八年级物理上册教案第2章第2节声音的特性

第2节 声音的特性

（共2课时）

第一课时 音调与响度

【知识与技能】

1．了解声音的特性．

2．知道乐音的音调跟发音体的振动频率有关；响度跟发音体的振幅有关．

3．知道人的听觉频率范围，了解超声波、次声波．

【过程与方法】

通过做“音调与频率有关”、“响度与振幅有关”的实验，进一步了解和学习物理学研究问题的方法．

【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，从而更加热爱世界，热爱科学，热爱生活．

【重点】

1．让学生在探究中体会和理解音调、响度．

2．通过实验探究音调、响度与什么因素有关．

【难点】

音调与响度的区分．

知识点一 音调

【自主学习】

阅读课本P32－34，完成以下问题：

1．物理学中用每秒内振动的次数——频率来描述物体振动的快慢．频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz.

2．振动的频率决定声音的高低，振动频率越高，声音音调越高，振动频率越低，声音音调越低.

3．大多数人能够听到的频率范围是从20到20 000Hz；人们把高于20 000Hz的声音叫做超声波；把低于20Hz的声音叫做次声波．如下图所示是人和一些动物的听觉和发声频率范围．

【合作探究】 演示一 音调与振动快慢的关系

实验一：如图所示，把一根塑料尺按在桌面上，露出桌面一定的距离，用力拨动塑料尺，观察塑料尺振动的快慢，听发出的声音；缩短塑料尺露出桌面的长度，再以大致相同的力拨动塑料尺，仔细观察塑料尺的振动快慢，听发出的声音．并回答以下问题．

1．观察上图可知，塑料尺露出桌面的长度越长，物体振动越快？还是露出桌面的长度越短，物体振动越快？

答：露出桌面的长度越短，物体振动越快．

2．塑料尺振动得越快，听到的声音有什么特点？

答：振动得越快，音调越高．

实验二：在水平桌面上放一铁制容器，不断往铁制容器中倒水，同时用同样的力敲击铁制容器发声，倾听声音的变化．

1．随着容器内水量的增多，听到的声音有没有变化？

答：有变化．

2．容器中水越多，水振动的快慢如何？

答：水越多，水振动得越慢．

3．听到的声音和水的振动快慢有什么关系？

答：水振动得越慢，听到的声音的音调越低．

思考： 人的听觉频率范围

如图所示是人和一些动物的听觉和发声频率范围.

1．振动会发出声音，为什么我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音，却能听到讨厌的蚊子声？

答：蝴蝶的翅膀一秒钟振动不超过10次，蚊子的翅膀一秒钟振动500次～600次，人耳的听觉频率范围是：20 Hz－20 000 Hz，由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳能够听到的频率范围，所以人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音．而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听觉范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音．

2．什么叫超声波？什么叫次声波？

答：频率高于20 000 Hz的声音叫做超声波；频率低于20 Hz的声音叫做次声波．

【教师点拨】

1．与音调有关的因素是——频率，频率越高，音调越高；频率越低，音调越低.

2．在学习音调的时候，首先应通过一些事例来帮助学生明白物理学中声音的高低(即音调高低)的含义．如对蚊子的声音与牛的声音进行对比，蚊子声音要高些，但小些，牛的声音要低些，但大些．这样可以让学生认识到物理学中声音的“高低、大小”与生活中常讲声音的“高低、大小”是不同的．

3．在探究是什么因素影响声音音调高低问题的时候，应注意保持振动的幅度不变(即每一次用力大小不变)，只改变振动的快慢，以避免声音响度不同对要探究的问题造成干扰．

拓展知识 不同音调的波形图

如图所示是不同音调的波形图．

【跟进训练】

1．如图所示，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面适当的长度，拨动钢尺，就可听到钢尺振动发出的声音．逐渐增加钢尺伸出桌面的长度，钢尺振动发出声音的音调会逐渐变低.当钢尺伸出桌面超过一定长度时，虽然用同样的力拨动钢尺振动，却听不到声音，这是由于振动频率低于20 Hz .

2．丽娜同学在观察小提琴、二胡等乐器的弦振动时猜测：即使在弦松紧程度相同的条件下，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关．于是丽娜找来了各种不同的琴弦，想通过实验进行探究．琴弦的编号及情况如下表所示.

