资源简介

2.2音调
导学目标
1．了解声音的特性。知道声音的音调跟发声体的频率有关。
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，使同学们更加热爱科学。
重点难点
重点：音调的概念及其相关因素。
难点：探究决定音调的因素。
导学过程
【自主学习】
活动一 自学教材
1.什么叫音调？你能发出两种音调不同的声音吗？你认为音调可能与什么有关？
活动二 探究影响声音高低的因素
1.唱一唱 请同学唱一唱韩红的《青藏高原》，说一说体会。
2.比一比 感受班级男女同学声音的不同
3.做一做 将尺的一端伸出桌面，用手拨动使其上下振动发出声音．如图所示，改变伸出桌面的长度，用同样的力再拨钢尺，并仔细观察钢尺振动的快慢，倾听并辨别钢尺振动时发出的声音的有什么变化？
归纳总结：
1．声音的 叫做音调。音调与 有关， 越高，音调越高。
2．频率指物体 。表示物体振动的 ，单位为 。
3．相同时间内，振动次数越多，频率 。
活动三 用波形比较频率
4.自学教材，认识声波的频率图
5.如图所示，甲、乙两个音叉的频率 。在相同时间内，甲振动次数 ,频率 ，音调 ;乙振动次数 ，频率 ，音调 。
活动四 探究影响弦乐器音调的因素
准备两根粗细不同的琴弦(或尼龙丝、细钢丝)。如图2-2-5所示，将弦的一端绕在桌子的腿上并打结，另一端绕过桌边的小滑轮，并挂上几个钩码，使琴弦在桌面上张紧。再用两个三角形柱状小木块将弦支起,用塑料尺弹拨弦的中部，就可看见弦的振动，并听见它发出的声音。
请试一试，在分别改变弦的长度、粗细、张紧程度等不同情况下，弦发出声音的音调有什么变化
6．弦乐器：弦越 、越 、越 音调越低，反之音调越高。
活动五 发声频率和听觉频率范围
阅读教材第35页表2-2-1
7.大多数人的听觉范围是 。
8.我们为什不能听到蝴蝶翅膀振动发出的声音？
【合作探究】
1．（2024 泗阳县模拟）小利在7个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水，制成了一个水瓶琴，如图所示。对着瓶口吹气，发出的声音是由瓶中空气柱 　 　产生的。依次吹每个瓶的瓶口，发出声音的音调不同，越靠近 　 　（选填“左”或“右”）端音调越高。
2．（2024 揭西县一模）一只蝴蝶1min内振翅360次，它振翅的频率为　 　Hz，该频率是在下面表格中　 　的听觉范围内。人类　 　（能/不能）听到这种声音。
类别 大象 狗 人类 海豚 蝙蝠
听觉频率 范围/Hz 1～20000 15～50000 20～20000 150～150000 1000～120000
3．（2023秋 铜仁市期末）小明观察到风铃在风的吹动下，各根风铃管相互碰撞时会发出悦耳的声音。小明取来三根材料及厚度均相同的风铃管，将其悬挂后用相同大小的力进行敲击，并记录了各自发声时的频率，如表所示。
编号 长度/cm 直径/cm 频率/Hz
1 20.50 1.50 2131
2 31.00 2.00 1284
3 48.50 2.50 656
（1）小明用大小不同的力敲击同一根风铃管时，发出声音的 　 　不同，用大小相同的力敲击不同风铃管时，发出声音的 　 　不同。
（2）分析表格可知，三根风铃管中音调最高的是 　 　号。
（3）小明根据表中数据得出“风铃管发出声音的频率随长度的增大而减小”的结论。小明得出结论的过程是 　 　（合理/不合理）的，理由是 　 　。
（4）若再增加一根风铃管的实验数据，便可初步得出风铃管发出声音时振动的频率与长度及直径的关系，则下列风铃管的长度和直径满足要求的是 　 　（填字母）。
A.20.50cm 2.00cm
B.31.00cm 3.00cm
C.51.00cm 2.50cm
D.51.00cm 3.00cm
【当堂检测】
1．（2024 海安市一模）古筝，弹拨弦鸣乐器，是我国古老的民族乐器。下列动作中，古筝发出声音的音调会变高的是（　　）
A．用力拨动琴弦 B．减速拨动琴弦
C．拨动更细的琴弦 D．移去按压琴弦的手指
2．（2024春 闵行区期中）如图是儿歌“两只老虎”的一段歌词与乐谱，如表是一组音阶及其频率。小艾同学正确演唱“跑得快”这三个字时，关于声音变化的描述，正确的是（　　）
音符 1 2 3 4 5 6 7
音名 do re mi fa sol la si
频率/Hz 256 288 320 341.3 384 426.7 480
A．声带振动频率越来越高
