教学设计：2.2 声音的特性

学而优教有方2.2声音的特性（教学设计）年级八年级授课时间课题2.2声音的特性教学目标1.了解声音的特性。知道声音的音调跟发声体的频率有关。知道声音的响度跟发声体的振幅有关。知道不同发声体发出声音的音色不同。2.通过实验，进一步了解和学习研究物理学问题的方法。3.通过研究现实世界中丰富多彩的发声现象，使学生更加热爱科学。教材分析学情分析学生本学期刚刚接触物理学科，学生的物理思维才刚起步，所以学生的学习兴趣和习惯的培养是我们教师关注的重点。音调、响度、音色以及影响它们的主要因素频率、振幅、发声体自身特点等，学生知道，但也容易混淆

需要引导学生先悟后探究，培养学生初步的实验观察能力，动手能力。教学重点声音的三种特性及其影响因素。教学难点1.感知声音特性之间的区别；2.认识音调及其决定性因素。教学器材钢尺（若干）、示波器或计算机、音叉2支（不同频率的）、乒乓球（系有细绳）、铁架台、笛子、梳子等。多媒体课件，视频《音调的波形》、《影响响度大小的因素》、《声音的特性》等。教学过程教师活动学生活动导入新课【创设情境，引入新课】蚊子和蝴蝶在飞行时翅膀都在振动，为什么我们能听到讨厌的蚊子声，却听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音?思考问题，进入情景。学习新课一、音调1.探究声音的特点【演示】播放ppt中的两段声音：①牛与蚊子发出的声音；②一位男低音与一位女高音两位歌唱家分别发出的声音。让学生听声音，比较两次声音有什么不同？【小结】在学生回答的基础上，总结出声音的不同：牛发出的声音低沉、粗壮，蚊子发出的声音尖细、刺耳；男低音发出的声音低沉浑厚，女高音发出的声音婉转高亢。【探究归纳】我们接触到的声音，有的听起来尖细，声音高，音调高；有的听起来低沉，声音低，音调低。2.音调：声音的高低叫音调。通常女生比男生的音调高。女高音、男中音就是指音调的高低。3.探究影响音调高低的因素【提出问题】声音的音调高低和什么因素有关？【设计实验】控制变量法：控制钢尺的振动幅度不变，只改变钢尺伸出的长短（改变钢尺振动的频率）。如图所示，将一把钢尺按紧在桌面上，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，使钢尺两次振动的幅度大致相同，再次拨动。【实验步骤】=1\*GB3①把钢尺紧压在桌上，使钢尺的3/4伸出桌面外，用手向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中；=2\*GB3②再分别把钢尺的1/2、1/4伸出桌面外，仍用同样大小的力向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中。实验记录表：振动钢尺长度振动快慢声音高低钢尺长度的3/4慢低钢尺长度的1/2快高钢尺长度的1/4更快更高【实验结论】音调的高低与发声物体的振动快慢有关。振动得越快，发出声音的音调越高；振动得越慢，声音的音调越低。4.频率（1）物理意义：用来描述物体振动快慢的物理量。物体振动快，则频率高；振动慢，则频率低。（2）定义：物体在1s振动的次数叫频率。用符号f表示.（3）单位：赫兹，符号是Hz.如物体1s内振动了50次，则这个物体振动的频率f=50Hz.（4）音调和频率的关系频率决定声音的音调。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。5.音调的波形图【演示】将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个不同频率的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。【总结】通过观察示波器中的波形，我们可以清楚地看到，音调的高低与波形间的关系：高音调的声音频率高，波形密集；低音调的声音频率低，波形较稀疏。【播放视频】——《观察声音的波形》。6.超声波和次声波【引入】振动会发声，为什么我们听不见蝴蝶翅膀振动发出的声音，却能听到讨厌的蚊子声？【归纳讲解】（1）可听声：人能感受的声音频率有一定的范围。大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz。（2）超声波：高于20000Hz的声叫超声波，它们超过人类听觉的上限。