資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
2.2 聲音的特性（教學設計）
年級 八年級 授課時間
課題 2.2 聲音的特性
教學 目標 1. 了解聲音的特性。知道聲音的音調跟發聲體的頻率有關。知道聲音的響度跟發聲體的振幅有關。知道不同發聲體發出聲音的音色不同。 2. 通過實驗，進一步了解和學習研究物理學問題的方法。 3. 通過研究現實世界中豐富多彩的發聲現象，使學生更加熱愛科學。
教材 分析 聲音的特性這一節比較重要。教材注重讓學生在學習物理知識的同時，體會科學探究的方法，加強與實際的聯系，使學生獲得更多的實際知識。 教材中“決定音調高低的因素”和“響度與什么因素有關”兩個實驗較為簡單，且能增加學生的感性認識。音色的概念比較抽象，學生不易理解，但在日常生活中有一定的感性認識，教學中應盡量讓學生體驗?？稍O計游戲使學生切實感悟到不同的物體發出的聲音，即便音調相同、響度也相同，還是有區別的，有各自的特色。教材安排的觀察波形的演示實驗，除了能讓學生比較形象地認識聲波，引起他們的學習興趣外，還可以讓學生大致了解不同音色的聲音本質。本節名詞術語多，如音調、頻率、超聲波、次聲波、響度、振幅、音色等，因此對于本節內容的教學，應采用多種教學方法，如探究、討論、閱讀和交流等，以提高教學效率。 本節課的教學，應讓學生通過聽、看、想、做等活動，來感知聲音的特性，并能在實踐中分辨這些特性。教學中不宜過分強調概念的記憶與辨析。
學情 分析 學生本學期剛剛接觸物理學科，學生的物理思維才剛起步，所以學生的學習興趣和習慣的培養是我們教師關注的重點。音調、響度、音色以及影響它們的主要因素頻率、振幅、發聲體自身特點等，學生知道，但也容易混淆
需要引導學生先悟后探究，培養學生初步的實驗觀察能力，動手能力。
教學重點 聲音的三種特性及其影響因素。
教學難點 1. 感知聲音特性之間的區別；2. 認識音調及其決定性因素。
教學 器材 鋼尺（若干）、示波器或計算機、音叉2支（不同頻率的）、乒乓球（系有細繩）、鐵架臺、笛子、梳子等。 多媒體課件，視頻《音調的波形》、《影響響度大小的因素》、《聲音的特性》等。
教學過程
教師活動 學生活動
導入新課 【創設情境，引入新課】蚊子和蝴蝶在飛行時翅膀都在振動，為什么我們能聽到討厭的蚊子聲，卻聽不到蝴蝶翅膀振動發出的聲音 思考問題，進入情景。
學習新課 一、音調 1. 探究聲音的特點 【演示】播放ppt中的兩段聲音：①牛與蚊子發出的聲音；②一位男低音與一位女高音兩位歌唱家分別發出的聲音。 讓學生聽聲音，比較兩次聲音有什么不同？ 【小結】在學生回答的基礎上，總結出聲音的不同：牛發出的聲音低沉、粗壯，蚊子發出的聲音尖細、刺耳；男低音發出的聲音低沉渾厚，女高音發出的聲音婉轉高亢。 【探究歸納】我們接觸到的聲音，有的聽起來尖細，聲音高，音調高；有的聽起來低沉，聲音低，音調低。 2. 音調：聲音的高低叫音調。通常女生比男生的音調高。女高音、男中音就是指音調的高低。 3. 探究影響音調高低的因素 【提出問題】聲音的音調高低和什么因素有關？ 【設計實驗】控制變量法：控制鋼尺的振動幅度不變，只改變鋼尺伸出的長短（改變鋼尺振動的頻率）。 如圖所示，將一把鋼尺按緊在桌面上，一端伸出桌邊。撥動鋼尺，聽它振動發出的聲音，同時注意鋼尺振動的快慢。改變鋼尺伸出桌邊的長度，使鋼尺兩次振動的幅度大致相同，再次撥動。 【實驗步驟】 ①把鋼尺緊壓在桌上，使鋼尺的3/4伸出桌面外，用手向下壓伸出的鋼尺使其振動，觀察鋼尺振動的快慢并聽鋼尺發聲的高低，記錄在表格中； ②再分別把鋼尺的1/2、1/4伸出桌面外，仍用同樣大小的力向下壓伸出的鋼尺使其振動，觀察鋼尺振動的快慢并聽鋼尺發聲的高低，記錄在表格中。 實驗記錄表： 振動鋼尺長度振動快慢聲音高低鋼尺長度的3/4慢低鋼尺長度的1/2快高鋼尺長度的1/4更快更高
