【人教2024版八上物理精彩课堂（素材+教案+学案）】2.2 声音的特性

中小学教育资源及组卷应用平台
【人教2024版八上物理精彩课堂（素材+教案）】
2.2 声音的特性
新课导入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　方式一　【情境导入】
播放视频“口技(模仿30种动物叫声)”(见素材二)。
导入语:多神奇啊,国际友人能发出不同声音,这是为什么呢 今天我们就通过探究声音的特性:音调、响度和音色,来揭开这个谜团。
方式二　【情境导入】
播放视频“水杯琴”或“茶杯敲出小星星”(见素材二)。
导入语:神奇的杯子能发出不同的声音,今天我们就通过学习声音的特性:音调、响度和音色,来解释这个现象。
方式三　【情境导入】
蚊子和蝴蝶在飞行时翅膀都在振动,如图2-2-1所示,为什么我们能听到讨厌的蚊子声,却听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音呢 要知道这个问题的答案,就需要研究声音的特性。
图2-2-1
电子视频　　(详见电子资源)
教材知识处理　　
实验创新1:探究声音的音调与哪些因素有关(教材P39)
在引导学生进行“想想做做:探究声音的音调与哪些因素有关”时,可适时加入:
实验1:一边用筷子连续敲击碗口边缘的同一位置,一边不断向碗中倒水,感受声音高低的变化。
实验2:在玻璃瓶中加满水,嘴在瓶口处向瓶中吹气,感受声音的高低,将瓶中的水不断倒出,倒出一些吹一次,感受声音的高低变化。
分析两次实验中声音变化的原因:第1次实验中主要是碗和水振动发声,碗中水越多,声源越重,振动越慢,发声音调越低;第2次实验中主要是瓶内的空气柱振动发声,瓶中水越少,空气柱越长,振动越慢,发声音调越低(与向水壶中灌水时声音的变化规律相反,形成互补)。
实验创新2:探究声音的响度与哪些因素有关
实验步骤如下:将一把钢尺紧按在桌面上,使其一端伸出桌边。用较大的力拨动钢尺伸出桌边的一端,观察它的振动幅度和发声的响度。保持钢尺伸出的长度相同,用较小的力拨动钢尺伸出桌边的一端,观察它的振动幅度和发声的响度。分析钢尺振动的幅度大小与响度之间的关系。
本节教材链中考　　
[考点小说] 本节中声音的三个特性均是中考考查的热点,题目难度不大,贴近生活,题目类型以填空题、选择题和实验探究题为主。
[考点对接] 1.声音的音调
[源起教材P39] 想想做做
　　如图2.2-2所示,将一把钢尺紧按在桌面上,使伸出桌边的部分较长。拨动钢尺,观察它的振动情况。逐渐缩短钢尺伸出的长度,重复前面的操作与观察。分析钢尺振动的快慢与它伸出的长度之间的关系。
当伸出的长度减小到一定程度时,拨动钢尺就能听到较为清楚的声音,注意听它的音调。继续缩短钢尺伸出的长度并拨动钢尺,观察音调的变化。分析钢尺发出声音的音调与它振动的快慢之间的关系。
图2.2-2　钢尺振动
例1　(安徽中考)如图2-2-2所示为我国晋代顾恺之所绘《斫(zhuó)琴图》的局部,展示了古代乐师调整琴弦长度的情境。调整琴弦的长度,主要是为了改变乐音的　　　　(选填“音调”“响度”或“音色”)。
图2-2-2
[答案] 音调
[考点对接] 2.声音的响度
[源起教材P42] 演示
决定响度的因素
图2.2-4
　　如图2.2-4所示,使将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球,观察乒乓球被弹开的幅度。
使音叉发出不同响度的声音,重做上面的实验。
想一想:乒乓球弹开的幅度与音叉振动的幅度有什么关系 响度与什么因素有关
例2　(南京中考)如图2-2-3所示,在学校组织的迎“青奥”活动中,小明进行了击鼓表演。他时重时轻地敲击鼓面,这样做主要改变了鼓声的 (　　)
图2-2-3
A.响度　　　　　B.音调 C.音色 D.速度
[答案] A
[考点对接] 3.听觉频率范围
[源起教材P41] 小资料
例3　(常州中考)正常灰鲸的发声频率范围为15~25 Hz。生物学家发现变异灰鲸Alice,其发声频率为52 Hz,导致正常灰鲸“听不见”Alice的声音,如图2-2-4所示为海豚的发声频率和听觉频率范围,灰鲸与海豚同属海洋哺乳动物。由此推理:正常灰鲸的听觉频率范围(图2-2-5中的黑色横条)很可能是(　　)
图2-2-4
图2-2-5
　　[解析] C　根据海豚的发声频率范围和听觉频率范围分析可知:一般海洋哺乳动物的听觉频率范围比发声频率范围要大一些,正常灰鲸的发声频率范围为15~25 Hz,但是听不到变异灰鲸发出的52 Hz的声音,故C符合题意。
