《探索尺子的音高变化》
教材分析及设计意图：
《探索尺子的音高变化》是《科学》四年级上册第三单元第四课。在前三课的学习中，学生已经探索了多种物体的振动情况，并研究了振动的幅度和振动的快慢问题。学生研究声音时，已经开始将听到的声音与看到的振动联系起来。在本课的活动中，学生将探索可以改变振动长度的物体——尺子的声音，为学生提供积极观察振动产生声音的机会。学生要将尺子与桌子边缘成垂直放置，然后用力弹压尺子。为了观察振动和声音的变化，学生可以改变尺子振动部分的长度。
经过前几课的学习，学生已经了解到物体的长短、大小、松紧的不同，会使物体发出声音的高低发生变化。本节课，学生将通过观察发现，伸出桌外的长度不同，尺子振动的频率不同，会使它发出声音的高低发生变化，这涉及到音高的本质的探索。
尺子可以发出两种完全不同的声音，一种是由尺子在桌子外的部分振动发出的，另一种是由尺子拍打桌子发出的。在让学生初学探索之后，要把他们的注意力集中到伸出桌面的那部分尺子的振动上去。
学生将会发现，尺子振动的频率受尺子伸出桌子外的那部分长度的影响。他们还将观察到，改变这部分尺子的长度会引起音高的变化：越长音高越低，越短音高越高。
教学目标：
1.科学概念：
（1）让学生知道尺子振动的频率受尺子延伸到桌子外的那部分长度的影响。这部分的长度会引起音高的变化：尺子伸出桌面越长音高越低，越短音高越高。
（2）音高越低振动越慢，越高振动越快。
2.过程与方法：
（1）学生通过实验探索和描述尺子伸出桌外不同长度在振动时发出的声音的音高变化情况。
（2）画音高变化的柱状图，通过柱状图的分析，将尺子不同长度的振动与其声音联系起来。
3.情感、态度、价值观：
养成细致观察、乐于动脑、善于合作的习惯。
教学重点：
让学生通过实验探究尺子音高变化，认识尺子伸出桌子外的那部分长度的变化能引起音高的变化，伸出桌面越长音高越低、越短音高越高。
教学难点：
能通过柱状图分析出尺子不同长度的振动引起音高变化的规律。
教学准备：
每小组1把钢尺或塑料尺，几本厚书，2张“振动的尺子——我能听到和看到的”活动记录单，1张“我们的观察柱状图”。
教学过程：
一、复习旧知，引入新课
1．（出示尺子）上一节课，我们是怎样让尺子发出声音的呢？
(生演示，提示学生要压紧尺子，尺子碰到桌子的声音不是尺子振动时发出的声音。)
2．（ppt2）尺子振动时就会发出声音，对于声音的音高，你们知道了哪些知识？
（预设：a、声音的高低可以用音高来描述，音高是描述物体振动快慢的一个量。b、物体振动的越快发出的声音就越高，物体振动的越慢发出的声音就越低。）
3．上节课的研究中我们已经知道了尺子振动幅度与音量之间的关系，那么，同学们，尺子振动时发出声音的音高会发生变化吗？这节课我们就用尺子来继续探索音高的秘密。板书课题：探索尺子的音高变化。
二、探究与验证
1.初步体验，感知猜测。
（1）我们先来做个小游戏：（ppt3）给你们一把尺子，用手压紧它，试着用相同的力去拨动尺子，想办法让它发出高低不同的声音，看看你有些什么发现。（生分组实验。）
（2）交流：请同学们来说一说你们是怎么完成这个游戏的？
（可以把尺子放在桌子上，然后改变尺子伸出桌面的长度，就可以使尺子发出高低不同的声音。）
（3）同学们都认为尺子伸出桌面的长度不同时与它产生的音高会不同吗？（是的）那么，（ppt4）你认为尺子伸出桌面长度的变化和它产生的音高与它振动的频率之间是怎样的规律？
（预设：a，尺子伸出桌面长一些时，振动的慢，发出的声音高；尺子伸出桌面短一些时，振动的快，发出的声音低。b，尺子伸出桌面长一些时，振动的慢，发出的声音低；尺子伸出桌面短一些时，振动的快，发出的声音低……）