（3）次声波：低于20Hz的声叫次声波，它们低于人类听觉的下限。（4）声：声音、超声波、次声波统称声。（5）人和一些动物的发声和听觉的频率范围（6）学生阅读p41小资料《人和一些动物的听觉频率范围》。回答：能听到次声波的动物有哪些？能听到超声波的动物有哪些？【归纳】动物的听觉频率范围一般和人的不同。有的动物能听到超声波，有的动物能听到次声波。能听到次声波的动物有：狗、大象；能听到超声波的动物有：狗、猫、蝙蝠、海豚。有些动物既能听到超声波也能发出超声波，如蝙蝠、海豚等。【播放视频】——《音调》。【例题1】如图是“探究影响音调高低因素”的实验装置。下列说法不正确的是（）A．通过改变钢尺伸出桌面的长度来改变钢尺振动的频率B．多次实验中，保持钢尺振动的振幅相同，运用了控制变量法C．钢尺伸出桌面越长，振动越慢D．钢尺振动越快，频率越高，发出的声音音调越低【答案】D.【解析】A．如图，实验用同样大小的力拨动钢尺，通过改变钢尺伸出桌面的长度，达到改变钢尺振动频率的目的，故A正确，A不符合题意；B．在多次实验过程中，每次都要用同样大小的力拨动钢尺，就是为了保持钢尺振动的振幅相同，这是运用了控制变量法，故B正确，B不符合题意；CD．通过观察实验现象可知，钢尺伸出桌面的部分越长，就振动得越慢，音调就越低；钢尺伸出桌面的部分越短，就振动得越快，频率就越高，音调就越高；故C正确，C不符合题意；D错误，D符合题意。如果用手按住鼓面，鼓面的振动停止，所以声音会消失。故选D.听声音，比较两次声音有什么不同？知道音调的概念。设计并进行实验，把听到的声音及观察到的现象填入表格中。分析论证，归纳出实验结论。知道频率的概念，知道音调和频率的关系。通过视频或观察示波器中的波形，找出声音的音调与振动频率的关系。观看视频，加深对音调波形的理解。思考问题。知道超声波、次声波的频率范围。阅读p41小资料《人和一些动物的听觉频率范围》。解释：为什么人们听不见蝴蝶翅膀振动发出的声音，却能听到讨厌的蚊子声？讨论回答老师所提两个问题。观看视频。做例题1并回答，知道物体振动频率越快，音调越高。学习新课二、响度声音有音调的不同，也有强弱的不同。1.响度：物理学中把声音的强弱叫响度，也就是声音的大小。2.探究响度和振幅的关系【提出问题】响度的大小与哪些因素有关?【设计实验】将系在细绳上的乒乓球轻触正在发声的音叉，观察乒乓球被弹开的幅度。使音叉发出不同响度的声音，重做上面的实验。【进行实验】①把系好乒乓球的细线拴在铁架台上，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用大小不同的力敲击音叉，使音叉发出响度不同的声音，重做上面的实验，观察乒乓球被弹开的幅度。将观察到的现象记入表格中。【分析与论证】分别用不同的力敲击时，听两次音叉发出声音的强弱，观察两次小球被弹开的幅度；用力越大，乒乓球被弹开的幅度越大，声音的响度也越大。【实验结论】声音的响度跟发声体振动的幅度有关，物体振动的幅度越大，产生声音的响度越大。3.振幅物理学中用振幅来描述物体振动的幅度。振幅是指发声体偏离原来位置的最大距离，物体的振幅越大，产生声音的响度越大。4.用波形图表示响度的大小【演示】将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个响度不同的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。比较甲、乙两个发声体的声音波形可知：甲的振幅大，响度大；乙的振幅小，响度小。【播放视频】—《比较不同响度声音的波形图》5.影响响度大小的因素【提问】响度还与其它因素有关吗？请同学们列举一些事例。【小结】拿出手机听音乐，离的近可以清楚地听见手机的声音，离得远几乎听不见。表明响度还跟离发声体的远近有关。距离越远，声音越分散，响度越小。减小声音的发散，可增大响度。生活中的喊话器、医生用的听诊器都利用了这个道理。【总结】①响度的大小与振幅有关：发声体的振幅越大，产生声音的响度越大。②响度的大小与人距发声体的远近有关：离发声体距离越远，声音越分散，响度越小。6.区分音调与响度音调和响度是声音的两个不同的特征。响度大的声音，音调不一定高；音调高的声音，响度也不一定大。【想一想】蚊子的叫声与黄牛的叫声相比，哪个音调高？哪个响度大？蚊子的叫声音调高；黄牛的叫声响度大。