拓展材料　　
　　材料一　海豚音,从字面上容易理解为像海豚一样发出的高音调声波,但海豚所能发出的声音频率范围是7000 Hz到120000 Hz,很显然人是无法发出这个频率的声波的。所以,海豚音只是泛指人类发出的极高的音调。海豚音也是至今为止人类发声频率的上限(如图2-2-6所示是被誉为“海豚音王子”的俄罗斯流行乐男歌手维塔斯)。海豚音这个词非声乐上的名词。
图2-2-6
材料二　超声波指纹识别
超声波指纹识别是一种非接触式的指纹识别技术。它利用超声波具有穿透材料的能力,且在不同介质中的传播速度不同的特性,来获取指纹的图像信息。当超声波接触指纹时,会受到指纹纹路和皮肤厚度等因素的影响,从而产生不同的反射信号。这些反射信号可以被接收器捕捉到,并转化为数字信号,进而生成指纹图像。超声波指纹识别的优点在于它可以在不接触指纹的情况下进行识别,避免了传统指纹识别技术中可能存在的交叉感染问题。此外,超声波指纹识别技术还具有高精度、高速度、高安全性等优点,可以广泛应用于各种场合。
　　材料一　海豚音
　　材料二　超声波指纹识别
第2节　声音的特性
教材解读 　《声音的特性》这一节比较重要,通过本节的学习,应该使学生了解频率的高低决定音调的高低;振幅的大小决定响度的大小;发声体的性质决定音色。在学习这些物理知识的同时,要注意让学生体会探究这些物理规律的方法,以及这些物理规律在实际中的应用。 　音调的探究实验并不难做,器材也易得,应由学生自己完成,这样有助于培养学生分析问题和解决问题的能力。由振动快慢不同、音调不同,引出频率的概念,再由人耳听到声音的频率范围,引出超声波和次声波的概念。关于超声波和次声波的资料很多,教师可引导学生交流,教学中也可以向学生补充有关的知识。 　怎样才能使物体振动发出的声音更响 学生很容易想到应该使物体振动的幅度更大些,关键是应该让学生想出一些切实可行的实验来证实他们的猜想。 　音色的概念比较抽象,教学中应尽量让学生体验,使学生感悟到不同的物体发出的声音,即便音调和响度相同,声音还是有所区别的。音色不同,也就是通常人们所说的“音质不同”。可以听录音,也可以让会乐器的学生用不同的乐器演奏同一首曲子,让大家感知音色的含义。观察波形的演示实验,目的是增加学生对不同乐器声音音色的感性认识。
学 习 目 标 物理观念 　1.了解声音的特性。 　2.知道乐音的音调跟声源的振动频率有关;响度跟声源的振幅有关;不同发声体发出声音的音色不同。 　3.通过做“音调与频率有关”“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。
科学思维 　学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象,具有初步的观察能力、分析概括能力。
科学探究 　1.通过实验引导学生探究物理规律,初步体会用“控制变量法”研究物理问题的思路。 　2.让学生经历实验探究过程,体会科学探究的过程与步骤。
科学态度 与责任 　培养学生观察思考,勇于发现、乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
重 难 点 处 理 重点 　认识并区分声音的三个特性。多听几组声音进行对比,例如牛叫声与蚊子声,男低音放声歌唱和女高音轻声伴奏的声音,明确音调指声音的高低,响度指声音的大小。
难点 　音调的决定因素:声源的振动频率。利用“控制变量法”进行实验,如调节二胡弦的松紧程度分别弹奏,用纸片快慢不同地划过同一把梳子的梳齿,拨动伸出桌面长度不同的直尺等,分辨声音的不同。
创新探究 　橡皮筋实验: 　①探究音调与频率的关系:一名同学将橡皮筋拉紧,另一名同学用铅笔尖拨动橡皮筋,听橡皮筋发出的声音;将橡皮筋再拉紧一些,另一名同学仍然用铅笔尖拨动橡皮筋,注意所用力的大小不变,听橡皮筋发出声音的变化;多改变几次橡皮筋的松紧程度,对比分析声音的不同。 　②探究响度与振幅的关系:一名同学将橡皮筋拉紧,另一名同学用铅笔尖拨动橡皮筋,听橡皮筋发出的声音;保持橡皮筋松紧程度不变,使用铅笔尖用大小不同的力拨动橡皮筋,听橡皮筋发出声音的变化;用大小不同的力拨动橡皮筋几次,对比分析声音的不同。 　方法分析:两个实验都应用了控制变量法。
教学设计①　　(对应ppt见电子资源)
