物声音的特性 教学设计+2024-2025学年沪科版物理八年级全一册

第二节声音的特性【教学目标】物理观念：建立音调、响度、音色与振动频率、振幅、发声体材料结构的关联认知，形成声现象参数化、模型化的物理观念。科学思维：通过实验数据分析，培养运用类比法（如琴弦振动与音调关联）建立物理规律的归纳推理能力，学会用对比实验控制变量、用波形图定量分析的科学方法。科学探究：自主设计实验探究音调与频率、响度与振幅的定量关系，小组合作完成不同乐器音色辨识实验，提升实验设计、数据采集与现象分析的实践能力。科学态度与责任：激发对声学现象的探究兴趣，养成严谨记录数据、客观分析误差的实验态度，体会物理知识在音乐、建筑等领域的实际应用价值。【教学重难点】理解音调与频率、响度与振幅的物理意义及对应关系。掌握通过实验探究声学规律的操作方法与数据分析技巧。【教学过程】一、导入新课播放音乐片段引发兴趣：在播放过程中，引导学生闭上眼睛仔细聆听。播放结束后，提问学生：“在这段音乐中，大家听到了哪些乐器的声音？这些声音给你们的感觉有什么不同？”鼓励学生积极发言，分享自己对不同乐器声音的直观感受，如有的声音尖锐，有的声音低沉，有的声音响亮，有的声音轻柔等。设计意图：利用优美的交响乐创设生动的教学情境，迅速吸引学生的注意力，激发学生对声音特性探究的兴趣，同时也让学生在轻松愉悦的氛围中初步感受声音的多样性。展示生活中的声音实例：展示一些生活中常见的声音图片，如学校课间的喧闹声、清晨鸟儿的鸣叫声、工厂机器的轰鸣声、夜晚的寂静声等，并提问学生：“这些声音有什么区别呢？我们是通过什么来区分它们的呢？”引导学生思考声音在日常生活中的不同表现形式，以及背后隐藏的物理原理。设计意图：将物理知识与生活实际紧密联系，让学生意识到物理就在身边，增强学生对物理学科的亲切感，同时引发学生对声音特性的深入思考，为后续教学做好铺垫。二、音调提出问题引导猜想：展示一些乐器，如吉他、笛子等，提问学生：“为什么吉他通过调节弦的松紧能发出不同高低的声音？笛子通过按不同的孔也能吹出不同音调的声音呢？声音的高低与什么因素有关呢？”鼓励学生大胆猜想，激发学生的探究欲望。设计意图：以常见乐器为切入点，提出具有启发性的问题，引导学生进行思考和猜想，培养学生的问题意识和科学探究精神。探究实验一：钢尺振动实验实验准备：给每个小组发放一把钢尺。实验操作：让学生将钢尺的一端紧压在桌面上，另一端伸出桌面一定长度。先使钢尺伸出较长的长度，用手拨动钢尺伸出端，观察钢尺振动的快慢，同时听钢尺发出声音的高低。然后逐渐缩短钢尺伸出桌面的长度，用同样大小的力再次拨动钢尺，观察振动快慢和声音高低的变化。实验记录：引导学生在实验记录表格中记录钢尺伸出长度、振动快慢以及声音高低的情况。设计意图：通过学生亲自动手实验，直观地观察到钢尺振动快慢与发出声音高低之间的关系，培养学生的动手操作能力和观察能力，让学生在实践中获取知识。讲解频率概念：在学生完成实验后，引入频率的概念。讲解物理学中用频率来描述物体振动的快慢，物体每秒振动的次数叫做频率，频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。结合钢尺振动实验，说明当钢尺伸出较长时，振动慢，频率低，发出的声音音调低；当钢尺伸出较短时，振动快，频率高，发出的声音音调高，从而得出音调由频率决定，频率越高，音调越高；频率越低，音调越低的结论。设计意图：将抽象的频率概念与具体的实验现象相结合，帮助学生理解频率与音调之间的内在联系，突破教学难点。展示不同频率的声音实例：利用多媒体展示一些生活中不同频率声音的实例，如蚊子飞行时翅膀振动频率高，发出的声音音调高，听起来尖锐；老牛叫声频率低，发出的声音音调低，听起来低沉。同时展示一些常见声音的频率范围图表，如人类说话声音的频率范围、各种乐器发声的频率范围等，让学生对不同频率的声音有更直观的认识。设计意图：通过丰富的实例和图表，拓宽学生的视野，加深学生对频率与音调关系的理解，同时让学生了解生活中常见声音的频率特点。课堂小练习题目1：用大小相同的力分别敲击频率为256Hz和512Hz的音叉，比较它们发出声音的音调，______Hz音叉发出声音的音调高。题目2：当你吹笛子时，用手指按住或放开不同的孔就会发出高低不同的声音，奏出动听的乐曲。笛子是靠______发声的，手指按住或放开不同的孔是为了改变声音的______。参考答案：1.5122.空气柱振动；音调设计意图：通过练习，及时巩固学生对音调与频率关系的理解和应用，强化对知识点的掌握。三、响度创设情境引出响度概念：播放一段在教室里老师轻声讲课和大声讲课的音频，提问学生：“在这两种情况下，你们听到老师声音的感觉有什么不同？”引导学生描述声音的强弱变化，从而引出响度的概念，即物理学中把声音的强弱叫做响度。设计意图：以学生熟悉的课堂情境为切入点，让学生亲身感受声音强弱的变化，自然地引出响度概念，增强学生对概念的理解和记忆。探究实验二：音叉响度实验实验准备：音叉、乒乓球、细线、铁架台。实验操作：将乒乓球用细线悬挂在铁架台上，使其靠近音叉的一个叉股。先用较小的力敲击音叉，观察乒乓球被弹开的幅度，同时听音叉发出声音的响度。