控制条件编号 琴弦的材料 琴弦的长度( cm) 琴弦的横截面积( mm2)

A 钢 30 0.3

B 钢 30 0.6

C 尼龙丝 40 0.5

D 铜 50 0.5

E 尼龙丝 50 0.5

(1)丽娜同学想探究琴弦发声的音调高低与琴弦的材料的关系，请你帮她选用表中编号为( A )的琴弦．

A．D和E B．C和B

C．C和D D．A和D

(2)丽娜同学想探究琴弦发声的音调高低与琴弦的粗细的关系，请你帮她选用表中编号为( D )的琴弦．

A．C和E B．B和D

C．A和C D．A和B

(3)探究过程通常采用下列一些步骤： ①实验研究；②分析归纳；③提出问题(或猜想)；④得出结论．你认为丽娜要完成本探究实验的过程，采用的合理顺序应该是( B )

A．③②①④ B．③①②④

知识点二 响度

【自主学习】

阅读课本P34－35，完成以下问题：

1．物理学中，声音的强弱叫做响度.

2．物理学中用振幅来描述物体振动的幅度.

3．物体的振幅越大，产生声音的响度越大．

4．人听到声音是否响亮，除跟发声体发声时的响度有关外，还跟人距离发声体的远近有关．

【合作探究】

演示二 响度与振幅的关系

实验一：如图所示，将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度，并听音叉发出的声音．

1．音叉发出的声音与乒乓球被弹开的幅度有什么关系？

答：音叉发出的声音越大，乒乓球弹开的幅度越大．

2．听到的声音大小(响度)与振幅有什么关系？

答：振幅越大，响度越大．

实验二：让你的同桌站在操场中央，大声的说话，你从距离他较远的地方向他走去．

1．在此过程中，听到的声音(响度)有什么变化？

答：听到的声音响度变大．

2．响度大小与什么因素有关？

答：与到声源的距离有关．

拓展知识 不同响度的波形图

如图所示是不同响度的波形图．

甲

乙

【教师点拨】

1．响度的影响因素是——振幅和距离发声体的远近，振幅越大或距离发声体越近，响度越大；同理，振幅越小或距离发声体越远，响度越小． 2．在响度的演示实验中，要注意使乒乓球慢慢地轻触正在发声的音叉，否则快速碰撞音叉会影响实验结果．

3．在响度的演示实验中，除了每一次都要敲击同一个音叉(运用控制变量法)之外，还运用了转换法(通过观察乒乓球的摆动幅度来了解音叉的振幅)．

【跟进训练】

牛的叫声与蚊子的叫声相比较，下列结论正确的是( D )

A．牛叫的声音音调高，响度大

B．牛叫的声音音调低，响度小

C．牛叫的声音音调高，响度小

D．牛叫的声音音调低，响度大

1．音调的高低由声源振动的频率决定，频率越高，音调越高．

2．影响响度的因素：振幅的大小、距离发声体的远近和声音的传播方式有关．振幅越大，距离发声体越近，传播方向越集中，则声音的响度越大．

完成本课对应训练．

第二课时 音色和声波分析

【知识与技能】

1．音色的概念及其相关因素．

2．了解不同发声体发出乐音的音色不同．

【过程与方法】

通过对三种波形图的对比分析，进一步了解和学习物理学研究问题的方法．

【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，从而更加热爱世界，热爱科学，热爱生活．

【重点】

音色及其影响因素．

【难点】

音调、响度、音色三种波形图的辨析．

知识点一 音色

【自主学习】

阅读课本P35，完成以下问题：

不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色就不同． 【合作探究】

演示一 音色

实验一：让一个同学用手帕蒙住眼睛，找几个同学喊蒙住眼睛的同学的名字，让他“听音辨人”，每个同学蒙眼一次，看谁辨得又快又准．

1．听音辨人的依据是什么？

答：因为不同的人音色不同．

2．产生上述现象的原因是什么？

答：是因为发声体不同．

实验二：拿一根筷子轻轻地敲击一个结构完整的瓷碗，仔细听听它发出的声音；再拿这根筷子轻轻地敲击同样的但已经破了的瓷碗，仔细听听它发出的声音．可以发现它们发出声音的音色相同吗？

答：发出声音的音色不同．

【教师点拨】

1．音色是由发声体本身决定的，发声体有变化，音色也将变化．

2．同一人的音色随着年龄增长以及饮食、起居、健康、训练等因素而变化．

【跟进训练】

有一种专门存放贵重物品的“银行”，当人们存放了自己的贵重物品后，要用仪器记录下自己的“手纹”“眼纹”“声纹”等，以便今后用这些细节独有的特征才能亲自取走物品，防止被别人取走．这里的“声纹”记录的是人说话的( C )

A．音调 B．响度

C．音色 D．三者都有

知识点二 音调、响度、音色声波分析

【自主学习】

阅读课本P35，完成以下问题：

音调相同的不同乐器发出的波形总体上的疏密程度是相同的，即频率相同；但是波的形状不同，即音色不同．

【合作探究】

演示二 音调、响度、音色的波形图

如下图所示是音叉、钢琴与长笛发出的 C 调1(do)的波形图，用计算机播放这几个声音片段(在相同的时间内)，边听边比较它们的波形有何异同．

音叉甲

钢琴乙