資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
【人教2024版八上物理精彩課堂（素材+教案）】
2.2 聲音的特性
新課導入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　方式一　【情境導入】
播放視頻“口技(模仿30種動物叫聲)”(見素材二)。
導入語:多神奇啊,國際友人能發出不同聲音,這是為什么呢 今天我們就通過探究聲音的特性:音調、響度和音色,來揭開這個謎團。
方式二　【情境導入】
播放視頻“水杯琴”或“茶杯敲出小星星”(見素材二)。
導入語:神奇的杯子能發出不同的聲音,今天我們就通過學習聲音的特性:音調、響度和音色,來解釋這個現象。
方式三　【情境導入】
蚊子和蝴蝶在飛行時翅膀都在振動,如圖2-2-1所示,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呢 要知道這個問題的答案,就需要研究聲音的特性。
圖2-2-1
電子視頻　　(詳見電子資源)
教材知識處理　　
實驗創新1:探究聲音的音調與哪些因素有關(教材P39)
在引導學生進行“想想做做:探究聲音的音調與哪些因素有關”時,可適時加入:
實驗1:一邊用筷子連續敲擊碗口邊緣的同一位置,一邊不斷向碗中倒水,感受聲音高低的變化。
實驗2:在玻璃瓶中加滿水,嘴在瓶口處向瓶中吹氣,感受聲音的高低,將瓶中的水不斷倒出,倒出一些吹一次,感受聲音的高低變化。
分析兩次實驗中聲音變化的原因:第1次實驗中主要是碗和水振動發聲,碗中水越多,聲源越重,振動越慢,發聲音調越低;第2次實驗中主要是瓶內的空氣柱振動發聲,瓶中水越少,空氣柱越長,振動越慢,發聲音調越低(與向水壺中灌水時聲音的變化規律相反,形成互補)。
實驗創新2:探究聲音的響度與哪些因素有關
實驗步驟如下:將一把鋼尺緊按在桌面上,使其一端伸出桌邊。用較大的力撥動鋼尺伸出桌邊的一端,觀察它的振動幅度和發聲的響度。保持鋼尺伸出的長度相同,用較小的力撥動鋼尺伸出桌邊的一端,觀察它的振動幅度和發聲的響度。分析鋼尺振動的幅度大小與響度之間的關系。
本節教材鏈中考　　
[考點小說] 本節中聲音的三個特性均是中考考查的熱點,題目難度不大,貼近生活,題目類型以填空題、選擇題和實驗探究題為主。
[考點對接] 1.聲音的音調
[源起教材P39] 想想做做
　　如圖2.2-2所示,將一把鋼尺緊按在桌面上,使伸出桌邊的部分較長。撥動鋼尺,觀察它的振動情況。逐漸縮短鋼尺伸出的長度,重復前面的操作與觀察。分析鋼尺振動的快慢與它伸出的長度之間的關系。
當伸出的長度減小到一定程度時,撥動鋼尺就能聽到較為清楚的聲音,注意聽它的音調。繼續縮短鋼尺伸出的長度并撥動鋼尺,觀察音調的變化。分析鋼尺發出聲音的音調與它振動的快慢之間的關系。
圖2.2-2　鋼尺振動
例1　(安徽中考)如圖2-2-2所示為我國晉代顧愷之所繪《斫(zhuó)琴圖》的局部,展示了古代樂師調整琴弦長度的情境。調整琴弦的長度,主要是為了改變樂音的　　　　(選填“音調”“響度”或“音色”)。
圖2-2-2
[答案] 音調
[考點對接] 2.聲音的響度
[源起教材P42] 演示
決定響度的因素
圖2.2-4
　　如圖2.2-4所示,使將正在發聲的音叉輕觸系在細繩上的乒乓球,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。
想一想:乒乓球彈開的幅度與音叉振動的幅度有什么關系 響度與什么因素有關
