1.3声音的特性与应用（第1课时）（教学设计）--浙教版（2024）科学八年级上册

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1.3.1 声音的特性与应用（第1课时）（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 1.3.1 声音的特性与应用
教学 目标 科学观念:了解声音的特性及影响因素；知道音调与频率的关系，建立正确的科学观念 科学思维:通过实验观察声音特性，建立“频率→音调”“振幅→响度”的科学思维 探索实践:能设计实验探究音调与频率、响度与振幅的关系 态度责任:激发学习声音特性的热情和兴趣，保持对声音现象的好奇心，积极参与实验，严谨记录数据，尊重事实
教学 重难点 重点： 声音的特性 难点： 声音的特性影响因素、声音特性的区别
学情 分析 本节内容选自浙教版八上第一章第3节第1课时。学生在日常生活中对声音现象有着丰富的感性认识，例如能区分不同乐器的声音、感受到声音的大小差异等这为学习声音的特性奠定了一定的认知基础。在之前的科学学习中，他们已经接触过一些简单的物理概念和实验探究方法，具备了初步的观察能力和动手操作能力，能够进行基础的实验操作和现象观察。然而，声音的特性涉及到频率、振幅等较为抽象的物理概念，对于初中生而言，理解这些概念存在一定难度，尤其是频率与音调、振幅与响度之间的定量关系，需要学生从具体的现象中进行抽象概括，这对他们的逻辑思维能力提出了较高要求。同时，在实际生活中，声音的各种特性往往相互交织，学生在辨别音调、响度和音色时容易混淆，准确区分不同声音特性并解释相关现象存在困难。此外，虽然学生对实验探究充满兴趣，但在实验设计和实施过程中，如何运用控制变量法进行科学探究，部分学生可能还不够熟练，需要教师进一步引导和强化训练。并且，班级学生个体之间在知识接受能力、学习习惯和学习兴趣等方面存在差异，教学中需兼顾不同层次学生的需求，确保每个学生都能在原有基础上有所收获。
教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等
教学过程
教师活动 设计意图
新 课 导 入 悠扬、悦耳的歌声，使人们感到心情愉悦。尖锐的汽笛声，嘈杂的机器轰隆声，会让人焦躁不安。这些声音有什么不同 不同的声音为什么会对人产生不同的影响 通过播放悠扬歌声、尖锐汽笛声和飞机轰隆声的音频，引导学生思考不同声音对人的不同影响，激发学习兴趣，建立生活经验与科学问题的联系。
新 知 讲 授 一、声音的特性——音调 1.音调 人们能够听到的各种声音，有的听起来声音尖锐，即调子高，有的听起来声音低沉，即调子低。声音的高低叫作音调(pitch)。音调的高低与什么因素有关呢 将一把钢尺压紧在桌面上，用手拨动其伸出桌外的一端。改变钢尺伸出桌面的长度，重复上述实验。 仔细观察钢尺的振动快慢，听听它发出的声音，你发现了什么 钢尺伸出不同的长度，发出的声音有什么不同 1.取一套音叉。音叉上的数据表示该音叉所产生的声音的频率。敲击不同的音叉会产生不同频率的声音。听一听，音叉发出的声音音调的高低。 2.把音叉发出的声音信号输入计算机，观察声音的波形，比较不同音叉发出的声音的波形有什么不同。 声音的频率越高，波形就越密集；声音的频率越低，波形就越稀疏。 唱歌或演奏乐器时，需要经常改变音调。唱歌时，肺部的空气向上流过气管，使声带产生振动，形成声波，发出声音。当演唱不同的音符时，人需要通过喉部的肌肉来改变声带振动的频率，从而产生高低不同的音调。 一般来说，儿童说话的音调比成年人高，成年女性的音调比成年男性高。