然后用较大的力敲击音叉，再次观察乒乓球被弹开的幅度和音叉发出声音的响度变化。实验现象记录：引导学生记录不同敲击力度下乒乓球被弹开的幅度和音叉声音响度的情况设计意图：通过音叉响度实验，利用乒乓球将音叉的微小振动放大，直观地展示出音叉振动幅度与声音响度之间的关系，培养学生的实验观察能力和分析能力。讲解振幅概念及影响响度的因素：在学生完成实验后，讲解物体振动的幅度叫做振幅。通过实验现象得出响度跟发声体振动的振幅有关，物体振动的振幅越大，产生声音的响度越大。同时补充说明响度还与距离发声体的远近以及声音的分散程度有关，距离发声体越远，声音越分散，响度越小。设计意图：系统地讲解影响响度的因素，让学生全面理解响度这一声音特性，为解释生活中的声音现象奠定基础。生活中响度应用实例分析：展示一些生活中利用响度特性的实例，如扩音器的使用是为了增大声音的响度，让更多人听到；医生用的听诊器通过减少声音的分散来增大响度，便于更清晰地听到人体内部的声音。引导学生思考并讨论这些实例中响度是如何被改变和应用的。设计意图：将物理知识与实际应用紧密结合，让学生体会物理知识在生活中的广泛应用，提高学生学习物理的兴趣和积极性。课堂小练习题目1：用力敲鼓会比轻轻敲鼓声音大，这二次鼓面振动不同的是（）A.振动频率B.振动幅度C.振动时间D.振动快慢题目2：一位男低音歌手正在放声歌唱，为他轻声伴唱的是一位女高音，则（）A.男低音歌手的音调高，响度大B.男低音歌手的音调低，响度大C.女高音歌手的音调高，响度大D.女高音歌手的音调低，响度大参考答案：1.B2.B设计意图：通过练习，考查学生对响度概念以及影响响度因素的掌握情况，同时让学生能够区分响度和音调，进一步加深对知识点的理解。四、音色辨别声音游戏引入音色：播放一段包含多种动物叫声的音频，如猫叫、狗叫、鸟鸣等，让学生闭上眼睛听，并判断分别是什么动物的叫声。然后播放一段不同人说话的音频，让学生辨别说话者是谁。提问学生：“你们是根据什么来分辨出不同动物的叫声和不同人的声音的呢？”引导学生思考声音除了音调和响度外，还有其他独特的特征，从而引出音色的概念。设计意图：通过有趣的辨别声音游戏，激发学生的学习兴趣，让学生在轻松愉快的氛围中感受到音色的存在，自然地引入音色这一教学内容。讲解音色的概念及影响因素：讲解音色是声音的特色，不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色也就不同。例如，小提琴和二胡即使演奏相同音调、相同响度的音符，我们也能很容易地区分它们，就是因为它们的音色不同设计意图：详细阐述音色的概念和影响因素，结合具体乐器实例，帮助学生理解音色这一相对抽象的概念，使学生明白音色是区分不同声音的重要特征。实验探究三：示波器观察不同声音的波形实验准备：示波器、话筒、音叉（不同频率）、各种乐器模型（或能发出不同音色声音的发声体）。实验操作：将话筒连接到示波器上，用音叉敲击发出声音，让声音通过话筒传入示波器，观察示波器上显示的波形。然后依次用不同乐器模型发出声音，同样观察示波器上的波形，并对比不同声音的波形特点。实验现象分析：引导学生观察发现不同音色的声音在示波器上显示的波形形状不同，即使音调和响度相同，波形也有明显差异。例如，音叉发出的声音波形相对规则，而乐器发出的声音波形较为复杂多样。通过分析波形差异，进一步说明音色是由发声体的材料、结构等因素决定的。设计意图：利用示波器这一现代仪器，将抽象的声音特性以直观的波形形式呈现出来，让学生从另一个角度理解音色的本质，培养学生的科学探究能力和对现代科技的认识，同时加深学生对音色概念的理解。生活中音色的应用实例：展示一些生活中利用音色的实例，如利用音色来鉴别瓷器的好坏，好的瓷器敲击时音色清脆悦耳，有裂纹的瓷器音色则较为沉闷；在音乐演奏中，不同乐器通过独特的音色相互配合，营造出丰富多彩的音乐效果；在语音识别技术中，也是利用音色来识别不同人的声音等。引导学生讨论这些实例中音色是如何发挥作用的。设计意图：通过丰富的生活实例，让学生了解音色在实际生活中的广泛应用，体会物理知识与生活、科技的紧密联系，提高学生对物理学科的应用意识和实践能力。课堂小练习题目1：我们能分辨出不同人的讲话声音，是因为声音的（）A.音调不同B.音色不同C.响度不同D.声速不同题目2：在一只玻璃杯中先后装入不同量的水，用细棒轻轻敲击，会听到不同频率的声音。与此类似，当医生给病人检查腹部是否有积水时，常会用手轻轻敲击患者腹部，细细倾听其发出的声音，此为“叩诊”。医生主要是根据什么来判断患者腹部是否有积水的（）A.声音的响度B.声音的音调C.声音的音色D.声音是否悦耳动听参考答案：1.B2.C设计意图：通过练习，巩固学生对音色概念的理解以及在实际情境中运用音色知识解决问题的能力，强化对音色这一声音特性的掌握。五、课堂总结引导学生回顾：引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括音调（由频率决定，频率越高，音调越高）、响度（由振幅决定，振幅越大，响度越大，同时与距离发声体远近和声音分散程度有关）、音色（由发声体材料、结构决定，不同发声体音色不同）这三个声音的特性。让学生用自