【實驗結論】 音調的高低與發聲物體的振動快慢有關。振動得越快，發出聲音的音調 越高；振動得越慢，聲音的音調越低。 4. 頻率 （1）物理意義：用來描述物體振動快慢的物理量。物體振動快，則頻率高；振動慢，則頻率低。 （2）定義：物體在1s振動的次數叫頻率。用符號f表示. （3）單位：赫茲，符號是Hz. 如物體1s內振動了50次，則這個物體振動的頻率f=50 Hz. （4）音調和頻率的關系 頻率決定聲音的音調。頻率越高，音調越高；頻率越低，音調越低。 5. 音調的波形圖 【演示】將音叉發出的聲信號輸入計算機中，觀察聲音的波形。換一個不同頻率的音叉做實驗，邊聽邊分析它們的波形有何不同。 【總結】通過觀察示波器中的波形，我們可以清楚地看到，音調的高低與波形間的關系： 高音調的聲音頻率高，波形密集；低音調的聲音頻率低，波形較稀疏。 【播放視頻】——《觀察聲音的波形》。 6. 超聲波和次聲波 【引入】振動會發聲，為什么我們聽不見蝴蝶翅膀振動發出的聲音，卻能聽到討厭的蚊子聲？ 【歸納講解】 （1）可聽聲：人能感受的聲音頻率有一定的范圍。大多數人能夠聽到的頻率范圍從20Hz到20000Hz。 （2）超聲波：高于20000Hz的聲叫超聲波，它們超過人類聽覺的上限。 （3）次聲波：低于20Hz的聲叫次聲波，它們低于人類聽覺的下限。（4）聲：聲音、超聲波、次聲波統稱聲。 （5）人和一些動物的發聲和聽覺的頻率范圍 （6）學生閱讀p41小資料《人和一些動物的聽覺頻率范圍》。回答：能聽到次聲波的動物有哪些？能聽到超聲波的動物有哪些？ 【歸納】動物的聽覺頻率范圍一般和人的不同。有的動物能聽到超聲波，有的動物能聽到次聲波。 能聽到次聲波的動物有：狗、大象；能聽到超聲波的動物有：狗、貓、蝙蝠、海豚。有些動物既能聽到超聲波也能發出超聲波，如蝙蝠、海豚等。 【播放視頻】——《音調》。 【例題1】如圖是“探究影響音調高低因素”的實驗裝置。下列說法不正確的是（ ） A．通過改變鋼尺伸出桌面的長度來改變鋼尺振動的頻率 B．多次實驗中，保持鋼尺振動的振幅相同，運用了控制變量法 C．鋼尺伸出桌面越長，振動越慢 D．鋼尺振動越快，頻率越高，發出的聲音音調越低 【答案】D. 【解析】A．如圖，實驗用同樣大小的力撥動鋼尺，通過改變鋼尺伸出桌面的長度，達到改變鋼尺振動頻率的目的，故A正確，A不符合題意； B．在多次實驗過程中，每次都要用同樣大小的力撥動鋼尺，就是為了保持鋼尺振動的振幅相同，這是運用了控制變量法，故B正確，B不符合題意； CD．通過觀察實驗現象可知，鋼尺伸出桌面的部分越長，就振動得越慢，音調就越低；鋼尺伸出桌面的部分越短，就振動得越快，頻率就越高，音調就越高；故C正確，C不符合題意；D錯誤，D符合題意。如果用手按住鼓面，鼓面的振動停止，所以聲音會消失。 故選D. 聽聲音，比較兩次聲音有什么不同？ 知道音調的概念。 設計并進行實驗，把聽到的聲音及觀察到的現象填入表格中。 分析論證， 歸納出實驗結論。 知道頻率的概念，知道音調和頻率的關系。 通過視頻或 觀察示波器中的波形，找出聲音的音調與振動頻率的關系。 觀看視頻，加深對音調波形的理解。 思考問題。知道超聲波、次聲波的頻率范圍。 閱讀p41小資料《人和一些動物的聽覺頻率范圍》。解釋：為什么人們聽不見蝴蝶翅膀振動發出的聲音，卻能聽到討厭的蚊子聲？ 討論回答老師所提兩個問題。 觀看視頻。 做例題1并回答，知道物體振動頻率越快，音調越高。