人的发声频率大约在85Hz到1100Hz之间。人唱歌时，C调“1”(“do”)的频率是262Hz,D调“1”("do")的频率是294Hz。 一只蜜蜂飞过耳边时，我们能听到它飞翔时所发出的声音。可是一只蝴蝶飞过耳边时，我们却听不见。这是为什么 因为人的听觉频率范围是20～20000Hz,蝴蝶飞翔时每秒振翅六次左右，振动频率约为6Hz,小于20 Hz,不在人的听觉频率范围内，所以 我们听不见蝴蝶飞过的声音；而蜜蜂飞翔时每秒振翅300～400次，振动 频率为300～400Hz,在人的听觉频率范围内，所以我们能够听见蜜蜂飞 翔的声音。 超声波与次声波 ①人耳的听觉范围：人对高音和低音的听觉有一定的限度，多数人能够听到的声音频率范围为20～20000Hz。 ②超声波：高于20000Hz的声波叫作超声波。 ③次声波：低于20Hz的声波叫作次声波。 ④动物的听觉范围通常与人很不相同。大多数哺乳动物能听到的声音的频率比人类高得多。如图列出了人和一些动物能够听到和发出的声音频率范围。 动物的听觉范围通常与人很不相同。大多数哺乳动物能听到比人类高得多的频率的声音。表1.3-1列出了人和一些动物能够听到和发出的声音频率范围。 例题:如图甲，大一点的编钟发出声音的音调一般都比较 (选填“高”或“低”),这是因为大一点的编钟振动得比较 (选填“快”或“慢”)。如图乙，手指润湿后摩擦杯口，杯子振动发声，再加入一定的水，所发出声音的音调会 (选填“升高”或“降低”)。 解析“大一点的编钟质量大，不容易振动，振动得较慢，频率较低，所以大一点的编钟发出声音的音调一般都比较低；手指润湿后摩擦杯口，杯子振动发声，再加入一定的水，杯子和水的质量变大，振动变慢，频率降低，所发出声音的音调会降低。 答案：低 慢 降低 二、声音的特性——响度 2.响度 （1）定义:声音的强弱可用响度来衡量。越用力击鼓,听到的鼓声越响亮,响度就越大。响度是人们对声音强弱的主观感觉。 生活中声音的“高”与“低” 日常用语中所说的声音的“高”“低”有时指的是音调,有时指的是响度。例如“高音我唱不上去”“低音我唱不下来”里的“高”“低”指的是音调，而“引吭高歌”“低声细语”里的“高”“低”指的是响度。 1.如图1.3-5所示，将乒乓球用细线悬吊起来，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。 2.再敲击音叉使其发出不同响度的声音，重做上面的实验。从观察到的现象，能否发现响度与什么因素有关 3.在距离音又较近处与较远处听音叉发出声音，听到的声音强弱有什么不同 能发现响度与什么因素有关 对于同一声源发出的声音,其响度与声源的振动幅度有关，人听到的声音的响度也与人距离声源的远近有关。声源的振动幅度越大,声音的响度越大;距离声源越远,声波散播开来,声音就越分散,听到的声音的响度也就越小 对于同一声源发出的声音，其响度与声源的振动幅度有关，也与人距离声源的远近有关。声源的振动幅度越大，声音的响度越大；距离声源越远，声波散播开来，声音就越分散，声音的响度也就越小，如图1.3-6所示。 科学上，人们通常用分贝作为单位来计量声音的强弱。分贝的符号为dB。 0dB是人刚能听到的最微弱的声音，30~40dB是较为安静的环境，70dB的声音会干扰人们谈话、影响工作效率，长时间处于大于100dB的环境中对耳的听力会造成损伤，大于120dB的声音则会导致耳疼痛，甚至会造成永久性听觉障碍而听不到任何声音。 为了保护人们的听力，声音不能超过90dB;为了保证工作和学习.声音不能超过70dB;为了保证休息和睡眠，声音不能超过50dB。在嘈杂的环境中工作的人们，应戴上听力防护设备。 