【名师备课】人教版八上物理2.2《声音的特性》教学设计

《声音的特性》教学设计
江苏丰县初级中学　刘庆贺
一、教学目标
（一）知识与技能
l．了解声音的特性。
2．知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关，响度跟发声体的振幅有关。
3．不同发声体发出乐音的音色不同。
（二）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”进一步了解和学习物理学研究问题的方法。
2．通过实验探究活动，锻炼学生初步的观察和实验能力。
（三）情感态度和价值观
1．体会现实世界物体的发声是丰富多彩的，更加热爱世界，热爱科学。
2．感受自然界声音的美妙与有趣，激发好奇心和求知欲。在活动中培养学生善于与其他同学合作交流的意识和能力。
二、教学重难点
本节教学内容由“音调”“响度”和“音色”三部分内容组成。本节课的教学，应该通过学生自己的听、看、想、做等探究过程，使学生体验声音的特征，并能在实际中分辨这些特征，不宜过分强调概念的记忆与辨析。相对来讲，本节课的重点是声音特征的三个要素及其影响因素，教学难点是响度与音调的区别。
三、教学策略
教材中“决定音调高低的因素”和“响度与什么因素有关”两个实验探究较为简单，但能增加学生的感性认识，激发学生探究物理问题的兴趣。音色的概念比较抽象，学生不易理解，但在日常生活中有一定的感性认识，教学中应尽量让学生体验。可设计游戏使学生切实感悟到不同的物体发出的声音，即使音调相同、响度也相同，还是有区别的，有各自的特色。教材安排的观察波形的演示实验，除了能让学生比较形象地认识声波，引起他们的学习兴趣外，还可以让学生清楚地看出不同音色的声音的本质，增加学生对不同乐器发出声音的感性认识。因此对于本节内容的教学，应采用多种教学方法，如探究、讨论、阅读和交流等，以提高教学效率。
四、教学资源准备
多媒体课件、钢尺（钢锯条）每人一把，吉他（或二胡）、笛子、小鼓、音乐磁带（录有钢琴、吉他、提琴等演奏曲的音乐片段）、话筒、示波器等。
五、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课（5分钟）
分别让一名男同学和一名女同学大声朗读本课的课题“声音的特性”，让同学们说出他们的声音有什么不同，顺利引出课题。
欣赏，思考并回答。学生能指出男女同学声音的大小不同，音的粗细不同，从而引出响度、音调。
从实例入手，引出物理问题，体现从生活到物理的课程理念。激起学习的兴趣。
新课教学（30分钟）
一、音调
同学们在讲话时，女同学的声音尖细，男同学的声音粗哑。声音的这种差别物理中用音调高低来反映。女同学的音调高，男同学的音调低。乐器中小提琴的音调高，大提琴的音调低。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？
提示：声音是由物体振动产生的，音调的高低一定与发声体的振动有关。大家先用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿，注意听卡片发出的声音有什么不同？哪一次卡片振动得快？你认为声音的高低与声源振动的快慢有关吗？有什么关系？
再用钢锯条来探究这个问题。
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的高低，并注意观察它振动的快慢。
（1）钢尺伸出桌边的长度短一些，注意观察钢尺振动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较长一些，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出的音调。
总结：物体振动得快，发出的音调就高，振动得慢，发出的音调就低。可见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，物理学中用频率来描述物体振动的快慢。
请同学们阅读课本有关内容，回答下面的问题：
（1）频率的物理意义是什么？什么叫频率？
（2）在国际单位制中，频率的单位是什么？
（3）物体振动的快慢、频率跟音调的关系是什么？
（4）大多教人能够听到的频率范围是多少？
（5）什么叫超声波？什么叫次声波？
总结：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频率。
在国际单位制中，频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。
实验表明，频率决定声音的音调。物体振动得快，频率高，发出的音调就高。物体振动得慢，频率低，发出的音调低。
大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz。其中20Hz是人类听觉的下限，20000Hz是人类听觉的上限。
频率高于20000Hz的声音叫作超声波。频率低于20Hz的声音叫作次声波。
有趣的是很多动物都有完善的发射和接收超声波的器官。例如蝙蝠，飞行中不断发出超声波的脉冲，依靠昆虫身体的反射波来发现食物。海豚也有完善的“声呐”系统，使它能在浑浊的水中准确地确定远处小鱼的位置。
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、女同学发出声音的波形，比较男、女学生声音的波形有什么不同。
思考：振动会发出声音，为什么我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音，却能听到讨厌的蚊子声？请同学们分组讨论。
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聆听思考。
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学生实验并回答：快拨时听到的声音比较尖，声音高，卡片振动得快。声音的高低与声源振动的快慢有关。声源振动的越快，发出的声音越高。
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实验并回答：钢尺振动得较快，声音尖而细，音调高。
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，钢尺振动得慢，音调低。