B．声带振动频率越来越低
C．声波的传播速度逐渐增大
D．声波的传播速度逐渐减小
3．（2024 水磨沟区一模）如图是小明同学自制的水琴，他吹奏图中的A瓶，确定A瓶发mi（3）音，则吹奏中可能发同一音阶do（1）音的瓶子是（　　）
A．丙或丁 B．乙或丙 C．甲或乙 D．甲或丁
4．（2023秋 伊州区期末）如图是不同声音的波形图，其中声音的音调相同的是（　　）
A．甲和乙 B．乙和丙 C．丙和丁 D．甲和丙
5．（2024 常州模拟）向塑料管吹气，因为空气柱的 　 　而产生声音；用相同的力吹奏粗细相同但长度不同的塑料管，导致发出声音的 　 　不同。
6．（2024 肥西县一模）如图所示，曾侯乙编钟是我国现存最大、保存最完整的一套大型编钟。当我们用同样大小的力敲击不同的编钟时，编钟发出声音的 　 　（选填“响度”、“音调”或“音色”）不同。
7．（2024 宣城模拟）随着人们生活水平的提高，越来越多的人选择养宠物陪伴自己，其中猫就是最受欢迎的家养宠物之一。有科学家研究发现，猫在开心时，发出的叫声频率较高；而在情绪低落时，发出的叫声频率较低，因此我们可以根据声音的 　 　判断猫的情绪。
8．（2024 合肥模拟）民间打击乐器“叮咚”是由长约2米的木头上下悬吊而成。演奏时，手持两根短木棍用相同的力度敲击木头的不同部位就可以发出高低有别的声音（如图所示），这里所说的“高低有别”指的是敲打木头时发出声音的 　 　（填声音的特性）不同。
9．（2024 瑶海区校级模拟）物理课上，我们可以用手边的文具完成实验，例如用如图所示的一边带有花纹的直尺，用有花纹的一边先慢慢刮过桌子一边，然后快速刮过桌子一边，可以听到声音的 　 　（选填“响度”、“音调”或“音色”）不同。
10．（2024 包河区校级模拟）小夏在研究口琴的发声原理时，拆掉了口琴外壳，发现在气孔边分布着长短、厚薄都不同的一排铜片，如图所示。吹口琴时，在气流的冲击下，铜片振动，发出声音，对不同气孔吹气，改变了声音的 　 　（选填“音调”、“响度”或“音色”）。
11．（2024春 吉安县校级月考）小明在学习吉他演奏的过程中发现琴弦发出声音音调的高低，可能受各种因素影响，拧动弦钮，调整了琴弦松紧，音调高低也有变化。小明对此进行探究，经过与同学们讨论，做出了影响琴弦发出声音的音调高低的猜想：
猜想一：可能与琴弦的横截面积有关；
猜想二：可能与琴弦的长短有关；
猜想三：可能与琴弦的材料有关。
为验证猜想，他找来琴弦，规格如表所示：
编号 材料 长度（cm） 横截面积（mm2）
A 铜 60 0.76
B 铜 60 1.02
C 铜 80 0.76
D 尼龙 80
（1）为验证猜想一，可选编号为 　 　的两组琴弦进行实验探究，探究时控制琴弦的 　 　和 　 　相同，研究弦发声的音调与弦的 　 　的关系；
（2）选择AC研究后发现音调不同，由此得出的结论是：音调的高低与 　 　有关；
（3）为验证猜想三，表格中琴弦D的横截面积应该是 　 　mm2；
（4）小明在进行实验时，采用的研究方法是 　 　。
12．（2023秋 江陵县期末）小明在吉他演奏中发现，琴弦发出的音调与弦线的长度、粗细和张力有关。于是他想：
（1）利用弦音计做研究，如图1所示，其中a、b、c、d四根弦线的张力相同。
①若他选择b、d两弦线做实验，则研究的目的是探究音调与弦线 　 　的关系。
②若他要研究音调与弦线粗细的关系，则应选择 　 　两弦线做实验。
③小明研究后得出结论：在其他条件相同的情况下，弦线越长，发出的音调越低；弦线越粗，发出的音调越低。
（2）请你据图2判断，在张力相同的情况下，分别按住A点、B点、C点后拨动琴弦，发出的音调最高的是按住 　 　点，最低的是按住 　 　点。
参考答案及解析
【自主学习】
1.高低；频率；频率
2.每秒内振动的次数；快慢；赫兹（Hz）
3.越高
5.不同 少 低 低 多 高 高
6.粗；长；松
7.20 Hz～20 000 Hz
8.因为蝴蝶翅膀振动的频率低于人的听觉范围。
【合作探究】
1．【解析】用力在瓶口吹气，瓶内的空气柱振动发声，从左往右瓶内水的质量逐渐增大，依次吹每个瓶的瓶口，瓶子内空气柱振动越来越快（即振动频率越来越高），所以声音的音调会越来越高。
【答案】振动；右。
2．【解析】（1）蝴蝶的翅膀在1min内振动360次，
它振翅的频率f6Hz；由表中的数据知大象能听到6Hz的声；
（2）人类听觉频率范围是20Hz～20000Hz．6Hz不在人类听觉频率范围内，所以不能听到。
【答案】6；大象；不能。