例2　(南京中考)如圖2-2-3所示,在學校組織的迎“青奧”活動中,小明進行了擊鼓表演。他時重時輕地敲擊鼓面,這樣做主要改變了鼓聲的 (　　)
圖2-2-3
A.響度　　　　　B.音調 C.音色 D.速度
[答案] A
[考點對接] 3.聽覺頻率范圍
[源起教材P41] 小資料
例3　(常州中考)正常灰鯨的發聲頻率范圍為15~25 Hz。生物學家發現變異灰鯨Alice,其發聲頻率為52 Hz,導致正常灰鯨“聽不見”Alice的聲音,如圖2-2-4所示為海豚的發聲頻率和聽覺頻率范圍,灰鯨與海豚同屬海洋哺乳動物。由此推理:正常灰鯨的聽覺頻率范圍(圖2-2-5中的黑色橫條)很可能是(　　)
圖2-2-4
圖2-2-5
　　[解析] C　根據海豚的發聲頻率范圍和聽覺頻率范圍分析可知:一般海洋哺乳動物的聽覺頻率范圍比發聲頻率范圍要大一些,正常灰鯨的發聲頻率范圍為15~25 Hz,但是聽不到變異灰鯨發出的52 Hz的聲音,故C符合題意。
拓展材料　　
　　材料一　海豚音,從字面上容易理解為像海豚一樣發出的高音調聲波,但海豚所能發出的聲音頻率范圍是7000 Hz到120000 Hz,很顯然人是無法發出這個頻率的聲波的。所以,海豚音只是泛指人類發出的極高的音調。海豚音也是至今為止人類發聲頻率的上限(如圖2-2-6所示是被譽為“海豚音王子”的俄羅斯流行樂男歌手維塔斯)。海豚音這個詞非聲樂上的名詞。
圖2-2-6
材料二　超聲波指紋識別
超聲波指紋識別是一種非接觸式的指紋識別技術。它利用超聲波具有穿透材料的能力,且在不同介質中的傳播速度不同的特性,來獲取指紋的圖像信息。當超聲波接觸指紋時,會受到指紋紋路和皮膚厚度等因素的影響,從而產生不同的反射信號。這些反射信號可以被接收器捕捉到,并轉化為數字信號,進而生成指紋圖像。超聲波指紋識別的優點在于它可以在不接觸指紋的情況下進行識別,避免了傳統指紋識別技術中可能存在的交叉感染問題。此外,超聲波指紋識別技術還具有高精度、高速度、高安全性等優點,可以廣泛應用于各種場合。
　　材料一　海豚音
　　材料二　超聲波指紋識別
第2節　聲音的特性
教材解讀 　《聲音的特性》這一節比較重要,通過本節的學習,應該使學生了解頻率的高低決定音調的高低;振幅的大小決定響度的大小;發聲體的性質決定音色。在學習這些物理知識的同時,要注意讓學生體會探究這些物理規律的方法,以及這些物理規律在實際中的應用。 　音調的探究實驗并不難做,器材也易得,應由學生自己完成,這樣有助于培養學生分析問題和解決問題的能力。由振動快慢不同、音調不同,引出頻率的概念,再由人耳聽到聲音的頻率范圍,引出超聲波和次聲波的概念。關于超聲波和次聲波的資料很多,教師可引導學生交流,教學中也可以向學生補充有關的知識。 　怎樣才能使物體振動發出的聲音更響 學生很容易想到應該使物體振動的幅度更大些,關鍵是應該讓學生想出一些切實可行的實驗來證實他們的猜想。 　音色的概念比較抽象,教學中應盡量讓學生體驗,使學生感悟到不同的物體發出的聲音,即便音調和響度相同,聲音還是有所區別的。音色不同,也就是通常人們所說的“音質不同”。可以聽錄音,也可以讓會樂器的學生用不同的樂器演奏同一首曲子,讓大家感知音色的含義。觀察波形的演示實驗,目的是增加學生對不同樂器聲音音色的感性認識。
學 習 目 標 物理觀念 　1.了解聲音的特性。 　2.知道樂音的音調跟聲源的振動頻率有關;響度跟聲源的振幅有關;不同發聲體發出聲音的音色不同。 　3.通過做“音調與頻率有關”“響度與振幅有關”的實驗,進一步了解和學習物理學研究問題的方法。