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学生阅读并回答。
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学生观察并回答：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。
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男、女学生声音的波形不同，女同学的音调比男同学高，波形就密一些。
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学生回答：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能够听到的频率范围，人耳便听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听频范围内。人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。
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培养学生有依据地进行猜想并进行实验的能力。
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培养学生观察实验的能力。
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培养阅读和获取有用的信息的能力。
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波形比较形象生动，学生通过波形更容易理解音调。
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学以致用。
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二、响度
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作响度。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？响度与什么因素有关呢？同学们能设计一些实验来证实你们的猜想吗？
（1）用细线把乒乓球吊起来，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。
（4）通过上面的探究活动，可以得出什么结论？
总结：物体振动的幅度叫振幅。物体的振幅越大，声音的响度就越大。
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。
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？
指出：音调和响度是声音的两个不同的特征。响度大的声音，音调不一定高；
音调高的声音，响度也不一定大。
音调和响度的可以从三个方面区别：定义方面，音调指声音的高低，即日常生活中所说的声音尖粗。声音尖的音调高，声音粗的音调低；决定因素方面，音调由声源振动频率决定，响度由振幅决定，还与距离声源的远近有关；波形方面，音调相同的不同乐器发出声音的波形总体上的疏密程度是相同的，响度相同的不同乐器发出声音波形的高低程度相同。
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进行实验。
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进一步学习体会转换法在研究物理问题中的应用。
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明确音调和响度的区别。
三、音色
频率的高低决定声音的音调，但是不同的物体发出的声音，即便音调相同，我们还是能够分辨它们。这表明在声音的特征中还有一个因素是十分重要的，它就是音色。
物理上，把不同的物体发出的声音具有不同的特色叫音色。
播放录音（分别用小提琴和二胡演奏的《二泉映月》）。让学生分辨出哪一段是用小提琴演奏的，哪一段是用二胡演奏的。
找几名同学站在教室后面念一首诗，每人读一句，其他同学不许回头，能否判断出每一句分别是哪一位同学念的。
总结：我们之所以能听出熟悉的人，熟悉的乐器的声音，是因为不同的人，不同的乐器发出的声音音色不同。
观察波形。
将话筒接在示波器的输入端，用不同的乐器对着话筒发出相同音调的声音（都发c调的“1”），比较各波形有何异同。
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聆听并回答。
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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。
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增强趣味性。
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课堂小结（5分钟）
通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。
梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。
培养学生总结归纳的能力。同时也可以帮助学生记忆。
《声音的特性》同步试题
江苏省丰县初级中学　徐钦连
一、选择题
1．如图1所示，敲鼓时用力越大，听到的鼓声越响。此现象表明影响声音响度的因素是声源（??? ）
A．振动的幅度
B．组成的材料
C．振动的快慢
D．自身的结构
图1
答案：A
解析：敲鼓时用力越大，观察到鼓面振动得幅度越大，听到的鼓声越响。
2．如图2所示，用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿，听到卡片声音发生变化。这个实验用来探究（??? ）
A．音调是否与声源振动频率有关? ?
B．声音能否在真空中传播
C．声音能否在固体中传播????????
