《声音的特性》教案
何雅琪
一、教学目标
（一）知识与技能
1、了解声音的特性包括：音调、响度和音色；
2、知道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、不同的发声体发出的音色不同；
4、频率、振幅的波形，以及不同音色波形的区别。
（二）过程和方法
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、学习用科学探究的方法研究物理问题；
2、学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释具体问题；
3、培养学生合作学习的能力，初步的评估和听取反馈意见的意识。
（三）情感、态度与价值观
1、乐于探索自然现象和身边的物理道理，乐于参与观察、实验、探究活动
2、有主动与他人合作交流的愿望，敢于发表自己的见解
3、体会现实世界物理的发声是丰富多彩的，从而更加热爱世界，热爱科学
二、重点和难点
（一）重点：1、研究声音的音调、响度和音色各与什么因素有关
2、学习体会科学探究的方法
（二）难点：会分辨不同频率、幅度和音色的波形图
三、教学准备
1、“音调”的引入演示实验：古筝、非洲“巴林琴”、铁片琴、每位同学准备一把铁尺
2、“响度”的引入演示实验：铁架台、细线悬吊的乒乓球、音叉、敲锤
3、“音色”的引入演示实验：纸杯、棉线、水
四、教学过程
一、复习：声音的产生
师：上节课我们初步学习了声音的产生，那么同学们还记得，声音是怎么产生的吗？
生：振动
师：很好，声音是由物体的振动产生的，那么，声音又是怎样传播到我们耳朵里的呢？要通过什么？
生：声音要通过介质传播
师：很好，那么什么介质可以传播声音呢？
生：气体、液体、固体
师：真空可以传声吗？
生：不能
师：很好，大家对声音的产生和传播都有了基本的了解，那么，我们这节课来进一步学习第二节《声音的特性》
二、音调
【引入】：
师：同学们，我们先以热烈的掌声，欢迎来听课的老师，好吗？
生：（鼓掌）
师：大家的掌声都很热烈，很好，同学们想过吗，掌声里面也蕴含着丰富的物理知识，你们想一下，刚才的掌声是怎么发出来的？
生：手掌间的振动
师：对的，我们都知道了声音是通过物体的振动产生的，但是为什么我听到的掌声有大有小，每个人的掌声好像都不太一样呢？同样是振动，为什么会有区别？这就是我们今天这节课要讨论的问题——声音的特性
【进行新课】
师：大家喜欢听音乐吗？知道音乐是怎样产生的？乐器是怎样发出声音的吗？
我们先请胡潇桐同学给我们演奏一首古筝乐曲，在演奏的过程中，请同学们思考两个问题：1、乐器是通过什么物体振动发声的？
2、乐器发出的声音有什么特点？待会请同学来回答
师：我这里还有别的乐器，给同学们演奏一下，进一步思考以上提到的两个问题
用手指琴（卡林巴，非洲土著民常用的一种古老的乐器）演奏天空之城
用8音铁片琴演奏
师：大家觉得好听吗？这些都是小孩子玩的简单乐器，但是里面却蕴含着丰富的物理知识，有
哪位同学可以回答我之前的问题呢？这些乐器是怎样发声的？发出的声音有什么特点？
生：1、乐器是通过振动铁片/铝片/琴弦来发声；2、发出的声音有高低之分
师：很好，同样是物体振动发声，有些按键却发出了高音，有些按键发出了低音，各种不同的音调组成了一首悦耳的歌曲，音调是什么？有多少种音调？
生：do re mi fa so la xi do
师：那么，为什么这些乐器会发出不同音调的声音呢？和什么有关？我们注意观察铁片琴，有什么发现？
生：铁片的长度不一样，有长有短
师：对，我们发现长的音调比较低，短的音调比较高，这又是为什么呢？和声音的振动有什么关系？
生：议论
师：为了研究音调的高低和声音振动的关系，我们做一个小小的探究实验
大家拿出长尺，把长尺一边放在桌子边缘，露出较长的一段，用力按压一次，数一下它振动的次数，再把长尺缩进去一半，再按压一次，观察它振动的次数，分别记录下来
生：长的振动得次数多，短的振动的次数少
师：很好，我们把物体一秒钟振动的次数，叫做频率，单位是赫兹。
（PPT）
如果1秒振动10次，就是10hz，1秒振动100次，就是100hz……（强化理解）
好了，我们再回到乐器的问题上，我们可以知道，短的物体在同样时间内振动的次数比较多，所以它振动的频率较高，而它发出的是高音调，说明物体振动的频率与音调的高低有关，物体振动的频率越大，音调越高，相反，物体振动的频率越小，音调约低。
我这里有一把女生用的梳子，同学们观察下，它有什么特点？
生：一半密集，一半稀疏
师：大家可能都玩过梳子，我让它振动一下，它会发出声音吗？
生：会