學習新課 二、響度 聲音有音調的不同，也有強弱的不同。 1. 響度：物理學中把聲音的強弱叫響度，也就是聲音的大小。 2. 探究響度和振幅的關系 【提出問題】響度的大小與哪些因素有關 【設計實驗】將系在細繩上的乒乓球輕觸正在發聲的音叉，觀察乒乓球被彈開的幅度。使音叉發出不同響度的聲音，重做上面的實驗。 【進行實驗】 ①把系好乒乓球的細線拴在鐵架臺上，用正在發聲的音叉輕觸乒乓球，觀察乒乓球被彈開的幅度。 ②用大小不同的力敲擊音叉，使音叉發出響度不同的聲音，重做上面的實驗，觀察乒乓球被彈開的幅度。將觀察到的現象記入表格中。 【分析與論證】 分別用不同的力敲擊時，聽兩次音叉發出聲音的強弱，觀察兩次小球被彈開的幅度；用力越大，乒乓球被彈開的幅度越大，聲音的響度也越大。 【實驗結論】聲音的響度跟發聲體振動的幅度有關，物體振動的幅度越大，產生聲音的響度越大。 3. 振幅 物理學中用振幅來描述物體振動的幅度。振幅是指發聲體偏離原來位置的最大距離，物體的振幅越大，產生聲音的響度越大。 4. 用波形圖表示響度的大小 【演示】將音叉發出的聲信號輸入計算機中，觀察聲音的波形。換一個響度不同的音叉做實驗，邊聽邊分析它們的波形有何不同。 比較甲、乙兩個發聲體的聲音波形可知：甲的振幅大，響度大；乙的振幅小，響度小。 【播放視頻】—《比較不同響度聲音的波形圖》 5. 影響響度大小的因素 【提問】響度還與其它因素有關嗎？請同學們列舉一些事例。 【小結】拿出手機聽音樂，離的近可以清楚地聽見手機的聲音，離得遠幾乎聽不見。表明響度還跟離發聲體的遠近有關。距離越遠，聲音越分散，響度越小。減小聲音的發散，可增大響度。生活中的喊話器、醫生用的聽診器都利用了這個道理。 【總結】①響度的大小與振幅有關：發聲體的振幅越大，產生聲音的響度越大。 ②響度的大小與人距發聲體的遠近有關：離發聲體距離越遠，聲音越分散，響度越小。 6. 區分音調與響度 音調和響度是聲音的兩個不同的特征。響度大的聲音，音調不一定高；音調高的聲音，響度也不一定大。 【想一想】蚊子的叫聲與黃牛的叫聲相比，哪個音調高？哪個響度大？ 蚊子的叫聲音調高；黃牛的叫聲響度大。 【播放視頻】—《響度》 【例題2】男低音獨唱時由女高音輕聲伴唱，對二人聲音的描述正確的是（ ） A. 男低音比女高音音調低、響度大 B. 男低音比女高音音調低、響度小 C. 男低音比女高音音調高、響度大 D. 男低音比女高音音調高、響度小 【答案】A. 【解析】題中的“男低音”和“女高音”中的“低”和“高”專指音調的高低。由此可知，男低音比女高音音調低。女高音“輕聲”伴唱，“輕聲”指響度不宜過大。所以A正確。 故選A。 觀看實驗，分析討論現象，歸納出響度和振動幅度的關系。 知道振幅的概念。 觀察示波器中的波形，比較響度的大小與振幅間的關系。 觀看視頻。 列舉事例，知道響度還跟離發聲體的遠近有關。 觀看視頻。 做例題2并進行解析，區分音調與響度。