D．声音传播是否需要时间
答案：A
解析：用硬卡片快拨木梳的齿，硬卡片振动得快，发声的音调高。所以实验是用来探究音调是否与声源振动频率有关。
3．如图3所示，在四个完全相同的玻璃杯内装有质量不等的同种葡萄酒，用大小相同的力敲击四个玻璃杯，会发出不同的声音。这“不同的声音”主要是指声音的（?? ?）
图3
A．音调???? ?B．振幅 　　C．音色 ???D．响度
答案：A
解析：不同的声音不是指声音的响与不响，也不是指声音的大小，而是指音调。玻璃杯内装有质量不等的同种葡萄酒改变杯内空气柱的长度，从而发出声音的音调不同。
4．吼猴是世界上叫声最响的动物之一，它以雷鸣般吼声其他动物不要侵犯它的领地。这里的“雷鸣般”描述的是声音的（ ???）
A．音调? ?B．响度?? ?C．音色 ???D．声速
答案：B
解析：“雷鸣般”是形容声音很大，几乎要把耳朵给震聋了，所以这里就是指声音的响度。
5．吉他是年轻人喜爱的一种乐器．在演奏前，需要调整琴弦的松紧程度，这样做的目的是调节琴弦发声时的（ ???）
A．振幅 ???B．响度?? ?C．音调??? ?D．音色
答案：C
解析：调整琴弦的松紧程度，实际上实在改变发声体振动的频率，改变音调。弦乐器的音调由弦的长短、松紧、粗细决定。越短、越紧、越细、越薄的发声体，音调越高。
6．用大小不同的力先后两次敲击同一个音叉，比较音叉两次发出的声音（　　）
A．音调不同 ??B．响度不同? ?C．音色不同?? ?D．音调、响度、音色均不同
答案：B
解析：用大小不同的力轻敲和重敲，两次音叉振动的幅度不同，响度就会不同，前者响度小，后者响度大。
7．音乐会上不同的乐器演奏同一首乐曲，我们也能够分辨出不同乐器发出的声音。这主要是依据（　　）
A．音调　　B．音色　　C．响度　　D．频率
答案：B
解析：不同材料、不同结构的发声体，发出声音的音色是不同的。音色是不受响度、音调影响的。在听交响曲时，我们很容易区分出小提琴、小号的声音，即使在音调、响度相同时，也很容易区分出来，因为它们的音色不同。
8．下列四个句子：①这首歌调太高，我唱不上去；②引吭高歌；③她是唱高音的；④请勿高声喧哗。其中“高”字指音调的是（??? ）
A．①②????????????????????????????? B．②④
C．①③????????????????????????????? D．③④
答案：C
解析：①中的“高”是指音调高；②中的“高”是指响度大；③中的“高”是指频率高，即音调高；④中的“高”是指声音响度大。音调与响度反映了声音的两个完全不同的特征，它们彼此独立，互不关联，就是说，音调高的声音响度不一定大，响度大的声音音调也不一定高。
9．一名男低音歌手正在放声歌唱，一位女高音歌手为他轻声伴唱，下面对两人声音描述正确的是（　　）
A．“男声”音调低，响度小，“女声”音调高，响度大
B．“男声”音调低，响度大，“女声”音调低，响度小
C．“男声”音调低，响度小，“女声”音调低，响度大
D．“男声”音调低，响度大，“女声”音调高，响度小
答案：D
解析：本题中的“男低音”和“女高音”中的“低”和“高”专指音调的高低。由此可知“男声”音调低，“女声”音调高。男低音放声唱歌说明响度大，女高音只是为男低音伴唱，说明响度小。
10．生活中，有人用眼睛看，更有人用耳朵“看”，因为声音向我们传递着很多信息。小明发现，提着水壶向热水瓶中灌开水（如图4），开始时，水的落差大，撞击力大、瓶里空气多，发出大声地并且低沉的“咚、咚”声。水快要满的时候情况相反，发出小声地并且尖细的“吱、吱”声，则小明判断灌水多少的依据是（　　）
图4
A．音色和音调?? ?B．音调?? ?C．响度 ???D．响度和音调
答案：D