【播放视频】—《响度》【例题2】男低音独唱时由女高音轻声伴唱，对二人声音的描述正确的是（）A.男低音比女高音音调低、响度大B.男低音比女高音音调低、响度小C.男低音比女高音音调高、响度大D.男低音比女高音音调高、响度小【答案】A.【解析】题中的“男低音”和“女高音”中的“低”和“高”专指音调的高低。由此可知，男低音比女高音音调低。女高音“轻声”伴唱，“轻声”指响度不宜过大。所以A正确。故选A。观看实验，分析讨论现象，归纳出响度和振动幅度的关系。知道振幅的概念。观察示波器中的波形，比较响度的大小与振幅间的关系。观看视频。观看视频。学习新课三、音色【演示】ppt播放用不同的乐器演奏的古典音乐《梁祝》，控制音调和响度差不多相同，让学生分辨它们是哪种乐器发出的。【讲解】频率的高低决定声音的音调，但是不同的物体发出的声音，即便音调相同，我们还是能够分辨它们。这表明在声音的特征中还有一个因素是十分重要的，它就是音色。1.探究不同发声体的音色【演示或播放视频】将音叉、钢琴与长笛发出的声音分别输送到计算机（或示波器）中，观察声音的波形图，比较他们的波形有何异同。根据观察到的声音波形可以知道：①音叉、钢琴、长笛发出的声音波形，总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，音调相同.②振动幅度相同（振幅相同），响度相同.③波的形状不同，即音色不同.2.音色声音的品质叫做音色，它反映了每个物体发出的声音特有的品质。3.音色的决定因素①音色是由发声体的材料、结构等因素决定的。不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色就不同。“闻其声而知其人”就是利用每个人发出声音的音色不同来辨别的。②音色是由发声体本身决定的，发声体有变化，音色也将变化。例如，有经验的铁路工人师傅，可以通过用铁锤敲击钢轨发出的声音的音色而得知钢轨上的螺丝是否松动。【例题3】AI（人工智能）语音播报能够模仿不同人物的声音，是因为它学会了模仿人物声音中的哪个特性（）A．音调 B．响度 C．音色 D．振动频率【答案】C。【详解】不同发声体发出的声音音色不同，AI（人工智能）语音播报能够模仿不同人物的声音，是因为它学会了模仿人物声音的音色，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C.【例题4】如图所示，将一把钢尺压在桌面上，一部分伸出桌面，用手拨动其伸出桌外的一端，轻拨与重拨钢尺，则钢尺发出声音的______不同；改变钢尺伸出桌面的长度，保持尺的振动幅度不变，则钢尺发出声音的______不同；换用一把塑料尺子继续实验，其他条件不变，则尺子发出声音的______不同。（均选填“响度”、“音调”和“音色”）【答案】响度，音调，音色。【详解】轻拨与重拨钢尺，会导致钢尺振动幅度不同，响度就不同；改变钢尺伸出桌面的长度，用同样大小的力拨动其伸出桌面的一端，这样会导致钢尺振动的快慢不同，即发声音调不同，换用一把塑料尺子继续实验，其他条件不变，则尺子发出声音的音色不同。仔细听不同的乐器演奏的音乐，分辨它们是哪种乐器发出的。知道声音的第三个特性—音色。观看视频，比较音叉、钢琴与长笛发出声音的波形图的异同点。观察不同乐器的波形图，回答问题。了解音色的影响因素。做例题3，知道不同发声体发出声音的音色不同。做例题4，区分声音特性之间的区别。学习新课四、乐音和乐器让学生阅读课本42页《科学世界》，完成下列问题：①什么是乐音？②常见的乐器如打击乐器、弦乐器、管乐器靠什么发声？音调的高低与什么有关？【师生共同总结】1.乐音：悠扬、悦耳，听起来很舒服的声音叫乐音。从钢琴和长笛的波形图中可以看出，乐音的波形是有规则的。2.乐器：乐器可以分为打击乐器、弦乐器和管乐器等不同类型。（1）打击乐器编钟、鼓、锣等乐器受到敲击时发生振动，产生声音。演奏编钟时，敲击大小不同的钟能发出不同音调的声音。击鼓时的力度越大，鼓面的振动幅度就越大，声音就越响亮。（2）弦乐器古琴、琵琶、二胡、小提琴和钢琴等乐器通过弦的振动发声。长而粗的弦发声的音调低，短而细的弦发声的音调高。绷紧的弦发声的音调高，不紧的弦发声的音调低。弦的振动幅度越大，声音就越响。弦乐器通常有一个共鸣箱来使声音更洪亮。（3）管乐器箫和笛等乐器，包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动发声。