（4）尺子伸出桌面的长度真的与音高之间有关系吗？，同学们，科学结论的得出是要有理有据的，你们能够提供一定的数据来说明这个问题吗？
（5）那我们能研究清楚这个问题吗？接下去我们就来更加仔细地研究一下。
2.设计实验，深入探究。
（1）确定实验方法。
以小组为单位，制定一个简单的研究方案：确定钢尺伸出桌面的长度的变化。想一想，你想用什么方法去验证，并找出它的规律？（用书压紧桌上的那部分尺子，依次调整尺子伸出桌面的长度，拨动尺子，听听发音的高低有什么变化。）
为了确保实验成功，我们还要注意些什么呢？交流后教师适时提出相关要求：（ppt5）
①压紧尺子，不要让尺子敲击桌面发出声音。
②按照尺子振动部分长度的变化顺序依次进行实验。确定尺子伸出的长度分别为6、8、10、12cm
师生讨论：根据尺子的特点我们选取哪几个长度比较合适？尺子长度变化很小行不行？只选两个长度好不好？为什么？
③同一种长度的实验要多做几次，并仔细观察尺子振动频率和音高变化。
师生讨论：实验时，尺子不同的音高怎么表示？振动的频率怎么表示呢？
（音高确定为：高、较高、较低、低；振动快慢确定为：快、较快、较慢、慢来表示。）
④反复实验的基础上进行比较，最后再完成实验记录单（ppt6）。
⑤注意分工合作，实验中一定要保持安静。
（2）分组实验。
老师发放实验记录单，简介实验记录单的用法：首先对尺子伸出桌面的长度不同，发出的音高进行再次详细预测，四个等级可以用高、较高、较低、低，然后通过实验把结果填入“我听到的音高”一栏。（小组合作实验）
（3）实验差不多结束时，教师出示音高变化柱状图（ppt7）。
问：可以对实验现象中的音高变化整理成柱状图吗？各个小组根据实验数据，对应尺子伸出桌面的长度，把音高达到的高度以下涂上颜色，制成柱状图。并对照柱状图和实验记录单，分析尺子伸出桌面的长度与它音高变化以及振动频率之间的规律。
（2分钟，整理一下你的实验记录单，根据记录单完成柱状图（ppt8）。）
（4）交流实验发现。（ppt9）
当我们听到音高变化时，尺子伸出桌面长度有什么变化？看到尺子的振动快慢有什么变化？
（5）师生共同得出实验结论：（板书）
尺子伸出桌面的长度长，发出的声音_ _低 振动 慢
尺子伸出桌面的长度短，发出的声音_ _高 振动 快
三、回顾解释，拓展延伸
1.（出示八音铁板琴）（ppt10）老师这里有一种小乐器，叫做八音铁板琴，主要由8块小钢块组成，大家观察一下，这些钢块有什么不同之处？
2．猜测一下，在敲击它们时，哪块钢块上发出的声音最高，哪根钢条发出的声音最低，为什么？
（预设：短钢条发出的声音最高，长钢条发出的声音最低。因为我们认为只要是同一种物体，伸出桌面长度长短之外的其他方面条件都相同，那么它越短，发出的声音就越高；它越长，发出的声音就越低。）
3．发放材料，各个小组验证自己的猜测。
4．介绍不同的声音如用锯子作琴。
谈话：你觉得这些方式是怎么控制音高的变化的？
（预设：改变锯子的形状可以改变振动的频率，从而改变声音的高低。）
四、总结
1．通过今天的学习，我们找到了物体与它的音高以及物体振动快慢之间的关系了吗？
2．我们已经知道物体音高变化与物体的振动频率之间的关系，并且今天我们再次用实验数据进行了验证，那么，音量的变化与物体振动幅度大小的关系，我们能在课后设计相关实验进行证明吗？
五、作业
1．根据下面每幅图所提供的从“1”到“8”的顺序，用“高→低”或“低→高”来表示声音的变化规律。（ppt12）
按顺序拨动长短不同的琴弦，声音变化规律是： 。
按顺序敲击大小不同的金属条，声音变化规律是： 。
2．请将实验的现象和听到的结果用线连接起来。（ppt13）
拨动拉得较紧的橡皮筋 听到的声音高
拨动拉得较松的橡皮筋 听到的声音低
