2.2聲音的特性

1、2.2 聲音的特性教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：1. 了解聲音的特性。2. 知道樂音的音調(diào)跟發(fā)聲體的振動(dòng)頻率有關(guān)，響度跟發(fā)聲體的振幅有關(guān)。3. 不同發(fā)聲體發(fā)出樂音的音色不同。過程與方法：4. 通過做“音調(diào)與頻率有關(guān)的實(shí)驗(yàn)”和“響度與振幅有關(guān)的實(shí)驗(yàn)”，進(jìn)一步了解物理學(xué)研究問題的方法。5. 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀：6. 體會(huì)現(xiàn)實(shí)世界物體的發(fā)聲是豐富多彩的，培養(yǎng)學(xué)生更加熱愛世界、熱愛科學(xué)的品質(zhì)。7. 培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：音調(diào)、響度、音色的概念及其相關(guān)因素。教學(xué)難點(diǎn)：探究決定音調(diào)、響度的因素。教學(xué)方法：探究法、演示法。教學(xué)用具：鋼尺（若干） 、示波器、音叉、乒乓

2、球（系有細(xì)繩） 、鐵支架、口琴、笛子、小提琴、錄音磁帶、錄音機(jī)教學(xué)過程一、引入： 學(xué)生傾聽聲音 , 感覺不同。提問：這兩段音樂中的聲音有什么區(qū)別？二、授新：1聲音的特性：學(xué)生討論剛才的兩段樂曲有什么區(qū)別。學(xué)生分組發(fā)言： 聲音時(shí)大時(shí)小 （時(shí)強(qiáng)時(shí)弱 ），大小 （強(qiáng)弱）有差別； 聲音的高低 （調(diào)子 ）有差別； 不同樂器演奏出的聲音不一樣。師小結(jié)：聲是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的。物體發(fā)出的聲音必然與物體的振動(dòng)有聯(lián)系，那么物體 的振動(dòng)有哪些特點(diǎn)呢 ?物體振動(dòng)的快慢、幅度和不同物體振動(dòng)的方式不同。那么聲音的這些不同特點(diǎn)與振動(dòng)的這些不同點(diǎn)之間有什么聯(lián)系呢 ? 下面讓我們一起探究。2. 音調(diào)：我們接觸到的聲音各種各樣

3、，有的聽起來音調(diào)高，有的聽起來音調(diào)低。 下面我們來感受一下音調(diào)不同的聲音。學(xué)生聽琴聲，感受音調(diào)的高低。探究：音調(diào)的高低與什么因素有關(guān)演示實(shí)驗(yàn)：將一把鋼尺緊按在桌面上，一端伸出桌邊。撥動(dòng)鋼尺，聽它振動(dòng)發(fā)出的聲音，同 時(shí)注意鋼尺振動(dòng)的快慢。改變鋼尺伸出桌邊的長度，再撥動(dòng)。注意使鋼尺兩次的振動(dòng)幅度大致相 同。比較兩種情況下尺振動(dòng)的快慢和發(fā)聲的音調(diào)。實(shí)驗(yàn)表明：物體振動(dòng)得快，發(fā)出的音調(diào)就高，振動(dòng)得慢，發(fā)出的音調(diào)就低。頻率：物體振動(dòng)的快慢用頻率來表示。頻率就是物體每秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)，單位是赫茲（Hz）,簡(jiǎn)稱赫。如：物體在 1s 的時(shí)間里如果振動(dòng) 100 次,頻率就是 100Hz。再如：蝴蝶翅膀每秒鐘振動(dòng)約

4、5次, 則蝴蝶發(fā)聲的頻率是 。音調(diào)的高低與頻率有關(guān)：頻率高音調(diào)就高，聽起來尖細(xì)；頻率低音調(diào)就低，聽起來低沉。超聲波：高于 20 000 Hz 的聲音。超聲波特點(diǎn)：能量大,沿直線傳播。次聲波：低于 20 Hz的聲音。次聲波（又叫亞聲波，大致范圍：10-420 Hz ）產(chǎn)生于火山爆發(fā)、地震、極光、海嘯、臺(tái)風(fēng)、雷暴、龍卷風(fēng)等自然災(zāi)害和核爆炸、火箭發(fā)射、化學(xué)爆炸、機(jī) 器工作時(shí)也能產(chǎn)生次聲波,次聲波對(duì)人體有一定的危害。次聲波特點(diǎn)：傳播的距離遠(yuǎn),而且不容易被吸收。 這兩種聲音,人是聽不到的。卻可能在貓、狗等動(dòng)物的聽覺范圍內(nèi),所以有些災(zāi)難發(fā)生前, 在人類毫無察覺時(shí),貓、狗就已經(jīng)警覺地聽到了。音調(diào)與波形：演示