三、声音的特性——音色 3.音色 在许多同学同时讲话时，即使没有看到人，我们也可以分辨出那名同学的声音。 不同的乐器同时演奏时，即使它们发出的响度与音调相同，仅凭听觉我们也可以把它们区分开来。这表明声音还有一个十分重要的特性，那就是音色(musicalquality)。音色反映了声音的品质与特色。 3.音色 （1）音 色：反映声音的品质与特色，可用于辨别不同物体发出的声音。 （2）影响音色的因素：发声体的材料、结构。 （3）音色与波形 音色的不同反映到波形图上就是波的形状不同，如图是不同乐器发 出的音调相同的声音的波形，如都发出C 调的“1”(do) 的波形图。 人们常常将音调、响度和音色叫作声音的三要素。 辨析比较 声音的高低声音的强弱声音的品质和特色发声体振动的频率发声体的振幅及距 离发声体的远近发声体的材料、 结构音调高：声音清 脆、尖细，如女生 的尖叫声。 音调低：声音低 沉，如牛的叫声响度大：“震耳欲 聋”。 响度小：“轻声细语”不同声源发出的声音，即使音调、响度相同，听起 来也有差异
乐器的音调 各种乐器看上去千差万别，演奏方式也各不相同，但它们的工作原理都是一样的：通过振动发出声音。乐器可以分为三种主要的类型：弦乐器、管乐器和打击乐器。 弦乐器：像吉他、二胡、小提琴等弦乐器都是通过弦的振动而发声的。短而细的弦振动的频率高，发出声音的音调就高；长而粗的弦振动的频率低，发出声音的音调就低。演奏者演奏时，通过手指在弦上不同位置的按压来改变弦振动的频率，从而改变音调高低。弦的振动幅度越大，发出的声音越响。 管乐器：有铜管乐器和木管乐器之分。如小号和长号等铜管乐器，演奏者对着乐器的吹口吹气，使乐器内空气柱振动，通过按压活辩或移动拉管来调整空气柱的长度，从而改变乐器发出声音的音调。长笛等木管乐器，演奏时管中的空气柱会发生振动而发声，演奏者通过堵住和放开特定的音孔改变空气柱的长度，从而使长笛产生不同的音调。空气柱越长，音调就越低。 打击乐器：如鼓、锣等打击乐器受到打击时发生振动而产生声音。鼓皮张得越紧，鼓面会振动得越快，音调就越高。击鼓的力量越大，鼓皮振动的幅度就越大，声音就越响亮。 例题:在旅游景区，导游常利用扩音器进行讲解，如图所示，关于扩音器的作用，以下说法正确的是 ( ) A.提高声音的音调 B.增大声音的响度 C.改变声音的音色 D.改变声音的传播速度 解析扩音器把音量放大了，即声音经过扩音器后响度变大，故B正确 。 答案：B 通过男高音与男低音的对比，直观展示音调高低差异，帮助学生建立"声音高低"的初步概念。 设计钢尺振动实验，引导学生观察振动快慢与音调高低的关系，培养实验观察能力和科学思维。 通过频率定义与单位说明，将抽象概念具体化，帮助学生理解音调与振动频率的关系。 介绍人耳听觉范围及超声波、次声波概念，拓展学生知识视野，联系生活实际 明确区分日常用语中"声音高、低"与科学概念中"音调、响度"的差异，纠正常见认知误区。 设计乒乓球与音叉实验，引导学生观察振幅与响度的关系，培养实验探究能力。 通过实验现象归纳响度与振幅、距离的关系，帮助学生建立科学认知。 介绍分贝单位及其在生活中的应用，引导学生关注声音强弱的量化表示。 结合生活实际，说明不同分贝声音对听力的影响，培养健康意识和科学态度。 通过"不同人说话、不同乐器演奏"的实例，引出音色概念，帮助学生理解声音品质与特色的差异。 明确音色受发声体材料、结构影响，引导学生建立科学认知。 通过不同乐器音调相同声音的波形对比，直观展示音色差异，强化"音色反映声音品质"的概念。 通过表格对比音调、响度、音色的定义、影响因素和听觉表现，帮助学生系统理解声音三要素的区别。 简述弦乐器、管乐器、打击乐器的发声原理，将声音特性与乐器知识联系起来，拓展学生视野。