學習新課 三、音色 【演示】ppt播放用不同的樂器演奏的古典音樂《梁?！?，控制音調和響度差不多相同，讓學生分辨它們是哪種樂器發出的。 【講解】頻率的高低決定聲音的音調，但是不同的物體發出的聲音，即便音調相同，我們還是能夠分辨它們。這表明在聲音的特征中還有一個因素是十分重要的，它就是音色。 1. 探究不同發聲體的音色 【演示或播放視頻】將音叉、鋼琴與長笛發出的聲音分別輸送到計算機（或示波器）中，觀察聲音的波形圖，比較他們的波形有何異同。 根據觀察到的聲音波形可以知道： ①音叉、鋼琴、長笛發出的聲音波形，總體上的疏密程度是相同的，即頻率相同，音調相同. ②振動幅度相同（振幅相同），響度相同. ③波的形狀不同，即音色不同. 2. 音色 聲音的品質叫做音色，它反映了每個物體發出的聲音特有的品質。 3. 音色的決定因素 ①音色是由發聲體的材料、結構等因素決定的。不同發聲體的材料、結構不同，發出聲音的音色就不同?！奥勂渎暥淙恕本褪抢妹總€人發出聲音的音色不同來辨別的。 ②音色是由發聲體本身決定的，發聲體有變化，音色也將變化。例如，有經驗的鐵路工人師傅，可以通過用鐵錘敲擊鋼軌發出的聲音的音色而得知鋼軌上的螺絲是否松動。 【例題3】AI（人工智能）語音播報能夠模仿不同人物的聲音，是因為它學會了模仿人物聲音中的哪個特性（　　） A．音調 B．響度 C．音色 D．振動頻率 【答案】C。 【詳解】不同發聲體發出的聲音音色不同，AI（人工智能）語音播報能夠模仿不同人物的聲音，是因為它學會了模仿人物聲音的音色，故C符合題意，ABD不符合題意。故選C. 【例題4】如圖所示，將一把鋼尺壓在桌面上，一部分伸出桌面，用手撥動其伸出桌外的一端，輕撥與重撥鋼尺，則鋼尺發出聲音的______不同；改變鋼尺伸出桌面的長度，保持尺的振動幅度不變，則鋼尺發出聲音的______不同；換用一把塑料尺子繼續實驗，其他條件不變，則尺子發出聲音的______ 不同。（均選填“響度”、“音調”和“音色”） 【答案】響度，音調，音色。 【詳解】輕撥與重撥鋼尺，會導致鋼尺振動幅度不同，響度就不同；改變鋼尺伸出桌面的長度，用同樣大小的力撥動其伸出桌面的一端，這樣會導致鋼尺振動的快慢不同，即發聲音調不同，換用一把塑料尺子繼續實驗，其他條件不變，則尺子發出聲音的音色不同。 仔細聽不同的樂器演奏的音樂，分辨它們是哪種樂器發出的。知道聲音的第三個特性—音色。 觀看視頻，比較音叉、鋼琴與長笛發出聲音的波形圖的異同點。 觀察不同樂器的波形圖，回答問題。 了解音色的影響因素。 做例題3，知道不同發聲體發出聲音的音色不同。 做例題4，區分聲音特性之間的區別。
學習新課 四、樂音和樂器 讓學生閱讀課本42頁《科學世界》，完成下列問題： ①什么是樂音？②常見的樂器如打擊樂器、弦樂器、管樂器靠什么發聲？音調的高低與什么有關？ 【師生共同總結】 1. 樂音：悠揚、悅耳，聽起來很舒服的聲音叫樂音。從鋼琴和長笛的波形圖中可以看出，樂音的波形是有規則的。 2. 樂器：樂器可以分為打擊樂器、弦樂器和管樂器等不同類型。 （1）打擊樂器 編鐘、鼓、鑼等樂器受到敲擊時發生振動，產生聲音。演奏編鐘時，敲擊大小不同的鐘能發出不同音調的聲音。擊鼓時的力度越大，鼓面的振動幅度就越大，聲音就越響亮。 （2）弦樂器 古琴、琵琶、二胡、小提琴和鋼琴等樂器通過弦的振動發聲。長而粗的弦發聲的音調低，短而細的弦發聲的音調高?？