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究竟是音调还是音色？ 湖北襄樊二十中学 李忠 441003 2006、11、物理新教材第一章声现象有这样一个问题：“买瓷碗时，人们常会敲一敲碗，通过声音来判断碗是否有破损。这个方法要应用了声音的什么特征？”一见这个问题，我们根据老经验不假思索地回答是根据“音色”，因为以前做过一个这样的题目：“鉴别碗的质量好坏是根据碗的音色。随后翻看教学参考书，答案却是：“根据碗的音色和音调的，主要是音调”，这不禁让我们大感意外，第一反应就是“教参一定是弄错了”。但随后冷静下来反思我们自己会不会弄错了。老师们围绕究竟是音色还是音调展开了激烈的探讨，感受到了新课程带来的挑战。首先我们在概念上仔细揣摩音调和音色有什么区别？查教师用书，音调是指声音频率的高低，频率高的音调高，频率低的则音调低。而音色较复杂，这是因为一般物体发声时往往会有多个频率的声音同时发出，其中频率最低的声音叫基音，它的频率就决定了物体所发声音的音调；其他频率声音的强度都比基音弱，频率都是基音的整数倍，我们把它们叫做泛音。从波形图中则可以清楚地看出不同音色声音的本质。由课本中的图135可以看出，音叉、钢琴和长笛的基频(振幅最大的振动的频率)相同，但是在基频的基础上还有一些附加的小的振动，这些小的振动和大的振动一同决定了声音的音色。单凭这比较抽象的概念还是难以解释清楚。我们不得不再去寻找证据：唐朝开元年间，洛阳有一个姓刘的和尚，他的房间内挂着一幅磬，有一天，刘和尚没有敲磬，磬却自动响起来了。这使他大为惊奇，他的一位好朋友曹绍夔精通音律，闻讯前来探望刘和尚。经过一番观察，他发现每当寺院里的钟响起来时，和尚房里的磬也跟着响了。丁是曹绍夔拿出刀来把磬磨去几处，从此以后就不再自鸣了。曹绍夔说：“这个磬的律跟你们钟楼里那口大钟的律正好相同。因此只要饭堂里的大钟一响，这个磬就跟着响起来。我用锉把磬锉了几下，它们的律就不相同了。所以撞那口大钟的时候，这个磬就不再跟着响了。”曹绍夔所说的“律”，是现在我们所说的乐器的“频率”。把磬锉了几下，就改变了磬的频率。磬的频率和大钟不相同了，就不会再跟大钟发生共鸣了。把大钟挫几下后可理解为大钟有些破损，会改变音调。所以，瓷碗有破损时，会造成缺一小块或一裂缝，结构会改变,因此,音色会不同。 而同时，因为碗原本振动的完整的圆轨也破坏了，振动的部分变长，带动了频率变慢，音调会降低，所:以利用音调为主，利用音色为辅。再譬如，两个原来能发生共振的音叉由于锈蚀或磕碰或刻画会造成频率的改变，不再发生共振。 在辨别不同的乐器时，我们主要是根据音色的不同来区分的，但在上面的问题中，坏碗由于内部损伤，其内部结构与好的不同，因此敲击时它所发出声音的音色和音调与好的都不相同，但最明显的是音调不同。因此，我们主要是根据碗的音调不同来判断他们好坏的。 新课程要求教师成为学者型教师，除了具有专门学科的知识和技能以及能力外，还应具有深厚的教育理论修养，广阔的教育前沿视野，敏感的教育问题意识，过硬的教育科研能力，需在长期的教学实践中不断探究，掌握科学研究的本领。判断一个碗的好坏，是音色还是音调？这个问题确实是一个难题。 人教版的两本书给出的答案是不一样的：教师用书说的是以音调和音色判断，且以音调为主。而学生用的学习手册中答案却是音色。 解决这个问题的办法只能用玩文字游戏的方法了：碗的好坏，可能有两种。一种是碗破了，当然是教参的答案了。另一种是碗做坏了，外形不规则，结构不一样了，判断方法当然是学习手册的答案。不好意思，我有一些不同意见。音调的不同我们比较好定量的判断，基本上比较频率的大小就行了。而音调好像没有定量判断地合适方法（泛音的数目、强弱？）。我一开始想能不能看波线偏离基音的程度用x2来定量，好像也不行。而查了一些资料，人耳的听觉对于泛音的频率、强弱、书目都很敏感（也没查到敏感到什么地步），所以对于音色的变化很容易察觉。至于到底一个碗来说能不能分辨，不知道。而对于音调，除了专业训练的音乐家，一般人只能区分1234567（专业的可以区分到半音或者四分之一，一般人差一点的恐怕还要再多），也就是音调变化相差30hz以上才能分辨出来。于是问题就变成一个破损的碗音调变化了多少，我们能不能分辨出来。理论上可以计算破碗的振动频率吗？我想比较难，那么有没有一个跟频率有关的固有长度呢（例如周长），可以直接推算碗的振动频率，这个恐怕很难找，甚至可能跟碗的裂缝的大小有关。如果研究清除了，出题的时候恐怕还要说清楚是“有一个大裂缝”的碗还是“看不见的裂缝”的碗了：）最好的办法是找一个音乐家，分别听一下两个碗的音调，如果差了几度，那我们就可以通过音调来判断，如果只差一两度，那恐怕一般人主要就不是靠这个判断的了。如果没有音乐家，还可以用电脑录下来，用专业的音频编辑软件处理一下。实际看看频率是怎么变化的。写的过程中突然想到，您还可以把泛音去掉，听听音调的变化，再把泛音一点点加上，看看哪个变化大。实际操作一下就有结果了：）期待您的继续研究。第一例， “生西瓜和熟西瓜是不同的两个声源、不同的陶瓷器皿，声源不同（要烧出能发出相同频率的陶瓷器来并不十分容易），正由于声源的不同，发出的声音的频率不同-音调不同” 二例， “人们在买陶瓷用品和西瓜时，习惯用手敲一敲，再用耳朵听一听，就能辨别陶瓷是否破损，西瓜是否熟透，这里是与音调有关还是与音色有关呢？我们听到的声音干差万别，除了强弱之外，还有更为重要的特征，即声音的音调高低和音色优劣我们总是把声波看成简单的正数波，它的频率，也就是音调是不变的日常生活中我们碰到的总是复杂的声音它是由很多很多，甚至无数不同频率的正弦波叠加在一起组成的，形成决定音色的频谱 不同成色的瓷器，不同熟度的西瓜，不仅频率不同，音色也不同。好的瓷器发声的频谱，谐波(泛音)是基波(基音)频率的整数倍，所