2.2声音的特性

1、2.2 声音的特性教学目标知识与技能：1. 了解声音的特性。2. 知道乐音的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. 不同发声体发出乐音的音色不同。过程与方法：4. 通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”，进一步了解物理学研究问题的方法。5. 培养学生科学探究的能力。情感、态度与价值观：6. 体会现实世界物体的发声是丰富多彩的，培养学生更加热爱世界、热爱科学的品质。7. 培养学生联系生活、生产和科学技术的意识。教学重点：音调、响度、音色的概念及其相关因素。教学难点：探究决定音调、响度的因素。教学方法：探究法、演示法。教学用具：钢尺（若干） 、示波器、音叉、乒乓

2、球（系有细绳） 、铁支架、口琴、笛子、小提琴、录音磁带、录音机教学过程一、引入： 学生倾听声音 , 感觉不同。提问：这两段音乐中的声音有什么区别？二、授新：1声音的特性：学生讨论刚才的两段乐曲有什么区别。学生分组发言： 声音时大时小 （时强时弱 ），大小 （强弱）有差别； 声音的高低 （调子 ）有差别； 不同乐器演奏出的声音不一样。师小结：声是由物体的振动产生的。物体发出的声音必然与物体的振动有联系，那么物体 的振动有哪些特点呢 ?物体振动的快慢、幅度和不同物体振动的方式不同。那么声音的这些不同特点与振动的这些不同点之间有什么联系呢 ? 下面让我们一起探究。2. 音调：我们接触到的声音各种各样

3、，有的听起来音调高，有的听起来音调低。 下面我们来感受一下音调不同的声音。学生听琴声，感受音调的高低。探究：音调的高低与什么因素有关演示实验：将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同 时注意钢尺振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，再拨动。注意使钢尺两次的振动幅度大致相 同。比较两种情况下尺振动的快慢和发声的音调。实验表明：物体振动得快，发出的音调就高，振动得慢，发出的音调就低。频率：物体振动的快慢用频率来表示。频率就是物体每秒内振动的次数，单位是赫兹（Hz）,简称赫。如：物体在 1s 的时间里如果振动 100 次,频率就是 100Hz。再如：蝴蝶翅膀每秒钟振动约

4、5次, 则蝴蝶发声的频率是 。音调的高低与频率有关：频率高音调就高，听起来尖细；频率低音调就低，听起来低沉。超声波：高于 20 000 Hz 的声音。超声波特点：能量大,沿直线传播。次声波：低于 20 Hz的声音。次声波（又叫亚声波，大致范围：10-420 Hz ）产生于火山爆发、地震、极光、海啸、台风、雷暴、龙卷风等自然灾害和核爆炸、火箭发射、化学爆炸、机 器工作时也能产生次声波,次声波对人体有一定的危害。次声波特点：传播的距离远,而且不容易被吸收。 这两种声音,人是听不到的。却可能在猫、狗等动物的听觉范围内,所以有些灾难发生前, 在人类毫无察觉时,猫、狗就已经警觉地听到了。音调与波形：演示

5、：把话筒连到示波器上。请同学用口琴先对着话筒吹 “dou”音，观察示波器显示的波形； 再对着话筒吹“ re ”音,观察示波器显示的波形。比较低音调与高音调的波形有何不同。学生活动：在纸上画出你看到的两次波形图（低音形状疏松,高音形状紧密）。演示：请同学用口琴先对着话筒，观察示波器显示的波形；再对着话筒轻轻吹“te ”音，观察示波器显示的波形。提问：我们知道蝴蝶飞来飞去,靠的是翅膀的振动,蜜蜂、蚊子也是,但我们听得见蜜蜂、 蚊子的嗡嗡声,却听不见蝴蝶的声音,你知道这是为什么吗？读图：请同学们读课本动物发声和听声的频率图。老师提供数据：蝴蝶翅膀振动频率 56 Hz，蜜蜂、蚊子翅膀振动频率 4006

6、00 Hz。 学生回答 : 蝴蝶翅膀振动频率不在人耳听觉范围内,而蜜蜂、蚊子翅膀振动频率正好处在人 耳听觉范围内。所以我们听得到蜜蜂、蚊子的嗡嗡声,却听不见蝴蝶的声音。有经验的养蜂员根据蜜蜂的嗡嗡声, 就可以知道它们是飞出来采蜜, 还是采好了蜜飞回蜂房。 因为蜜蜂在不带花蜜时,翅膀每秒钟振动约 440 次,而带花蜜时发出的音调低些。提问：为什么有些声音在人们毫无察觉时,猫、狗就已经警觉地听到了？ 大多数人能听到的频率范围： 20 Hz20 000 Hz （其中最敏感的频率是 3 000 Hz ；老年人的 听觉会衰退； 20 Hz 是听觉下限 20 000 Hz 是听觉上限） 。人的歌唱声约为男