解析：向瓶里灌开水的时候发声，是由于瓶里的空气柱发生的振动所致。向瓶里灌开水过程中，开始时水的落差大、撞击力大，而瓶里空气多，空气柱的振动幅度大、频率低，所以发出大声地并且低沉的“咚、咚”声，即响度大、音调低。水快要灌满时，水的落差小、撞击力小，瓶里空气少，空气柱的振幅小、频率高，所以发出小声地并且尖细的“吱、吱”声，即响度小、音调高。所以可以根据灌水时发出声音的响度和音调判断灌水多少。
11．医生在诊病时使用听诊器，听诊器（　　）
A．能使心脏振动的振幅增加，响度增大
B．能改变心跳的频率，使音调变调
C．能改变心跳的音色，使声音好听些
D．能减小声音在传播过程中的能量损耗
答案：D
解析：声音在传播过程中能分散，分散后响度减弱，能量减小。为了能准确地诊病，医生用听诊器的目的是通过固体传声，而在传声的过程中减小了声音的分散和能量损耗。
12．为了探究音调与什么因素有关，小明设计了下面几个实验，如图5所示，你认为不能够完成探究目的的是（????? ）
答案：D
解析：音调是由发声体振动的频率决定的，要探究音调与什么因素有关，就需要对发声体振动频率的大小进行对比研究。图5A中转动的齿轮使硬纸板振动发声，在转速相同的情况下，齿数越多，使硬纸板在相同时间内振动次数越多，即振动频率越大，发声的音调越高。B中改变钢尺伸出桌边的长度，能改变钢尺振动的频率。钢尺伸出桌边的长度越长，振动频率越小，音调越低。C中塑料尺滑过梳子的速度影响塑料尺的振动频率，滑过梳子的速度越快，尺子振动频率越大，发声的音调越高。D中改变吹笔帽的力度，只能改变发声的响度，不能改变振动频率。
13．音乐小组的几位同学制作了各自的乐器，乐器发声的波形图如下图6所示，对此说法不正确的是（??? ）??
图6
A．乐器发声时都在振动?
B．乐器发声的音色相同
C．乐器发声的响度相同?
D．乐器发声的音调相同
答案：B
解析：A选项因为声音是由物体振动产生的，所以乐器发声时都在振动。此选项正确，不合题意。B选项不同乐器、不同发生体的材料和结构不同，产生的音色会不同，我们是靠音色来辨别乐器的种类，所以音乐小组的几位同学的各自的乐器音色不同。此选项错误，符合题意。C选项振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离，它决定了声音的响度。观察图示可知振幅相同，所以乐器发声的响度相同。此选项正确，不合题意。D选项频率表示物体振动的快慢，物体振动的越快，频率越大，音调越高。观察图形，相同时间内，经过的周期越多，频率越大。振动物体往返一次叫一个周期。观察图示可知发声体振动的频率相同，所以音调相同。此选项正确，不合题意。故选B。
二、填空题
14．音调、_______和音色是乐音的三个特征，其中_________是由声源的振动频率决定。
答案：响度??? 音调
解析：音调、响度和音色是乐音的三个特征，其中音调是由声源的振动频率决定，响度由声源的振幅决定，音色由声源的材料、结构决定。
15．如图7所示，将刻度尺的一端紧压在桌面上，拨动伸出桌面的一端会听到声音，这说明声音是由于_______产生的；显著改变刻度尺伸出桌面的长度，用与上次相同的力拨动，能够听出声音的_______发生了变化（选填“响度”“音调”或“音色”）
答案：振动??? 音调
解析：一切声音都是物体振动产生的，振动停止，发声也停止。刻度尺振动发声时，振动的部分只是伸出桌面的长度，并非整个尺子。改变刻度尺伸出桌面的长度，就改变了尺子的振动频率，影响的是音调。
16．一台好的音响设备，不仅能起到“扩音”作用，而且应有较高的“保真度”。从声学上讲，前者是使声音的_____________增大，后者是要较好地保持原声的____________。
答案：响度? 音色