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 情境引入: 物体振动会发出声音,可是,在生活中,你听到过蝴蝶翅膀振动发出的声音吗 听到过蚊子发出的声音吗 你猜想是什么原因呢 鼓励学生对精彩回答给予掌声鼓励,然后乘势提出问题:刚才为什么用力鼓掌比轻轻拍掌发出的声音大 [导入新课]可见不同的声音有强弱、高低之分,这就是我们这节课所要探究的内容。 积极讨论,踊跃发言,听老师总结,步入本节课的学习之旅。 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。
【探究新知】 一、音调 过渡语:同学们在讲话时,一般女同学的声音尖细,男同学的声音粗犷。声音的这种差别在物理中用音调高低来反映。女同学的声音音调高,男同学的声音音调低。乐器中小提琴的声音音调高,大提琴的声音音调低。 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 [探究实验]如图所示,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。 钢尺伸出桌面长度振动快慢声音高低伸出伸出伸出
总结:物体振动得快,发声的音调就高,振动得慢,发声的音调就低。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。 [自主学习]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 是怎样定义的 单位是什么 (2)如果一个物体的振动频率是100 Hz,它表示的物理意义是什么 (3)你认为影响音调的因素是什么 (4)人的听觉频率范围是多少 (5)什么是超声波 什么是次声波 (6)为什么有时在你认为很静、没有任何声音时,狗却突然表现得非常警觉 听讲,思考提出的问题。 观察实验现象,并对实验现象进行描述。 通过设问,激发学生的学习兴趣,引发学生的探索精神。 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。
归纳:(1)物理学中用物体振动的次数与时间之比即频率来描述物体振动的快慢。频率的单位为赫兹(Hz)。 (2)物体的振动频率是100 Hz表示这个物体在1 s内振动了100次。 (3)音调的高低与频率有关,频率高则音调高,频率低则音调低。 (4)多数人能够听到的频率范围大约从20 Hz到20000 Hz。 (5)高于20000 Hz的声叫作超声波,低于20 Hz的声叫作次声波。 (6)狗的听觉范围比人的要大,能听到人所听不到的声,如:超声波、次声波。 [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(256 Hz、512 Hz)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波形上的区别。 小组内讨论并总结:在波形图上,音调高的声音波形更密集一些,声音的频率较高;音调低的声音波形比较稀疏,声音的频率较低。 二、响度 [提出问题]当各组钢尺都伸出桌面时,各组用力的大小各不相同,其产生声音的大小相同吗 各组的同学开始实验,并对比。 [设计实验收集证据] 同学们是如何实验的呢 [解释]解释证据的意义,得出正确结论。 [交流]演示实验: (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(如图所示)。 (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,产生声音的响度就越大。 [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。 请同学们思考:听到的声音有什么变化 这个实验说明了什么 引导学生发言,得出结论。 结论:人听到的声音是否响亮,还与距离发声体的远近有关。 最终归纳:①声音的强弱(大小)称为响度。 ②影响因素:响度与声源振动的幅度有关,振幅越大,响度越大。响度还跟距离发声体的远近有关,距离发声体越近,响度越大,反之响度越小。 认真自学,思考、交流、回答问题。 仔细听不同频率的声音音调的高低,同时观察不同频率的声音波形的疏密。 分组实验,仔细观察发生的现象,小组对操作方法和实验现象进行描述。 通过现象得出结论:物体的振动幅度越大,声音越大。(物理学中将声音的大小叫作响度。) 用力越大,音叉发出声音的响度越大,乒乓球被弹开的幅度越大。 注意倾听声音的变化,回答:声音的响度会变化。 由于频率、周期、振动快慢及超声波、次声波对于学生来说比较抽象,通过自学、思考、归纳,可以培养学生的阅读能力和获取有用信息的能力。 用波形图表现声波,形象、直观,通过观察波形图,易于把频率与音调密切联系起来,有助于学生理解。 培养学生的实验能力、观察能力和思维能力,同时渗透转换法。 使学生经历完整的自主实验过程,积极应用已有的实验方法进行实验探究,完成知识和技能的迁移。 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。