用力弹拨伸出桌面10厘米的尺子 听到的声音强
轻轻弹拨伸出桌面10厘米的尺子 听到的声音弱
【附】观察记录表格
振动尺子——我能听到和看到的
尺子伸出桌面的长度(厘米)
我想到的
我听到的
我看到的
音高的变化
顺序
音高
振动的快慢
音高
振动的快慢
板书设计：
探索尺子的音高变化
伸出长，音高_ ___，振动__ _ _
伸出短，音高___ __, 振动__ __
教学反思：
本节课研究的是“探索尺子音高变化”，是一节典型的探究课。这是在学生了解到物体的长短、大小、松紧的不同，使物体发生声音高低变化的基础上，通过尺子的实验发现音高的本质。但是前面的学习，学生对振动幅度和振动频率这两个概念掌握的并不牢固，而且，在前面的教学也发现，学生很容易把音量和音高两个概念混淆。本节课学生将进一步认识音高这个概念，并通过实验探究，观察发现伸出桌外的长度不同，尺子振动的频率不同，会使它发出声音的高低发生变化。“音高”的探索对于四年级的学生是一个有难度的问题，为此，根据学生的已有的认知情况，设计有层次的符合学生认知特点的活动，来完成本课的教学任务。
在教学活动中，教师要重点指导学生反复进行控制变量的实验，引导学生在观察和实验的过程中做好记录，引导学生用准确、恰当的词语描述观察到的现象，引导学生对实验数据进行收集、整理、加工、分析。
课件13张PPT。探索尺子的音高变化
小学科学（教科版）四年级上册第四单元第4课探索尺子的音高变化思考：尺子伸出桌面长度的变化和它产生的音高与它振动的频率之间是怎样的规律？ 小游戏：给你们一把尺子，用手压紧它，试着用相同的力去拨动尺子，想办法让它发出高低不同的声音，看看你有些什么发现。
探索尺子的音高变化先将尺子伸出6cm,拨动尺子，将尺子伸出8cm，将尺子伸出10cm，将尺子伸出12cm，都用相同的力拨动，仔细观察尺子振动的快慢和声音的高低。尺子尺子伸出桌面越长，振动慢，音高就低；反之，则越高。尺子伸出桌面长短与它发出声音高低及振动频率有什么关系？温馨提示（1）压紧尺子，不要让尺子敲击桌面发出声音。
（2）按照尺子振动部分长度的变化顺序依次进行实验。确定尺子伸出的长度分别为6、8、10、12cm
（3）同一种长度的实验要多做几次，并仔细观察尺子振动频率和音高变化。
（4）反复实验的基础上进行比较，最后再完成实验记录单。
（5）注意分工合作，实验中一定要保持安静。振动尺子——我能听到和看到的尺子伸出桌面的长度（厘米）我的预测音高振动快慢我听到的音高我看到的振动快慢音高的变化顺序6cm8cm10cm12cm提示：
音高用高、较高、较低、低来描述，振动快慢用快、较快、较慢、慢来描述。高较高较低低快较快较慢慢音高由高变低高较高较低低8cm12cm16cm20cm音高变化柱状图高较高较低低8cm12cm16cm20cm音高变化柱状图探索尺子的音高变化先将尺子伸出6cm,拨动尺子，将尺子伸出8cm，将尺子伸出10cm，将尺子伸出12cm，都用相同的力拨动，仔细观察尺子振动的快慢和声音的高低。尺子尺子伸出桌面越长，振动慢，音高就低；反之，则越高。尺子伸出桌面长短与它发出声音高低及振动频率有什么关系？尺子伸出桌面越长，振动越慢，音高就低；反之，尺子伸出桌面越短，振动越快，音高就越低。低高八音铁板琴按顺序敲击大小不同的金属条，声音变化规律是： 。根据下面每幅图所提供的从“1”到“8”的顺序，用“高→低”或“低→高”来表示声音的变化规律。按顺序拨动长短不同的琴弦，声音变化规律是： 。 高→低低→高请将实验的现象和听到的结果用线连接起来
拨动拉得较紧的橡皮筋 听到的声音高
拨动拉得较松的橡皮筋 听到的声音低
用力弹拨伸出桌面10厘米的尺子 听到的声音强
轻轻弹拨伸出桌面10厘米的尺子 听到的声音弱 谢谢观赏!
