【新教材】教科版3.2探究乐音的特征 教学设计（表格式）

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3.2探究乐音的特征 教学设计
课题 3.2探究乐音的特征 单元 第三章 声的世界 学科 物理 年级 8
教材内容分析 本课时是教科版八年级上册第三章第二节的内容，属于“声现象”这一核心知识模块的重要组成部分。课程主要围绕乐音的三大特征——音调、响度和音色展开教学，通过生活中的实际例子感知声音的特点，结合实验探究以及波形图的分析等多种方式，帮助学生建立起“声音特性与声源振动规律”之间的内在联系，从而深化对声现象的理解。教材在内容编排上以乐器发声的差异为切入点，巧妙地引出了乐音的概念，使学生能够从熟悉的场景中进入学习状态。随后，通过一系列直观且有趣的实验，如使用橡皮筋、钢尺、音叉和鼓面等器材，分别探究音调与频率的关系、响度与振幅及距离之间的关联，引导学生从现象到本质逐步深入理解声音的特性。这些实验不仅增强了课堂的趣味性，还培养了学生的动手能力和科学探究精神。在完成基础知识的学习后，教材进一步结合波形图的分析以及生活中的实际应用（例如听诊器的工作原理、乐器发声的特点等），深化学生对音色的认知。同时，教材还补充了关于声音传播条件的相关实验，让学生了解声音传播所需的介质以及不同介质对声音传播的影响。这些内容不仅巩固了本节课的知识点，还为后续学习噪声控制、声学技术的实际应用等内容奠定了坚实的基础，体现了知识的连贯性和递进性。总之，本课时通过多角度的教学设计，将理论与实践相结合，既注重培养学生的科学思维能力，又紧密联系生活实际，激发学生的学习兴趣，使他们能够在轻松愉快的氛围中掌握声现象的核心知识。
2022新课标要求 2.3.1 了解声音的特性。了解现在技术中声学的一些应用。知道噪声的危害及控制方法。从具体内容来看，“了解声音的特性” 主要围绕音调、响度、音色三大维度展开。对于音调，学生需知道它由频率决定，频率越高音调越高，像钢尺伸出桌面长度不同振动频率不同、发出声音音调有差异的实验，就是理解这一特性的经典案例，同时要能结合生活中男低音与女高音的声音区别，将抽象的频率概念具象化。 响度的学习则聚焦于振幅与距离对声音强弱的影响，通过轻敲和重敲鼓面，观察鼓面上纸屑跳动幅度不同、听到声音响度不同的实验，学生可直观感知振幅的作用，还要明白离声源越远响度越小的生活常识，比如远处的雷声比近处的轻柔。 音色作为声音的 “身份标识”，是学生区分不同发声体的关键，课程标准要求学生了解音色由发声体的材料、结构等决定，比如能通过声音辨别不同乐器、不同人的说话声，这一特性的学习也为后续理解声音的应用奠定基础。
学习目标与核心素养 物理观念1.能区分乐音与噪声，明确乐音有音调、响度、音色三大特征；2.理解音调由频率决定、响度由振幅和距离决定、音色由发声体材料和结构决定，能解释生活中相关声音现象。科学思维1.通过分析实验数据，归纳声音特性与振动参数的规律；2.结合波形图对比，区分音调、响度、音色的波形差异，提升抽象思维能力。科学探究1.能完成 “探究音调与频率”“探究响度与振幅” 等实验，正确操作仪器，记录实验现象；2.体会转换法、控制变量法的应用。科学态度与责任1.感受声学知识在音乐、医疗等领域的应用，激发对物理的兴趣；2.培养严谨的实验态度，尊重实验数据，乐于合作交流。
学情分析 已有基础：学生们在此前的学习过程中，已经掌握了 “声音是由物体的振动所产生” 以及 “声音的传播必须依赖介质” 这两个基本的声学原理。在日常生活当中，他们能够凭借自身的感知能力分辨出声音存在的 “高低” 之分以及 “强弱” 的差异。而且，这些学生目前已经具备了初步进行实验操作的能力，并且在实验过程中可以对相关现象进行细致的观察。认知难点：在声学知识的学习中，存在一些较为抽象的概念，例如 “频率” 和 “振幅” 这样的物理量。由于它们是看不见、摸不着的，学生很难直接将这些抽象的物理量与实际声音中的 “音调” 和 “响度” 联系起来。另外，在对声音特性的理解上也存在一定的困难，比如音调和响度的区分，部分学生很容易将二者混淆，有些学生会错误地认为 “声音尖细” 就是响度大。方法应用：学生对于物理学中常用的研究方法，如转换法和控制变量法的理解还不够深入，同时在实际解决问题时对这两种方法的运用也还存在不足之处，这就需要教师在后续的教学过程中进一步引导学生去正确地理解和运用这些研究方法。学习优势：学生们对生活中常见的乐器、音乐等场景是比较熟悉的，这种熟悉感使得他们对声学知识的学习充满兴趣。并且他们乐于参与到各种与声学相关的实验操作当中去，所以通过直观的体验来突破声学知识学习中的难点是非常适合他们的教学方式。