3．【解析】（1）响度跟发声体的振幅有关系，振幅越大，响度越大，振幅越小，响度越小；用大力时振幅大，响度就大，因此用不同大小的力敲击风铃管，则风铃管发出声音的响度将不同；
用相同的力敲击不同的风铃管，风铃管振动的频率不同，发出的声音的音调将不同；
（2）根据表格中的数据可知，3号的频率最低，音调最低；1号的频率最高，音调最高；
（3）探究管子发出的声音的频率与管子长度、直径的关系应采用控制变量法；由表中实验数据可知，实验中没有控制管子的直径相同而长度不同，即长度和直径都不相同，没有控制变量，所以不能根据表中实验数据得出实验结论；
（4）由表中实验数据可知，实验中没有控制管子的长度相同而直径不同，或者没有控制管子的直径相同而长度不同，即没有采用控制变量法，则不能根据表中实验数据得出实验结论；结合表格数据和选项可知，需再增加一根长度和直径分别为20.50cm、2.00cm的金属管（设编号为4），既能得出风铃管发出声音时振动的频率与长度的关系（用编号为2、4的金属管），又能得出风铃管发出声音时振动的频率与直径的关系（用编号为1、4的金属管），故A正确。
【答案】（1）响度；音调；（2）1；（3）不合理；没有控制管子的直径相同；（4）A。
【当堂检测】
1．【解析】古筝演奏时拨动琴弦越快，则发出的声音的音调越高，更细的弦更容易振动，发声的音调更高，故C正确，ABD错误。
【答案】C。
2．【解析】AB、通过乐谱判断出频率在逐渐升高，故A正确，B错误；
CD、声音的传播速度的大小与音调无关；故CD错误。
【答案】A。
3．【解析】（1）如果用嘴向瓶口吹气，发声的主体是空气；A瓶发mi（3）音，发同一音阶do（1）音的瓶子发出的音调更低，则空气柱更长，
【答案】C。
4．【解析】由图可知，在相同的时间里，甲和乙的振动次数是相同的（都是3个波峰和2个波谷），而丙的振动次数明显变多，丁是杂乱无章的振动，根据音调和频率的关系可知，甲和乙的音调相同。
【答案】A。
5．【解析】声音是由振动产生的，向长度不同的塑料管吹气，管内空气柱振动会发出声音。
用相同力度吹奏粗细相同但长度不同的塑料管，由于空气柱的长度不同，振动的频率不同，发出声音的音调不同。
【答案】振动；音调。
6．【解析】用同样大小的力敲击不同的编钟时，编钟振动的频率不同，所以发出声音的音调不同。
【答案】音调。
7．【解析】由题意可知，猫在开心与满足时，倾向于发出频率上升的叫声；而在情绪低落或者感到紧张时，发出的喵声呈现下降频率。而频率的大小决定了发出声音的音调高低，因此，我们可以根据声音的音调来判断猫的情绪。
【答案】音调。
8．【解析】声音的高低与发声体振动快慢有关，用相同的力度敲击木头的不同部位，木头的振动快慢不同，所以，发出的声音高低不同。
【答案】音调。
9．【解析】慢慢刮时直尺片振动较慢，振动频率较低，音调较低；快速刮过桌子一边可以听到声音的音调变高。
【答案】音调。
10．【解析】对不同气孔吹气，声音的音调不同，铜片越短，音调越高。
【答案】音调。
11．【解析】（1）为验证猜想一，可选择长度和材料都相同，而横截面积不同的琴弦A、B进行研究。
（2）根据表格中的数据可知，AC的横截面积和材料都相同，而长度不同，故探究的是音调与长度的关系，故结论为：当琴弦的材料和横截面积相同时，琴弦的音调高低与琴弦的长度有关。
（3）为验证“猜想三”：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关，应控制琴弦的横截面积与长度相同，而材料不同，可选编号为C、D的琴弦做实验，编号为D的琴弦横截面积应为0.76mm2。
（4）影响琴弦发出声音的音调高低的因素多个，因此在研究时要用到控制变量法。
【答案】（1）A、B；材料；长度；横截面积； （2）长度；（3）0.76；（4）控制变量法。
12．【解析】（1）①由图示可知，琴弦b、d的材料和粗细相同而长度不同，选择琴弦b、d进行实验可以探究音调高低与琴弦长度的关系；
②要探究音调的高低与琴弦粗细的关系，应控制琴弦的材料和长度相同而粗细不同，由图示可知，可以选琴弦a、b进行实验；
（2）由图示可知，在琴弦材料和张力相同的情况下，琴弦越长，音调越低，琴弦越粗，音调越低，分别按住A点、B点、C点后拨动琴弦，发出的音调最高的是按住A点，最低的是按住B点。
【答案】（1）①长度；②a；b；（2）A；B。
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