课 堂 练 习 【典例1】 人工智能技术的不断发展，聊天机器人成为了一个备受瞩目的领域。在这个领域中，宇树科技凭借其卓越的性能和广泛的应用场景，成为了受欢迎的聊天机器人之一。如图是工程师聆听机器人唱歌表演的场景，下列说法正确的是（　） A．机器人“高歌一曲”中的“高”是指音调高 B．机器人的歌声是通过空气传入工程师耳朵的 C．机器人的歌声不是振动产生的 D．歌声在各种介质中的传播速度均为340m/s 解：A、机器人“高歌一曲”中的“高”是指响度大，故A错误； B、机器人的歌声是通过空气传入工程师耳朵的，故B正确； C、机器人的歌声是由扬声器振动产生的，故C错误； D、声音在15℃空气中的传播速度是340m/s,故D错误。 故选：B。 【典例2】如图是某地颇具特色的“音乐公路”。路面上分布着许多横向凹槽，每个凹槽的间距不同，汽车驶过时会改变槽内空气的振动频率，从而改变声音的（　　） A．响度 B．音调 C．音色 D．音量 解：物体振动的频率决定音调，路面上凹槽之间的间距不同，汽车经过时槽内空气振动的频率就不同，发出声音的音调也就不同。 故选：B。 【典例3】有些老师上课时使用便携扩音设备，使声音更加宏亮，这是为了增大声音的（　　） A．音调 B．音色 C．频率 D．响度 【解答】 解：老师使用扩音设备后，学生感到声音的强度增大，听的更为清楚，所以这样做的目的是为了增大声音的响度； 故选：D。 【典例4】手机具有录音和显示波形的功能。将一乒乓球从一定高度由静止释放，利用手机记录下乒乓球碰撞桌面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示，据此分析（　　） A．每次发声的时间间隔相等 B．声音是桌面的振动产生的 C．声音是在耳蜗处形成听觉 D．听到声音的响度越来越大 解：解：A．声音的传播需要介质，鼓声通过空气传入观众耳朵的，故A不正确； B．一切发声体都在振动，鼓面上水花四溅是因为鼓面在振动，故B不正确； C．大小不同的力敲击鼓面，鼓面的振幅不同，改变了鼓声的响度，故C正确； D．鼓声与其他乐器的结构、材料不同，故声音音色不同，故D不正确。 故选：C。 【典例5】如果小号和单簧管发出的声音的音调和响度都相同，那么你能通过声音的什么特性来区别它们？ 【解答】 答：不同乐器的材料和结构不同，产生的音色会不同，我们是靠音色来辨别乐器的种类。
课 堂 小 结 一、声波 理解声波 类比水波：声波与水波类似，声音以波的形式传播，呈现疏密相间的波动特性。 传递能量：声波传递的是能量（如振动能量），而非物质本身。 声音传播的快慢 介质影响：声音在不同介质中的传播速度不同，规律为 固体 > 液体 > 气体（v固>v液>v气v固 >v液 >v气 ）。 温度影响：在空气中，声速随温度升高而增大。标准条件（15℃）下，声速为 340 m/s。 二、听觉的形成 耳的结构 外耳耳郭：收集声波。 外耳道：传导声波至鼓膜。 中耳鼓膜：声波引起鼓膜振动。 鼓室与听小骨：放大振动并传递至耳蜗。 咽鼓管：平衡鼓膜内外气压。 内耳前庭与半规管：感知头部位置变化（维持平衡）。 耳蜗：含听觉感受器，将振动转化为神经信号。 听觉的形成过程 声波传导路径：声波 → 耳郭收集 → 外耳道传导 → 鼓膜振动。 鼓膜振动 → 听小骨放大 → 传递至耳蜗。 耳蜗感受器 → 转化为神经信号 → 听觉神经传递至大脑 → 形成听觉。
板 书 设 计
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