科學思維 　學會觀察和分析生活中有關物理知識的實例與實驗現象,具有初步的觀察能力、分析概括能力。
科學探究 　1.通過實驗引導學生探究物理規律,初步體會用“控制變量法”研究物理問題的思路。 　2.讓學生經歷實驗探究過程,體會科學探究的過程與步驟。
科學態度 與責任 　培養學生觀察思考,勇于發現、樂于探究的學習習慣,以及應用物理知識解決實際問題的能力。
重 難 點 處 理 重點 　認識并區分聲音的三個特性。多聽幾組聲音進行對比,例如牛叫聲與蚊子聲,男低音放聲歌唱和女高音輕聲伴奏的聲音,明確音調指聲音的高低,響度指聲音的大小。
難點 　音調的決定因素:聲源的振動頻率。利用“控制變量法”進行實驗,如調節二胡弦的松緊程度分別彈奏,用紙片快慢不同地劃過同一把梳子的梳齒,撥動伸出桌面長度不同的直尺等,分辨聲音的不同。
創新探究 　橡皮筋實驗: 　①探究音調與頻率的關系:一名同學將橡皮筋拉緊,另一名同學用鉛筆尖撥動橡皮筋,聽橡皮筋發出的聲音;將橡皮筋再拉緊一些,另一名同學仍然用鉛筆尖撥動橡皮筋,注意所用力的大小不變,聽橡皮筋發出聲音的變化;多改變幾次橡皮筋的松緊程度,對比分析聲音的不同。 　②探究響度與振幅的關系:一名同學將橡皮筋拉緊,另一名同學用鉛筆尖撥動橡皮筋,聽橡皮筋發出的聲音;保持橡皮筋松緊程度不變,使用鉛筆尖用大小不同的力撥動橡皮筋,聽橡皮筋發出聲音的變化;用大小不同的力撥動橡皮筋幾次,對比分析聲音的不同。 　方法分析:兩個實驗都應用了控制變量法。
教學設計①　　(對應ppt見電子資源)
教師活動 學生活動 設計意圖
【導入新課】 情境引入: 物體振動會發出聲音,可是,在生活中,你聽到過蝴蝶翅膀振動發出的聲音嗎 聽到過蚊子發出的聲音嗎 你猜想是什么原因呢 鼓勵學生對精彩回答給予掌聲鼓勵,然后乘勢提出問題:剛才為什么用力鼓掌比輕輕拍掌發出的聲音大 [導入新課]可見不同的聲音有強弱、高低之分,這就是我們這節課所要探究的內容。 積極討論,踴躍發言,聽老師總結,步入本節課的學習之旅。 從學生習以為常但又不能科學解釋的生活現象入手,在激發學生學習興趣的同時,點出本節課的學習主題。
【探究新知】 一、音調 過渡語:同學們在講話時,一般女同學的聲音尖細,男同學的聲音粗獷。聲音的這種差別在物理中用音調高低來反映。女同學的聲音音調高,男同學的聲音音調低。樂器中小提琴的聲音音調高,大提琴的聲音音調低。 聲音為什么會有音調高低的不同 什么因素決定音調的高低 [探究實驗]如圖所示,將一把鋼尺緊按在桌面上,一端伸出桌面。撥動鋼尺,聽它振動發出的聲音,同時注意鋼尺振動的快慢。改變鋼尺伸出桌面的長度,再次撥動鋼尺。比較兩種情況下鋼尺振動的快慢和發聲的音調,它們之間有什么關系 (強調:兩次實驗要用相同大小的力) 教師巡視,對個別學生的實驗過程進行指導,讓學生代表對實驗現象進行描述并填寫記錄表格。 鋼尺伸出桌面長度振動快慢聲音高低伸出伸出伸出
總結:物體振動得快,發聲的音調就高,振動得慢,發聲的音調就低。可見發聲體振動的快慢是一個很重要的物理量,它決定著音調的高低。 [自主學習]指導學生自學,并思考下列問題: (1)物理學中描述物體振動快慢的物理量是什么 是怎樣定義的 單位是什么 (2)如果一個物體的振動頻率是100 Hz,它表示的物理意義是什么 (3)你認為影響音調的因素是什么 (4)人的聽覺頻率范圍是多少 (5)什么是超聲波 什么是次聲波 (6)為什么有時在你認為很靜、沒有任何聲音時,狗卻突然表現得非常警覺 聽講,思考提出的問題。 觀察實驗現象,并對實驗現象進行描述。 通過設問,激發學生的學習興趣,引發學生的探索精神。 簡單易操作,直觀易感知,學生很容易將音調的高低與振動的快慢聯系在一起,找到它們之間的關系。