重点 1. 乐音的三大特征（音调、响度、音色）的概念及影响因素；2. 实验探究音调与频率、响度与振幅的关系。
难点 1. 抽象物理量（频率、振幅）与声音特性（音调、响度）的关联；2. 波形图的分析（区分音调、响度、音色对应的波形差异）；3. 科学方法（转换法、控制变量法）在实验中的应用。
材料准备 1. 实验器材：探究音调：绷紧的粗细不同的橡皮筋、钢尺、256Hz 和 512Hz 音叉、示波器（或计算机波形软件）；探究响度：鼓（附鼓槌、纸屑）、音叉、细线、乒乓球、铁架台2. 多媒体资源：乐器发声视频、雷声远近音频、不同乐器（吉他、钢琴、萨克斯）C 调 1（do）的波形图。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1. 播放视频：展示笛子、古筝、大鼓、二胡演奏片段，引导学生观察 “不同乐器发声差异”；2. 提问引导：“为什么笛子声音清脆、大鼓声音浑厚？生活中还能听到哪些有差异的乐音（如鸟叫、老师讲课声）？这些差异由什么决定？”3. 明确概念：给出乐音定义（有规律、好听悦耳的声音），引出课题 —— 探究乐音的特征。 观看视频，聆听不同乐器发声，描述声音差异，结合生活实例思考声音差异的原因，记录乐音概念，明确本节课探究目标。 以生活中熟悉的乐器为切入点，激发学习兴趣；通过提问建立 “生活感知” 与 “物理探究” 的联系，自然引入课题。
讲授新课 一、探究音调1. 提出问题：“声音的高低（音调）与什么有关？”2. 实验探究：实验 1（橡皮筋）：引导学生控制橡皮筋松紧度相同，分别拨动粗细不同的橡皮筋，观察振动快慢，聆听音调差异，记录现象；实验 2（钢尺）：指导学生将钢尺紧按桌面，改变伸出长度，拨动钢尺，观察 “伸出越长，振动越慢” 的规律，归纳音调与振动快慢的关系；3. 概念建构：定义 “频率”（每秒振动次数），说明频率单位（Hz）；总结结论：频率越高，音调越高；结合实例（男低音频率低、女高音频率高）；4. 波形分析：用示波器展示 256Hz 和 512Hz 音叉的波形，对比 “低音调波形稀疏、高音调波形密集”，强化抽象认知。二、探究响度1. 提出问题：“声音的强弱（响度）与什么有关？”2. 实验探究：- 演示实验（鼓面）：轻敲、重敲鼓面，观察纸屑跳动幅度，对比响度差异，初步感知 “振幅越大，响度越大”；- 学生实验（音叉 + 乒乓球）：用细线悬挂乒乓球，轻敲、重敲音叉，观察乒乓球弹开幅度，记录现象；3. 概念建构：定义 “振幅”（振动时偏离原位置的最大距离）；补充影响因素：播放 “远近雷声” 音频，引导学生发现 “距离声源越远，响度越小”；4. 波形分析：展示不同响度音叉的波形图，对比 “响度大→振幅大→波形上下幅度大”。 三、探究音色1. 情境感知：播放《小星星》的钢琴、古筝演奏片段，提问 “音调、响度相同，为何能区分乐器？”2. 概念建构：- 定义音色（声音的 “特色”，由发声体材料、结构决定）；- 生活实例：“听声识人”“区分不同乐器”，说明音色的 “身份标识” 作用；3. 波形对比：展示吉他、钢琴、萨克斯 C 调 1（do）的波形图，引导学生发现 “疏密（音调）、幅度（响度）相同，波形形状不同（音色）”。 思考教师问题，提出猜想完成橡皮筋、钢尺实验，记录现象：- 细橡皮筋振动快→音调高，粗橡皮筋振动慢→音调低；- 钢尺伸出长→振动慢→音调低，伸出短→振动快→音调高； 理解频率概念，记忆 “频率越高，音调越高”，举例说明生活中的音调差异；观察波形图，对比高低音调的波形差异，记录结论。猜想响度的影响因素观察鼓面纸屑跳动，记录 “重敲→纸屑跳得高→响度大”；操作音叉实验，观察 “重敲音叉→乒乓球弹得远→响度大”，归纳 “振幅越大，响度越大”；聆听雷声音频，认同 “距离越远，响度越小”，观察波形图验证结论。聆听音乐片段，准确区分钢琴、古筝，思考 “音调、响度相同却能区分” 的原因；理解音色定义，举例说明生活中利用音色的场景；对比三种乐器的波形图，明确 “波形形状不同→音色不同”。 通过分层实验（先感知后抽象），突破 “频率、振幅” 的抽象难点；结合波形图，将 “不可见的振动” 转化为 “可见的图像”，提升学生抽象思维；学生亲自动手实验，培养操作能力和观察能力，体会科学方法（转换法、控制变量法）。