师：那我们能够预测一下，两边声音一样吗？不一样的话那边音调高些？
生：密集的地方音调高，稀疏的地方音调低
师：为什么？
生：密集的地方振动（次数多）频率大，稀疏的地方振动（次数少）频率小
师：那我现在来实践一下，看看你们猜得对不对
（拨梳齿）
很好，大家猜对了，再次验证了音调高低和频率有关系。
频率在图像上怎么表示呢？
（打开audioscsi）在物理学上，振动的图像我们画成一个个规则的波形图，就像波浪一样，有波峰和波谷，一个波就代表着物体进行了一次振动。
我们使左声道发出500hz的声音，右声道发出1000hz的声音，观察波形
生：左声道波有5个，右声道波有10个
师：这是将波形缩小100倍的效果，左图说明1秒内产生了500个波，右图说明1秒内产生了
1000个波，而且右图的波形比左图的密集
我们人类能够听到的声音频率是有限的，在20hz到20000hz之间，超过20000hz我们就听不到了，叫做超声波，可是听不到不代表它不存在，比如蝙蝠就是通过发出超声波来定位飞行位置。
低于20hz叫做次声波，但是狗能够听到最低15hz，所以地震的时候狗等小动物会烦躁不安，而我们却毫不知情，就是因为它们听到了人类听不到的次声波。
（讲解34页小资料）
三、响度
【引入】：悄悄说话和大声说话有什么区别？为什么有些声音特别响，有些声音几乎听不到？声音的特性除了音调之外，还有响度，响度表示声音的强弱，大小，那么响度又由什么决定呢？我们做一下课本上的实验，实验过程中，注意观察：两次的敲击声音有什么区别？乒乓球弹开的幅度有什么变化？
（音叉弹乒乓球实验）
生：声音变大时，乒乓球弹开的幅度变大
师：是的，这说明声音大时，音叉的振动幅度变大。
物理学中用振幅来描述物体振动的幅度，振幅是振动时物体离开原来位置的幅度，物体振动的振幅越大，产生声音的响度越大（PPT）我们再来看看手中的直尺，让它露出桌边一定的长度，分别轻轻按压它，和用力按压它，观察尺子的振动有什么区别，响度和振幅有什么变化？
生：用力按压的振动振幅大，响度大
师：很好，这说明了振幅的大小和声音的响度密切相关，那么在图像上怎么表示呢？
（打开audioscsi）我们用频率500hz，把电压逐渐增大，发现波形有什么变化？响度呢？生：波形变高，变细，声音变大
师：另外，发生体距离的远近也跟响度的大小有关，距离发声体越远，响度越小，反之越大。
师：那么我们为了让声音变大，可以用什么方式呢？
我们做一个小实验。
（屡一下棉线）大家能听到声音吗？把棉线一端放到纸盒里，拉另一端，发出母鸡似的叫声，这是为什么？这个纸盒的作用是什么？
生：放大了声音
师：因为声音的传播方向是四面八方的，如果我们把这些声音集中起来，声音就会变大了，这个纸盒的作用原理就是把声音集中，还有喇叭能将声音放大，也是运用了这个道理。
同学们再想一下，我们没看到母鸡，为什么可以知道这是母鸡的叫声呢？
生：因为我们听过母鸡的叫声，觉得很像
师：很好，这说明不同物体发出的声音有它自己的特点，这就是音色不同。
四、音色
【引入】：我们刚才讲了声音的特性有音调、响度。
可是，不同的物体发出的声音，即使音调和响度相同，我们还是能够分辨出它们的不同，就像音乐课时，大家都唱同一首歌，但是谁唱
的老师一听就知道，这是为什么呢？
我们听一下这段录音，猜下里面有多少种动物的声音
生：有X种
师：我们是靠什么判断的？因为每个动物的音色不同，音色也是声音的特性之一，不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色也不同。
就像我们每个人的喉结、声带都长得不一样，所以我们说话或唱歌的声音都不一样，我们的声音都是独一无二的，与众不同的。
那么音色的波形是怎样的呢？
（打开coolpro）我们观察刚才各种动物声音的波形，发现什么特点？
生：波的形状不规则，都不一样
师：对，波的形状不同，说明它们的音色不同。
请一位男同学上来讲一句话：我叫xxx，来自初二x班
（学生参与，将声音录制入软件）
师：我通过计算机把这位同学的声音波形改变一下，大家看看有什么变化
生：变成了女孩子的声音
师：还能认出是他的声音吗？
生：不能
师：这就是变声器的原理，通过改变声音的波形，来改变物体的音色，这进一步说明了不同的音色，他的波形是不一样的。
好了，我们今天学习了声音的三个特性：我们现在进行一下总结：
声音有三个特性：音调、响度、音色，分别由频率、振幅和发声体的远近、发声体的结构所决定，频率又由振动的快慢决定，它的波形有疏密之分；振幅由振动的幅度决定，它的波形有高低之分。
这些知识让我们更进一步的了解到声音的奥秘，体会到了物理学的奥妙之处。