三、音色 [播放声音]多媒体播放钢琴、二胡、笛子等一些乐器的声音,让学生判断是什么乐器发出的。 提问:你是怎样分辨出不同的声音的 仅仅是根据音调和响度吗 点拨:音色就是指声音的品质。 [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,边听边比较它们的波形有何异同。 [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)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 总结:(1)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,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…… [互动小游戏]全体同学闭上眼睛,找三名同学分别说一句话,让学生猜分别是哪名同学的声音,并说明依据。 课堂小结(略) 课堂练习(略) 布置作业(略) 聆听声音,判断是何种乐器发出的,并说出依据:是根据它们发声音色的不同来分辨的。 仔细观察三个波形图,讨论、交流、回答问题。 做互动游戏,并说出分辨理由。 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。 观察波形是为了增加学生对不同乐器声音音色的感性认识。从波形图中可以清楚地看出不同音色声音的本质。 在增加课堂愉快气氛的同时,增强学生对音色的理解。
导学设计
学点1:音调
实验1:如图2-2-7甲所示,拿一张硬纸片,让它在木梳齿上划过,一次快些,一次慢些。当慢划时,可以听到纸片发出“嚓嚓”声;当快划时,纸片发出声音的声调就会变高。
图2-2-7
实验2:如图乙所示,拨动松紧不同的橡皮筋,听声音并观察橡发筋的振动情况。
思考:
问题1:实验1中,纸片发出声音的音调为什么会发生变化
答:　音调由物体振动的频率决定,物体振动的频率发生变化,故发声音调发生变化　。
问题2:实验2中,当用相同的力拨动橡皮筋时,哪种情况下发出声音的音调高
答:　图(a)中橡皮筋张紧,振动的频率较高,发出声音的音调高　。
学点2:响度
实验1:如图2-2-8甲所示,在鼓面上放一些塑料泡沫,用不同的力敲鼓,听发出声音的变化,并观察鼓面上的塑料泡沫的振动情况。
图2-2-8
实验2:找一段橡皮筋,将其固定,把橡皮筋绷至合适的长度(如图乙所示),用不同的力拨动橡皮筋,观察橡皮筋的振动幅度,分析橡皮筋发出的声音大小与什么因素有关。
思考:
问题1:由实验1可知,敲鼓时用力的大小与塑料泡沫的振动幅度、鼓声大小之间的关系是什么
答:　敲鼓时用力越大,塑料泡沫的振动幅度越大,鼓声也越大　。
问题2:由实验2可知,固定橡皮筋长度的目的是什么 橡皮筋发出的声音大小与橡皮筋的振动幅度之间有什么关系
答:　固定橡皮筋长度,目的是使橡皮筋的发声频率不变,即音调不变;橡皮筋的振幅越大,发出声音的响度越大　。
学点3:音色
实验1:让一名同学用手帕蒙住眼睛,找几名同学喊蒙眼同学的名字,让他“听音辨人”。每个同学蒙眼一次,看谁辨得又快又准。
实验2:让一名同学用手帕蒙住眼睛,请三名同学分别用小提琴、口琴和二胡(如图2-2-9所示)演奏同一首乐曲,让其通过声音辨别乐器的种类。
图2-2-9
思考:
问题1:实验1中,蒙眼同学看不到其他同学也能凭声音辨出对方是谁,这是为什么
答:　不同人发声的音色不同,并且蒙眼同学熟悉他们的声音特征　。
问题2:不同乐器的材料和结构是否相同 演奏同一首乐曲时,发出的声音是否完全相同
答:　不同乐器的材料和结构不同,演奏同一首乐曲时,发出的声音不完全相同　。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)