课堂练习 1.“高声呼叫”和“低声细语”，这里的“高”和“低”指的是（　　　） A.音调高低 B.响度大小 C.音色好坏 D.都不正确2.放声歌唱的男低音和为他轻声伴唱的女高音相比（　　） A.男低音音调较高，响度较大 B.男低音音调较低，响度较小 C.男低音音调较低，响度较大 D.男低音音调较高，响度较小3.如图所示，小明用筷子的一端捆上棉花蘸水后充当活塞，插入两端开口的塑料管中，做成“哨子”.吹奏乐曲时，用嘴吹管的上端，同时上下推拉活塞.推拉活塞主要是为了改变乐音的（　　） A.音调 B.响度 C.音色 D.振幅4.如图所示，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（　　） A.音调 B.振幅 C.音色 D.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
课堂小结
板书 3.2 探究乐音的特征一、乐音：有规律、悦耳的声音二、音调（声音的高低）1. 影响因素：频率（每秒振动次数，单位 Hz）2. 规律：频率越高，音调越高3. 实例：钢尺（伸短→快→高）、男低音（低频率）三、响度（声音的强弱）1. 影响因素：①振幅（振动最大距离）；②距离声源远近2. 规律：振幅越大→响度越大；距离越远→响度越小3. 实验：鼓面纸屑、音叉 + 乒乓球（转换法）四、音色（声音的特色）1. 影响因素：发声体材料、结构2. 实例：听声识人、区分乐器五、人耳听觉范围：20Hz~20000Hz（超声波 > 20000Hz，次声波 < 20Hz）
课外拓展/课外阅读内容 实践任务部分：仔细地观察自己家中的乐器，像吉他、钢琴这类拥有琴弦的乐器。深入地去分析琴弦的粗细程度、长度长短与所发出音调之间存在着怎样的关系，并且把自己在这个过程中的发现详细地记录下来。阅读资料部分：认真地阅读《听诊器的发明史》这一资料内容，通过阅读来全面了解声学技术在医疗领域当中有着哪些具体的应用情况，探索声学技术是如何在医疗实践中发挥重要作用的。趣味探究部分：使用手机下载名为“声音波形”的APP应用程序，然后利用这个软件录制自己以及家人的声音，之后对录制下来的这些声音的音色波形差异进行对比，观察不同人声音的波形特点，感受声音的奇妙之处。
特色资源分析和技术手段说明 特色资源方面，实验器材选取了诸如乒乓球、钢尺这类生活中常见的材料。这些材料的选用极大地降低了实验操作的难度，因为它们简单易得且操作方便，能够让学生们更加轻松地参与到实验当中，从而提高学生的参与度。多媒体资源则包含了乐器演奏视频、雷声音频以及波形图等丰富的内容。通过乐器演奏视频，学生可以直观地看到乐器发声时的状态；雷声音频能让学生切身感受雷声这种自然现象的声音特性；波形图则将抽象的声音以一种可视化的形式呈现出来，把那些难以理解的抽象知识变得直观明了，有助于突破学生在认知上的难点。在技术手段上，示波器（或者计算机波形软件）发挥着重要的作用。它可以清晰地展示声音的波形，借助这个工具，能够建立起“振动→波形→声音特性”之间的关联。这一关联的建立有助于学生深入理解声音产生的原理以及声音的各种特性是如何与振动和波形相对应的。另外，视频播放设备也是不可或缺的技术手段之一，它能够播放实验演示视频，例如抽气机抽去钟罩内空气的过程。由于受到实验条件或者安全等因素的限制，有些实验学生无法亲自进行操作，而通过视频播放设备播放这些实验演示视频，就可以有效地弥补这一缺憾，让学生全面了解实验过程及相关知识。
教学反思 成功之处：实验设计紧密贴合学生生活，例如橡皮筋、钢尺实验，充分激发了学生的参与热情，使他们能够直观地感受振动与声音之间的关系。通过结合波形图和生活实例，有效地攻克了“频率、振幅”等抽象概念的难点，大多数学生能够准确区分音调、响度和音色。改进方向：在探究音调的实验中，部分学生未能保持橡皮筋松紧度一致，从而导致实验现象出现偏差。因此，需要提前加强对“控制变量法”的指导。在波形图分析环节，仍有少数学生难以理解“疏密与频率”的关系，可增加“慢动作播放振动与波形对应过程”的动画，使内容更加直观易懂。后续计划：下节课可开展“噪声控制”的学习，通过对比乐音与噪声的差异，加深学生对声音特性的理解。同时，增加小组合作实验，如“制作简易乐器并调整音调”，以提升学生的实践创新能力。
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