歸納:(1)物理學中用物體振動的次數與時間之比即頻率來描述物體振動的快慢。頻率的單位為赫茲(Hz)。 (2)物體的振動頻率是100 Hz表示這個物體在1 s內振動了100次。 (3)音調的高低與頻率有關,頻率高則音調高,頻率低則音調低。 (4)多數人能夠聽到的頻率范圍大約從20 Hz到20000 Hz。 (5)高于20000 Hz的聲叫作超聲波,低于20 Hz的聲叫作次聲波。 (6)狗的聽覺范圍比人的要大,能聽到人所聽不到的聲,如:超聲波、次聲波。 [演示實驗]為了很好地了解物體振動發聲的情況,我們可以將聲音的波形在示波器或計算機上展現出來。 分別把兩個不同的音叉(256 Hz、512 Hz)發出的聲音信號輸入示波器,注意聽音調上的差別以及觀察聲音在波形上的區別。 小組內討論并總結:在波形圖上,音調高的聲音波形更密集一些,聲音的頻率較高;音調低的聲音波形比較稀疏,聲音的頻率較低。 二、響度 [提出問題]當各組鋼尺都伸出桌面時,各組用力的大小各不相同,其產生聲音的大小相同嗎 各組的同學開始實驗,并對比。 [設計實驗收集證據] 同學們是如何實驗的呢 [解釋]解釋證據的意義,得出正確結論。 [交流]演示實驗: (1)用細線把乒乓球吊起來,使乒乓球靜止在豎直位置,恰好跟音叉的一個叉股接觸。輕敲音叉,觀察乒乓球被彈開的幅度(如圖所示)。 (2)重敲音叉,使音叉發出響度更大的聲音,觀察乒乓球被彈開的幅度。 (3)比較音叉發出不同響度的聲音時,乒乓球被彈開的幅度有什么不同。 (4)通過上面的探究活動,可以得出什么結論 總結:物體振動的幅度叫振幅。物體的振幅越大,產生聲音的響度就越大。 [情境演示]將手機鈴聲調到合適音量后,從講臺走到教室后面,再返回講臺。 請同學們思考:聽到的聲音有什么變化 這個實驗說明了什么 引導學生發言,得出結論。 結論:人聽到的聲音是否響亮,還與距離發聲體的遠近有關。 最終歸納:①聲音的強弱(大小)稱為響度。 ②影響因素:響度與聲源振動的幅度有關,振幅越大,響度越大。響度還跟距離發聲體的遠近有關,距離發聲體越近,響度越大,反之響度越小。 認真自學,思考、交流、回答問題。 仔細聽不同頻率的聲音音調的高低,同時觀察不同頻率的聲音波形的疏密。 分組實驗,仔細觀察發生的現象,小組對操作方法和實驗現象進行描述。 通過現象得出結論:物體的振動幅度越大,聲音越大。(物理學中將聲音的大小叫作響度。) 用力越大,音叉發出聲音的響度越大,乒乓球被彈開的幅度越大。 注意傾聽聲音的變化,回答:聲音的響度會變化。 由于頻率、周期、振動快慢及超聲波、次聲波對于學生來說比較抽象,通過自學、思考、歸納,可以培養學生的閱讀能力和獲取有用信息的能力。 用波形圖表現聲波,形象、直觀,通過觀察波形圖,易于把頻率與音調密切聯系起來,有助于學生理解。 培養學生的實驗能力、觀察能力和思維能力,同時滲透轉換法。 使學生經歷完整的自主實驗過程,積極應用已有的實驗方法進行實驗探究,完成知識和技能的遷移。 緊密聯系生活,讓學生把物理知識和生活實踐相結合,也體現了從生活走向物理的思想。