解析：“扩音”是利用减少声波的分散等方法增大声音的响度，“保真度”是要保持声音的品质不变，即保持音色。
17．往暖水瓶中灌水时，可以根据发出声音的_________变化来判断暖水瓶中水的多少；听音乐时，我们能分辨出小号声和钢琴声，是因为这两种乐器发出声音的_________不同。
答案：音调? 音色
解析：根据生活经验，往暖水瓶中灌水时，会听到声音越来越尖，即音调越来越高。我们能分辨出各种不同乐器的声音，靠的是音色。
18．日常生活中我们常说声音“震耳欲聋”，这是指它的__________很大；我们能够辨别不同乐器发出的声音，是由于它们的________不同。
答案：响度? 音色
解析：“震耳欲聋”是指声音的响度很大，快要把人的耳朵震聋了，而不是音调高。由于不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色也就不同。我们根据不同的音色，就能区分是什么乐器发出的声音，或是其他什么声源发出的声音。
三、解答题
19．为了探究乐音的特征，小东做了以下实验。
（1）小东将钢尺的某处压在桌面上，保持钢尺伸出桌边的长度一定，分别用大小不同的力上下拨动钢尺的另一端，如图8所示。实验中发现，钢尺被压得越弯，上下振动的幅度越大，桌面被拍打得越响。根据这一实验证据，他得出了振幅越大响度越大的结论。
图8
①小红认为实验证据中存在错误，请你说明理由。
②结合如图8所示小东的操作，请你指出他操作中的错误。
（2）改正实验后，他逐渐增加钢尺伸出桌面的长度，钢尺振动发出声音的音调会逐渐变??????????? 。当钢尺伸出桌面超过一定长度时，虽然用同样的力拨动钢尺振动，却听不到声音，这是由于?????????????????????? 。
答案：（1）①这个实验研究对象是钢尺，应该搜集钢尺振动的声音，不应该收集桌面被拍打时，桌子发出的声音，桌子和钢尺不是同一研究对象；②操作的错误是：手没有压紧钢尺与桌子边缘接触的地方；（2）低；钢尺振动的频率小于20Hz。
解析：（1）①实验时眼睛观察钢尺振动的幅度，耳朵听钢尺振动产生的响度。我们不是研究桌子振动的幅度和桌子的响度，不能收集桌子的声音，故这个实验研究对象是钢尺，应该搜集钢尺振动的声音，不应该收集桌面被拍打时，桌子发出的声音，桌子和钢尺不是同一研究对象。
②据上面的分析不难看出，之所以听到尺子拍打桌子的声音，是由于手没有压紧钢尺与桌子边缘接触的地方造成的。
（2）增加钢尺伸出桌面的长度，振动部分体积增大，质量增大，越来越难振动，频率越来越小，音调越来越低。钢尺伸出桌面超过一定长度，很难振动，频率小于20Hz，人耳感觉不到。
20．如图9所示，在甲、乙、丙、丁四个相同的玻璃瓶里分别装有水，水面高度不同，用嘴贴着瓶口吹气，会发出不同的声音。由此现象，回答下列问题：
图9
（1）如果能分别吹出“do（1）”“ri（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶，请说出与这四个音阶相对应的瓶子的序号。
（2）四个瓶子为什么会发出不同的声音？
（3）应用上述实验的结论，说明吹笛子时，用手堵住笛孔能产生不同声音的道理。
答案：（1）丙、乙、甲、丁
（2）向瓶口吹气时，瓶中的空气柱发生振动，空气柱越短振动频率越大，音调越高。
（3）堵住不同的笛孔，空气柱的长短不同，因而振动的频率不同，产生声音的音调也不同。
解析：吹瓶口时，是瓶内的空气柱振动，空气柱越长，质量越大，体积越大，越难振动，频率越低，音调越低。吹出“do（1）”“ri（2）”“mi（3）”“fa（4）”从低到高的四个音阶是丙、乙、甲、丁。吹笛子时，用手堵住笛孔，空气柱的长短不同，空气振动频率不同，音调不同。注意图中的四个瓶子，在敲打时和吹气时，同一个瓶子发出的音调不同，是因为振动物体不同。