7、低音的 60 Hz到女高音的2 500 Hz,通常男子说话声的频率为 95142 Hz, 而女子说话声的频率为 272553 Hz。所以说女子声音的音调比男子的高，也就是通常所说的女 子声音比男子的尖。3. 响度：乐音有音调高低的不同，也有强弱的不同，如：用大小不同的力敲同一个音叉，听到的声 音的强弱不同。响度：人耳能感受到的声音的强弱称为响度。探究：响度的大小与什么因素有关？ 演示：轻敲队鼓与重敲队鼓,请同学们注意听发出的声音,并观察鼓皮上彩色纸屑的跳动情 况。轻敲时,声音小,纸屑跳动缓慢,犹如轻歌曼舞；重敲时,声音大,纸屑跳动剧烈,犹如狂 欢。提问：这说明了什么？ 有的振动的幅度大，有的振

8、动的幅度小，振动的幅度是用“振幅”这个物理量来表示的，振 幅就是振动物体偏离中心位置的最大距离，振幅越大，振动就越强。学生活动：分组试验把钢锯条紧压在桌边上：将钢锯条的1/2伸出桌外轻轻拨动；将钢锯条的 1/2伸出桌外用力拨动，使其振动发 声。观察：钢锯条两次拨动时，振动幅度情况和发出声音的特点。 引导学生分析：振动的振幅大，声音大；振动的振幅小，声音小。 结论：我们把声音的大小叫做响度。响度跟物体振动的振幅有关。 学生感受：手摸自己的喉咙，对比感觉一下轻声说话与大声说话时声带的振动幅度情况。 不同振幅声音的波形：响度还跟人到声源的距离有关系。距离越远，听到的声音越弱。3音色 在大自然中，各种

9、物体发出的声音有各自的不同特点。风吹树叶发出柔和的沙沙声，小溪流 水发出轻快的潺潺声，北风呼呼地怒吼，百鸟唧唧地欢叫。不同的物体发出的声音具有不同的特色，或者说具有不同的声音品质，这种品质通常叫做音 品或音色。正因为各种不同的发声体发出的声音具有不同的音色，我们才可以区别不同的发声体。 学生活动：我们来做两个小游戏，感受一下音色的区别。听声辨人（不同的学生读一段课文，其他学生闭眼听，说出读课文同学的名字）。在讲桌下（不让学生看见）敲响铜锣、摇动响铃，请同学们说出听到的声音是什么物体振 动发出的？提问：那么同学们是凭什么分辨出来的呢？ 每个人的声音都具有与别人不同的音色，所以我们能从电话、广播的

10、声音中分辨出是不是熟 人， 是哪位熟人在讲话。 由于每个人的发声器官和发声习惯不同， 发出的声音也就有不同的音色。 要模仿别人的声音是很困难的，因而在案件侦破工作中也常用声谱分析法研究“声纹”，即“声音的指纹”。各种乐器，即使是用同样的响度奏同样的曲调，我们仍能区别出哪是笛子，哪是二胡，哪是 小提琴，哪是小号。胡琴的声音柔韧，笛子的声音清脆，小提琴的声音优美，小号的声音激昂。提问：是什么因素起着作用，使得不同的发声体发出的声音具有不同的音色呢？ 原来，一般物体发声时都有多种不同频率的声音同时发出，这种声音叫做复音。只有音叉等 少数物体发声时只发出单一频率的声音，这种单一频率的声音叫做纯音。复音

11、是由多个纯音组成 的。乐音属于复音，它可以分解成有限个纯音。其中频率最低的纯音强度最大，叫做基音，其他 频率是基音整数倍的纯音叫做泛音或倍音，它们决定着复音的“色彩” 。演示：把话筒连到示波器上。把都发相同音调"dou”的音叉、口琴、长笛等不同乐器对着话筒，观察波形的不同。可以看到，不同乐器发出相同的音调和响度的声音时，发声的音色不同，观察到波形上附加 的小振动也不同。由于音调是由基音的频率决定的，所以以上两个基音频率相同的音叉、口琴、长笛的音调相 同，但听起来它们各有不同的音色，这是由其具有不同的泛音而造成的。总之，由于各种发声体的泛音个数、频率分布和强度分布等方面的不同，形成了各

12、种发声体 千差万别、丰富多彩的音色。泛音的不同给基音以各种“装饰”，就像给同样的画面添上了不同的色彩一样。乐音中的泛音越多，听起来也就越好听，高音丰富，给人以活泼愉快的感觉；低音丰富，给 人以深沉有力的感觉。同种乐器也有不同的音色，名贵的小提琴发出的声音特别优美，具有华丽丰富的泛音，是一 般小提琴不能比的。小提琴使用的时间越长，发出的声音也越响亮。同一件乐器，由于乐手的技巧不同，乐器的音色也会不一样。同一把小提琴，初学者可能发 出粗糙低哑的声音，而熟练的琴师演奏时由于指和弓的微妙协调，会使琴弦发出丰富的泛音。学生活动：有哪位同学想看看自己声音信号的波形特征？请两位男女同学上讲台，对话筒说“我喜欢物理”。三、课堂小结：音调音调有心高低”之分。音调与频率有关.频率越高，音调越高。2. 响度响度有“大小"之分口响度与振幅有关，振幅越大，响度越大。3. 音色不同境声体的材料、结构不同.发出声音的音色不同°四、拓展练习：4401. 蜜蜂载着花蜜飞行的时候，它的翅膀平均每秒振动300次，不载花蜜时平均每秒振动次，有经验的养蜂人能辨别蜜蜂是飞出采花，还是采了蜜飞回家，养蜂人主要是根据什么特征来 辨别的（）A.声音的音调不同B.声音的响度