嚲o的弦發聲的音調高，不緊的弦發聲的音調低。弦的振動幅度越大，聲音就越響。弦樂器通常有一個共鳴箱來使聲音更洪亮。 （3）管樂器 簫和笛等樂器，包含一段空氣柱，吹奏時空氣柱振動發聲。手指在不同的音孔上，就會改變空氣柱的長度，從而改變音調。長的空氣柱產生低音，短的空氣柱產生高音。 【例題5】古箏，因其音域寬廣、音色優美、演奏技巧豐富、表現力強而被稱為“眾樂之王”，亦稱為“東方鋼琴”，是中國獨特的、重要的民族樂器之一。如圖所示是表演者彈奏古箏的情景，下列有關說法正確的是（　?。? A．演奏時用力撥動琴弦，音調升高 B．演奏時撥動琴弦越快，聲音傳播速度越快 C．演奏前需要調弦，繃緊的弦發聲的音調高 D．演奏時的聲音悅耳動聽，細琴弦發聲的響度大 【答案】C。 【詳解】A．演奏時用力撥動琴弦，琴弦振動的幅度會變大，響度變大，故A錯誤； B．演奏時撥動琴弦越快，琴弦振動的越快，音調越高，聲音傳播的速度是跟溫度與介質有關，故B錯誤； C．演奏前需要調弦，繃緊的弦振動的快，發聲的音調高，故C正確； D．演奏時的聲音悅耳動聽，是細琴弦發聲的音色好，故D錯誤。 故選C. 閱讀教材p42—《樂音和樂器》?；卮鹄蠋熖岬膯栴}。 知道影響打擊樂器的音調與響度的因素。 知道影響弦樂器的音調與響度的因素。 知道影響管樂器音調的因素。 做例題5，區分音調、響度與音色。
課 堂 練 習 課 堂 練 習 1. 百度地圖是一款導航APP，在語音播報設置上，用戶可從系統中眾多演員的個性語音包中進行選擇。用戶更換語音包能變更聲音的（　?。?A．響度 B．音色 C．音調 D．頻率 【答案】B 【詳解】不同人說話時的音色不同，用戶可從中選擇喜歡的公眾人物作為導航播報員，這是利用軟件模擬了這些人物發聲的音色，故B符合題意，ACD不符合題意。 故選B。 2．下列關于中國傳統樂器的描述和分析，不正確的是（　?。? A B C D A． 彈奏琵琶時，同樣大小的力撥動粗細不同的琴弦，可以發出音調不同的聲音 B． 吹葫蘆絲時，是因為空氣柱振動產生了聲音 C． 吹陶笛時，按住不同的氣孔是為了改變聲音的音調 D． 用大小不同的力敲擊揚琴的同一位置，發出聲音的音色不相同 【答案】D 【詳解】A．彈奏琵琶時，同樣大小的力撥動粗細不同的琴弦，琴弦振動頻率不同，可以發出音調不同的聲音，故A正確，不符合題意； B．聲音是由物體振動產生，吹葫蘆絲時，是因為空氣柱振動產生了聲音，故B正確，不符合題意； C．吹陶笛時，按住不同的氣孔是為了改變空氣柱振動的長短，進而改變空氣中振動的快慢，改變聲音的音調，故C正確，不符合題意； D．用大小不同的力敲擊揚琴的同一位置，琴弦振動幅度不同，發出聲音的響度不相同，故D錯誤，符合題意。 故選D。 3．曾侯乙編鐘包含若干個大小不同的鐘，用大小相同的力敲擊不同的鐘，發出的鐘聲不同，這是指聲音的什么特性不同（　?。? A．響度 B．音調 C．音色 D．傳播速度 【答案】B 【詳解】音調與振動的頻率有關。鐘的大小不同，即體積不同，則質量不同，用相同的力敲擊時，不同的鐘振動的快慢不同，即振動的頻率不同，所以發出的聲音的音調不同。故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。 4．如圖所示是甲、乙、丙三個聲音在示波器上顯示的波形圖（縱軸數值的單位相同，橫軸中1ms＝10-3s），以下判斷正確的是（　?。? A．乙比甲的響度大 B．