三、音色 [播放聲音]多媒體播放鋼琴、二胡、笛子等一些樂器的聲音,讓學生判斷是什么樂器發出的。 提問:你是怎樣分辨出不同的聲音的 僅僅是根據音調和響度嗎 點撥:音色就是指聲音的品質。 [教師演示]下面分別是音叉、鋼琴與長笛發出的C調1(do)的波形圖,用計算機播放這幾個聲音片段,邊聽邊比較它們的波形有何異同。 [提出問題]針對上圖,提出以下問題讓學生思考: (1)從波形圖上能得出哪些信息 (2)音色與哪些因素有關 (3)能否舉出在生活中利用音色來辨別不同物體發聲的例子 總結:(1)音調相同的不同樂器發出聲音的波形總體上的疏密程度是相同的,即頻率相同;但是波的形狀不同,即音色不同。 (2)不同發聲體的材料不同、結構不同,發出聲音的音色就不同。 (3)根據生活經驗,回答音色在生活中的應用:用手拍西瓜,利用音色來判斷西瓜熟不熟;輕輕敲打瓷器,利用音色來判斷瓷器是否有裂紋…… [互動小游戲]全體同學閉上眼睛,找三名同學分別說一句話,讓學生猜分別是哪名同學的聲音,并說明依據。 課堂小結(略) 課堂練習(略) 布置作業(略) 聆聽聲音,判斷是何種樂器發出的,并說出依據:是根據它們發聲音色的不同來分辨的。 仔細觀察三個波形圖,討論、交流、回答問題。 做互動游戲,并說出分辨理由。 讓學生把物理知識和生活實踐相結合,容易形成音色的概念。 觀察波形是為了增加學生對不同樂器聲音音色的感性認識。從波形圖中可以清楚地看出不同音色聲音的本質。 在增加課堂愉快氣氛的同時,增強學生對音色的理解。
導學設計
學點1:音調
實驗1:如圖2-2-7甲所示,拿一張硬紙片,讓它在木梳齒上劃過,一次快些,一次慢些。當慢劃時,可以聽到紙片發出“嚓嚓”聲;當快劃時,紙片發出聲音的聲調就會變高。
圖2-2-7
實驗2:如圖乙所示,撥動松緊不同的橡皮筋,聽聲音并觀察橡發筋的振動情況。
思考:
問題1:實驗1中,紙片發出聲音的音調為什么會發生變化
答:　音調由物體振動的頻率決定,物體振動的頻率發生變化,故發聲音調發生變化　。
問題2:實驗2中,當用相同的力撥動橡皮筋時,哪種情況下發出聲音的音調高
答:　圖(a)中橡皮筋張緊,振動的頻率較高,發出聲音的音調高　。
學點2:響度
實驗1:如圖2-2-8甲所示,在鼓面上放一些塑料泡沫,用不同的力敲鼓,聽發出聲音的變化,并觀察鼓面上的塑料泡沫的振動情況。
圖2-2-8
實驗2:找一段橡皮筋,將其固定,把橡皮筋繃至合適的長度(如圖乙所示),用不同的力撥動橡皮筋,觀察橡皮筋的振動幅度,分析橡皮筋發出的聲音大小與什么因素有關。
思考:
問題1:由實驗1可知,敲鼓時用力的大小與塑料泡沫的振動幅度、鼓聲大小之間的關系是什么
答:　敲鼓時用力越大,塑料泡沫的振動幅度越大,鼓聲也越大　。
問題2:由實驗2可知,固定橡皮筋長度的目的是什么 橡皮筋發出的聲音大小與橡皮筋的振動幅度之間有什么關系
答:　固定橡皮筋長度,目的是使橡皮筋的發聲頻率不變,即音調不變;橡皮筋的振幅越大,發出聲音的響度越大　。
學點3:音色
實驗1:讓一名同學用手帕蒙住眼睛,找幾名同學喊蒙眼同學的名字,讓他“聽音辨人”。每個同學蒙眼一次,看誰辨得又快又準。
實驗2:讓一名同學用手帕蒙住眼睛,請三名同學分別用小提琴、口琴和二胡(如圖2-2-9所示)演奏同一首樂曲,讓其通過聲音辨別樂器的種類。
圖2-2-9
思考:
問題1:實驗1中,蒙眼同學看不到其他同學也能憑聲音辨出對方是誰,這是為什么
答:　不同人發聲的音色不同,并且蒙眼同學熟悉他們的聲音特征　。
問題2:不同樂器的材料和結構是否相同 演奏同一首樂曲時,發出的聲音是否完全相同
答:　不同樂器的材料和結構不同,演奏同一首樂曲時,發出的聲音不完全相同　。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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