5、：把話筒連到示波器上。請(qǐng)同學(xué)用口琴先對(duì)著話筒吹 “dou”音，觀察示波器顯示的波形； 再對(duì)著話筒吹“ re ”音,觀察示波器顯示的波形。比較低音調(diào)與高音調(diào)的波形有何不同。學(xué)生活動(dòng)：在紙上畫出你看到的兩次波形圖（低音形狀疏松,高音形狀緊密）。演示：請(qǐng)同學(xué)用口琴先對(duì)著話筒，觀察示波器顯示的波形；再對(duì)著話筒輕輕吹“te ”音，觀察示波器顯示的波形。提問：我們知道蝴蝶飛來飛去,靠的是翅膀的振動(dòng),蜜蜂、蚊子也是,但我們聽得見蜜蜂、 蚊子的嗡嗡聲,卻聽不見蝴蝶的聲音,你知道這是為什么嗎？讀圖：請(qǐng)同學(xué)們讀課本動(dòng)物發(fā)聲和聽聲的頻率圖。老師提供數(shù)據(jù)：蝴蝶翅膀振動(dòng)頻率 56 Hz，蜜蜂、蚊子翅膀振動(dòng)頻率 4006

6、00 Hz。 學(xué)生回答 : 蝴蝶翅膀振動(dòng)頻率不在人耳聽覺范圍內(nèi),而蜜蜂、蚊子翅膀振動(dòng)頻率正好處在人 耳聽覺范圍內(nèi)。所以我們聽得到蜜蜂、蚊子的嗡嗡聲,卻聽不見蝴蝶的聲音。有經(jīng)驗(yàn)的養(yǎng)蜂員根據(jù)蜜蜂的嗡嗡聲, 就可以知道它們是飛出來采蜜, 還是采好了蜜飛回蜂房。 因?yàn)槊鄯湓诓粠Щ蹠r(shí),翅膀每秒鐘振動(dòng)約 440 次,而帶花蜜時(shí)發(fā)出的音調(diào)低些。提問：為什么有些聲音在人們毫無察覺時(shí),貓、狗就已經(jīng)警覺地聽到了？ 大多數(shù)人能聽到的頻率范圍： 20 Hz20 000 Hz （其中最敏感的頻率是 3 000 Hz ；老年人的 聽覺會(huì)衰退； 20 Hz 是聽覺下限 20 000 Hz 是聽覺上限） 。人的歌唱聲約為男

7、低音的 60 Hz到女高音的2 500 Hz,通常男子說話聲的頻率為 95142 Hz, 而女子說話聲的頻率為 272553 Hz。所以說女子聲音的音調(diào)比男子的高，也就是通常所說的女 子聲音比男子的尖。3. 響度：樂音有音調(diào)高低的不同，也有強(qiáng)弱的不同，如：用大小不同的力敲同一個(gè)音叉，聽到的聲 音的強(qiáng)弱不同。響度：人耳能感受到的聲音的強(qiáng)弱稱為響度。探究：響度的大小與什么因素有關(guān)？ 演示：輕敲隊(duì)鼓與重敲隊(duì)鼓,請(qǐng)同學(xué)們注意聽發(fā)出的聲音,并觀察鼓皮上彩色紙屑的跳動(dòng)情 況。輕敲時(shí),聲音小,紙屑跳動(dòng)緩慢,猶如輕歌曼舞；重敲時(shí),聲音大,紙屑跳動(dòng)劇烈,猶如狂 歡。提問：這說明了什么？ 有的振動(dòng)的幅度大，有的振