甲的音調比乙低 C．甲比丙的頻率小 D．甲、丙的音色相同 【答案】D 【詳解】A．如圖，甲、乙圖像的振幅相同，所以響度相同，故A錯誤； B．如圖，甲0.2ms內均振動2次、乙0.4ms內均振動2次，甲的振動頻率較高，音調較高，故B錯誤； C．如圖，甲、丙0.2ms內均振動2次，所以頻率相同，音調相同，故C錯誤； D．如圖，甲、丙的波形相同，所以音色相同，故D正確。 故選D。 5．某調弦軟件可以測量出吉他弦發聲的參數，吉他聲是由弦的 產生的。下圖是先后兩次撥吉他A弦后軟件界面顯示的內容，此時軟件顯示兩次撥動產生的吉他聲不同，主要是指聲音的 （填“音調”“響度”或“音色”）不同。 【答案】 振動 音調 【詳解】聲音是由物體的振動產生的，吉他聲是由弦的振動產生的。 圖中所示發聲體振動的頻率不同，而頻率影響聲音的音調，因此音調不同。 6. 為了探究聲音的三個特性，小偉同學用兩把大小完全一樣的鋼尺和塑料尺分別進行了以下操作，如圖所示。 （1）將鋼尺一端緊壓在桌面邊緣，改變鋼尺伸出桌面的長度，用大小相同的力撥動它，聽聲音看現象，從而得出了聲音的音調與振動 的關系； （2）保持鋼尺伸出桌面的長度不變，用大小 （“不同”或“相同”）的力撥動它伸出桌面的端部，聽聲音看現象，從而得出了聲音的響度與 的關系； （3）在上述探究過程中用到了控制變量法。下列研究問題的方法不是采用這種方法的是 。（選填字母代號） A．鼓聲響度的大小與敲打鼓面的力度有關 B．用懸掛的乒乓球接觸正在發聲的音叉，乒乓球被彈開 C．琴弦發出聲音的音調高低與琴弦長短、粗細、松緊的關系 【答案】 頻率 不同 振幅 B 【詳解】（1）如圖，改變鋼尺伸出桌面的長度，用大小相同的力撥動它，能夠觀察到鋼尺振動的快慢不同，鋼尺發出聲音的音調不同，這說明聲音的音調與振動頻率有關。 （2）如圖，保持鋼尺伸出桌面的長度不變，用大小不同的力撥動它伸出桌面的端部，通過聽聲音看現象發現，鋼尺受力越大，振動幅度越大，聲音的響度越大，這說明聲音的響度與振動振幅有關。 （3）A．探究鼓聲響度的大小與敲打鼓面的力度有關，要選擇相同的鼓進行實驗，采用了控制變量法，故A不符合題意； B．用懸掛的乒乓球接觸正在發聲的音叉，乒乓球被彈開，以此來說明聲音是由物體振動產生的，這是采用了轉換法，故B符合題意； C．探究琴弦發出聲音的音調高低與琴弦長短、粗細、松緊的關系，對于三個因素要一個一個地探究，探究某一因素時要控制另兩個因素不變，采用了控制變量法，故C不符合題意。 故選B。
板 書 設 計 第2節 聲音的特性 一、音調：聲音的高低 1. 頻率：發聲體每秒內振動的次數。單位是赫茲，符號為Hz。 2．頻率越高，音調越高；頻率越低，音調越低。 3. 超聲波：把高于20000Hz的聲叫做超聲波。 4. 次聲波：把低于20Hz的聲叫做次聲波。 二、響度：聲音的強弱（大?。? 1. 振幅：發聲體偏離原來位置的最大距離。 2. 發聲體的振幅越大，產生的聲音響度越大。 3. 響度與距發聲體的距離有關，距發聲體越遠，人耳聽到的聲音越小。 三、音色：聲音的品質 音色與發聲體的材料、結構有關。
課 堂 小 結 第2節 聲音的特性
作 業
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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