资源简介

2.2声音的特性
教学目标
知识与技能:
1.了解声音的特性。
知道乐首的首调跟发声体的振动频率有关，响 度跟发声体的振幅有关。
不同发声体发出乐音的音色不同。
过程与方法:
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。
培养学生科学探究的能力。
情感、态度与价值观！
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。
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
探究决定首调、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！
(1)学生讨论刚才的两段乐曲有什么区别。
(2)学生分组发言:
①声音时大时小(时强时弱），大小(强弱)有差别；
②声音的高低(调子)有差别；
③不同乐器演奏出的声音不一样。
(3)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：
(1)我们接触到的声音各种各样，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。
(2)探究:首调的筒低与什么因素有关
演示实验:将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
(3)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 100Hz。
再如:蝴蝶翅膀每秒钟振动约5次，则蝴蝶发声的 步员率是 。
(4)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。
(5)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 ( http: / / www.21cnjy.com )亚声 波，大致范围：10 — 4 20 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。
（6）音调与波形
演示:把话筒连到示波器上。请同学用口琴先对 ( http: / / www.21cnjy.com ) 着话筒吹“duo”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：青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5 6 Hz，蜜 蜂、蚊子翅膀振动频率400 600 Hz。
学生回答：蝴蝶翅膀振动频率 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 H ( http: / / www.21cnjy.com )z 20 000 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)
人的歌唱声约为男低音的60 Hz到 ( http: / / www.21cnjy.com )女高音的500 Hz，通常男子说话声的频率为95 142 Hz，而 女子说话声的频率为272 553 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：
（1）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。
（2）响度:人耳能感受到的声音的强弱称为响度。
（3）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 ( http: / / www.21cnjy.com ) 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，有的振动 ( http: / / www.21cnjy.com )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！
①将钢锯条的1/2伸出桌外轻轻拨动;②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。
（4）不同振幅声音的波形。
（5）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。
（1）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）。
（2）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 ( http: / / www.21cnjy.com )不同的音色，所以我 们能从电话、广播的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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 “duo”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 。
由于首调是由基首的频率决定的，所以以上两 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )分布和强 度分布等方面的不同，形成了各种发声体千差万别、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"氏音丰富，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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )，乐器的音色也 会不一样。同一把小提琴，初学者可能发出粗糖低哑 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
1.音调
音调有“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。
响度与振幅有关，振幅越大，响度越大。
3.音色
不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同。
四、拓展练习
1.蜜蜂载着花蜜飞行的时候，它的翅膀平 ( http: / / www.21cnjy.com )均每秒 振动300次，不载花蜜时平均每秒振动440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（ ）
声音的音调不同
声音的响度不同 C飞行路线形状不同 D 飞行高低不同
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
3.“闻其声而知其人”，这句话表明不同人发出的 声音具有不同的 （ ）
A.音调 B.响度
C音色 D.频率
下列两个波形与下列哪个声音特性是相同的
( )
A.频率 B.振幅 C.音色

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