手指在不同的音孔上，就会改变空气柱的长度，从而改变音调。长的空气柱产生低音，短的空气柱产生高音。【例题5】古筝，因其音域宽广、音色优美、演奏技巧丰富、表现力强而被称为“众乐之王”，亦称为“东方钢琴”，是中国独特的、重要的民族乐器之一。如图所示是表演者弹奏古筝的情景，下列有关说法正确的是（）A．演奏时用力拨动琴弦，音调升高B．演奏时拨动琴弦越快，声音传播速度越快C．演奏前需要调弦，绷紧的弦发声的音调高D．演奏时的声音悦耳动听，细琴弦发声的响度大【答案】C。【详解】A．演奏时用力拨动琴弦，琴弦振动的幅度会变大，响度变大，故A错误；B．演奏时拨动琴弦越快，琴弦振动的越快，音调越高，声音传播的速度是跟温度与介质有关，故B错误；C．演奏前需要调弦，绷紧的弦振动的快，发声的音调高，故C正确；D．演奏时的声音悦耳动听，是细琴弦发声的音色好，故D错误。故选C.阅读教材p42—《乐音和乐器》。。知道影响打击乐器的音调与响度的因素。知道影响弦乐器的音调与响度的因素。知道影响管乐器音调的因素。做例题5，区分音调、响度与音色。课堂练习课堂练习1.百度地图是一款导航APP，在语音播报设置上，用户可从系统中众多演员的个性语音包中进行选择。用户更换语音包能变更声音的（）A．响度 B．音色 C．音调 D．频率【答案】B【详解】不同人说话时的音色不同，用户可从中选择喜欢的公众人物作为导航播报员，这是利用软件模拟了这些人物发声的音色，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。2．下列关于中国传统乐器的描述和分析，不正确的是（）ABCDA．弹奏琵琶时，同样大小的力拨动粗细不同的琴弦，可以发出音调不同的声音B．吹葫芦丝时，是因为空气柱振动产生了声音C．吹陶笛时，按住不同的气孔是为了改变声音的音调D．用大小不同的力敲击扬琴的同一位置，发出声音的音色不相同【答案】D【详解】A．弹奏琵琶时，同样大小的力拨动粗细不同的琴弦，琴弦振动频率不同，可以发出音调不同的声音，故A正确，不符合题意；B．声音是由物体振动产生，吹葫芦丝时，是因为空气柱振动产生了声音，故B正确，不符合题意；C．吹陶笛时，按住不同的气孔是为了改变空气柱振动的长短，进而改变空气中振动的快慢，改变声音的音调，故C正确，不符合题意；D．用大小不同的力敲击扬琴的同一位置，琴弦振动幅度不同，发出声音的响度不相同，故D错误，符合题意。故选D。3．曾侯乙编钟包含若干个大小不同的钟，用大小相同的力敲击不同的钟，发出的钟声不同，这是指声音的什么特性不同（）A．响度 B．音调 C．音色 D．传播速度【答案】B【详解】音调与振动的频率有关。钟的大小不同，即体积不同，则质量不同，用相同的力敲击时，不同的钟振动的快慢不同，即振动的频率不同，所以发出的声音的音调不同。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。4．如图所示是甲、乙、丙三个声音在示波器上显示的波形图（纵轴数值的单位相同，横轴中1ms＝10-3s），以下判断正确的是（）A．乙比甲的响度大 B．甲的音调比乙低C．甲比丙的频率小 D．甲、丙的音色相同【答案】D【详解】A．如图，甲、乙图像的振幅相同，所以响度相同，故A错误；B．如图，甲0.2ms内均振动2次、乙0.4ms内均振动2次，甲的振动频率较高，音调较高，故B错误；C．如图，甲、丙0.2ms内均振动2次，所以频率相同，音调相同，故C错误；D．如图，甲、丙的波形相同，所以音色相同，故D正确。故选D。5．某调弦软件可以测量出吉他弦发声的参数，吉他声是由弦的产生的。下图是先后两次拨吉他A弦后软件界面显示的内容，此时软件显示两次拨动产生的吉他声不同，主要是指声音的（填“音调”“响度”或“音色”）不同。【答案】振动音调【详解】声音是由物体的振动产生的，吉他声是由弦的振动产生的。图中所示发声体振动的频率不同，而频率影响声音的音调，因此音调不同。6.为了探究声音的三个特性，小伟同学用两把大小完全一样的钢尺和塑料尺分别进行了以下操作，如图所示。（1）将钢尺一端紧压在桌面边缘，改变钢尺伸出桌面的长度，用大小相同的力拨动它，听声音看现象，从而得出了声音的音调与振动的关系；（2）保持钢尺伸出桌面的长度不变，用大小（“不同”或“相同”）的力拨动它伸出桌面的端部，听声音看现象，从而得出了声音的响度与