再做一次。 【点 PPT】实验二：如图所示，将皮筋套在大小合适的空盒
子上。拨动绷紧的橡皮筋，观察它振动的快 慢，同时听它振动发声的音调高低。改变橡 皮筋绷紧的程度，重复上述实验。比较橡皮 筋振动的快慢和发声音调的高低。 【播放视频】 【问】根据实验二，你又能得出什么结论？ 橡皮筋振动得越快，发出声音的音调越高。
大量科学研究表明，发声体振动得越快，发出声音的音调就 越高。发声体振动的快慢是一个很重要的物理量，它决定着 音调的高低。为此，物理学中，用频率来描述物体振动的快 慢。 【点 PPT】 频率的符号：f，其物理意义就是描述物体振动的快慢。 定义：物体在每秒内振动的次数叫频率。 单位：赫兹 简称：赫 符号：Hz 音调与频率有什么关系？ 大量科学研究表明，频率决定声音的音调，频率高则音调高， 频率低则音调低。 过渡： 我们不仅能听到声音，还可以想办法将声音的波形展示出来， 从而更好地了解物体振动发声的情况。 请同学们看视频！ 【播放视频】
8 分 钟 响度 【问】基于上述实验观察，对比甲、乙两图中音叉发出声音 的图像，可以得出什么结论？ 两图中的振动时间相等。低音调的波形比较稀疏，振动次数 较少，声音的频率较低；高音调的波形更密集，振动次数较 多，声音的频率较高。 【问】物体发声的频率有高有低，人感知声音的频率有范围 吗？ 【点 PPT】如图所示是课本 34 页的小资料，从图中数据可以 看出：（1）人和动物能发出的 声音和能听到的声音的频率 都是有一定范围的；（2）人和 动物发声的频率范围都小于 听觉的频率范围；（3）人可以 听到猫和狗发出的全部声音，但只能听到蝙蝠、海豚和大象 发出的一部分声音；（4）人的发声频率范围大约是 85Hz 到 1100Hz ，听到的声音频率范围大约是 20Hz 到 20000Hz。 拓展： 人们把高于 20 000Hz 的声叫做超声波，因为它们超过人类听 觉的上限；把低于 20Hz 的声叫做次声波，因为它们低于人类 听觉的下限。 人能听到的声叫做声音。声音、超声波、次声波统称为声。 同学们能从图中数据看出哪种动物发出的声音大吗？答案是 不能。因为资料中没有相关的数据。显然，声音大小是不同 于声音音调的另一个声音的特性。在物理学中，用响度表示 声音的大小（强弱）。 【点 PPT】声音的响度与什么因素有关？我们仍然利用钢尺 和橡皮筋，通过实验进行研究。 【点 PPT】实验三如图所示，将一把一端伸出桌边的钢尺紧 按在桌面上，拨动钢尺，观察它振动的幅度，同时听它振动 发声的响度。改变拨动钢尺的幅度， 重复上述过程。比较钢尺每次振动幅 度的大小和发声响度的大小。 请同学们认真观察实验过程！ 【播放视频】 【讲】我们观察到：钢尺振动幅度越大，发出声音的响度越 大。 我们把按压在桌面上的钢尺换成纸盒上绷紧的橡皮筋，继续 研究。 【点 PPT】实验四：如图所示，将皮筋套 在大小合适的空盒子上。拨动绷紧的橡皮 筋，观察它振动的幅度，同时听它振动发 声的响度。改变拨动橡皮筋的幅度，重复
3 分 钟 音色 上述过程。比较每次橡皮筋振动幅度的大小和发声响度的大 小。 【问】根据实验，你能得出什么结论？ 我们观察到：橡皮筋振动幅度越大，发出声音的响度越大。 请同学们再观察一个实验过程。 【点 PPT】实验五：如图所示，将正在发声的 音叉轻触系在细绳上的乒乓球，观察乒乓球被 弹开幅度的大小，同时听乒乓球振动时音叉发 声响度的大小。使音叉发出不同响度的声音， 重复上述过程。比较每次音叉振动幅度的大小 和发声响度的大小。 注意：因为音叉发声时，振动幅度不易观察，实验中我们利 用悬挂起来的静止的乒乓球被音叉弹起的幅度，表示音叉的 振动幅度。 请同学们认真观察实验过程。 【播放视频】 【问】通过观察，你能得出什么结论？ 音叉振动幅度越大，发出声音的响度越大。 可见声音的响度与振幅有关。 大量科学研究表明，物体的振幅越大，产生声音的响度越大。 【问】从声音图像的疏密可以判断音调的高低，声音的图像 也能表示出响度的大小吗？ 【播放视频】 【问】通过观察，对比甲、乙两图中音叉发出声音的图像， 有何特点，可以得出什么结论？ 我们看到两图像的疏密程度相同，但图像的幅度明显不同。 甲图中音叉响度小，声音的图像振幅小；乙图中音叉响度大， 声音的图像振幅大； （可见）声音图像振幅小，声音的响度较小；声音图像振幅 大，声音的响度较大。 人听到的声音响度，跟发声体发声时的振幅有关，还跟人距 离发声体的远近有关。 声音是从发声体向四面八方传播的，越到远处越分散。所以 距离发声体越远，听到的声音越微弱。用喇叭可以减少声音 的分散，使声音传播的更远些。 【问】对于我们身边的亲人和朋友，即使没有看到本人，我 们也能通过声音对他们进行识别和区分。这种‘听音辨人 ’ 的本领的依据是什么？ 【点 PPT】听演奏曲《小星星》的两个片段，你能听出它们 分别是由哪件乐器演奏的吗？ 请听片段一；再听片段二。 播放后：显然，片段一是用竖笛演奏的；片段二是用小提琴
1 分 钟 课堂小结 +布置作 业 演奏的 竖笛和小提琴演奏同一段乐曲，发出的声音，即便音调和响 度相同，我们还是能够分辨出他们的不同。可见声音还有一 个特性，能够区分发声物体。这就是音色。 【点 PPT】不同的物体发出声音的音色不同。 音色不同是发声体本身的性质不同导致的。不同的发声体由 于材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，这样我们就 可以通过音色的不同去分辨不同的发声体。 【问】请同学们看视频，思考：分别使音叉、钢琴与长笛发 出的 C 调 1（do）的声音，观察比较它们发出声音的图像有 何异同？ 【播放视频】 【点 PPT】通过看视频，观察声音的图像，可以看出，音调 相同的不同乐器的声音的图像总体上的疏密（程度）是相同 的，即频率相同；振幅是相同的，即响度相同；但是形状不 同，主要区别在于小振动的有无和多少。 现在，你清楚了吗？前面所说‘ 听音辨人 ’的本领，依据的 是声音的什么特性？答案是音色。 【点 PPT】课堂小结 1.声音的特性分别是 、 、 。 2.物体的振动 越高，发出声音的音调越高。 3.物体的 越大，产生声音的响度越大。 4.不同发声体的材料、结构不同，发出声音的 也就不同。 各种声音都可以用音调、响度、音色三个物理量来描述。 【点 PPT】今天的作业： 1.基础性作业： 完成“学生资源” 中的课后练习。 2.拓展性作业： 试着制作一件小乐器，在班里举行的小型音乐会上用自己 制作的乐器进行演奏，看看谁的乐器有新意，谁演奏得好， 说说你的乐器的物理原理。