8、動(dòng)的幅度小，振動(dòng)的幅度是用“振幅”這個(gè)物理量來表示的，振 幅就是振動(dòng)物體偏離中心位置的最大距離，振幅越大，振動(dòng)就越強(qiáng)。學(xué)生活動(dòng)：分組試驗(yàn)把鋼鋸條緊壓在桌邊上：將鋼鋸條的1/2伸出桌外輕輕撥動(dòng)；將鋼鋸條的 1/2伸出桌外用力撥動(dòng)，使其振動(dòng)發(fā) 聲。觀察：鋼鋸條兩次撥動(dòng)時(shí)，振動(dòng)幅度情況和發(fā)出聲音的特點(diǎn)。 引導(dǎo)學(xué)生分析：振動(dòng)的振幅大，聲音大；振動(dòng)的振幅小，聲音小。 結(jié)論：我們把聲音的大小叫做響度。響度跟物體振動(dòng)的振幅有關(guān)。 學(xué)生感受：手摸自己的喉嚨，對(duì)比感覺一下輕聲說話與大聲說話時(shí)聲帶的振動(dòng)幅度情況。 不同振幅聲音的波形：響度還跟人到聲源的距離有關(guān)系。距離越遠(yuǎn)，聽到的聲音越弱。3音色 在大自然中，各種

9、物體發(fā)出的聲音有各自的不同特點(diǎn)。風(fēng)吹樹葉發(fā)出柔和的沙沙聲，小溪流 水發(fā)出輕快的潺潺聲，北風(fēng)呼呼地怒吼，百鳥唧唧地歡叫。不同的物體發(fā)出的聲音具有不同的特色，或者說具有不同的聲音品質(zhì)，這種品質(zhì)通常叫做音 品或音色。正因?yàn)楦鞣N不同的發(fā)聲體發(fā)出的聲音具有不同的音色，我們才可以區(qū)別不同的發(fā)聲體。 學(xué)生活動(dòng)：我們來做兩個(gè)小游戲，感受一下音色的區(qū)別。聽聲辨人（不同的學(xué)生讀一段課文，其他學(xué)生閉眼聽，說出讀課文同學(xué)的名字）。在講桌下（不讓學(xué)生看見）敲響銅鑼、搖動(dòng)響鈴，請(qǐng)同學(xué)們說出聽到的聲音是什么物體振 動(dòng)發(fā)出的？提問：那么同學(xué)們是憑什么分辨出來的呢？ 每個(gè)人的聲音都具有與別人不同的音色，所以我們能從電話、廣播的

10、聲音中分辨出是不是熟 人， 是哪位熟人在講話。 由于每個(gè)人的發(fā)聲器官和發(fā)聲習(xí)慣不同， 發(fā)出的聲音也就有不同的音色。 要模仿別人的聲音是很困難的，因而在案件偵破工作中也常用聲譜分析法研究“聲紋”，即“聲音的指紋”。各種樂器，即使是用同樣的響度奏同樣的曲調(diào)，我們?nèi)阅軈^(qū)別出哪是笛子，哪是二胡，哪是 小提琴，哪是小號(hào)。胡琴的聲音柔韌，笛子的聲音清脆，小提琴的聲音優(yōu)美，小號(hào)的聲音激昂。提問：是什么因素起著作用，使得不同的發(fā)聲體發(fā)出的聲音具有不同的音色呢？ 原來，一般物體發(fā)聲時(shí)都有多種不同頻率的聲音同時(shí)發(fā)出，這種聲音叫做復(fù)音。只有音叉等 少數(shù)物體發(fā)聲時(shí)只發(fā)出單一頻率的聲音，這種單一頻率的聲音叫做純音。復(fù)音

11、是由多個(gè)純音組成 的。樂音屬于復(fù)音，它可以分解成有限個(gè)純音。其中頻率最低的純音強(qiáng)度最大，叫做基音，其他 頻率是基音整數(shù)倍的純音叫做泛音或倍音，它們決定著復(fù)音的“色彩” 。演示：把話筒連到示波器上。把都發(fā)相同音調(diào)"dou”的音叉、口琴、長笛等不同樂器對(duì)著話筒，觀察波形的不同?？梢钥吹剑煌瑯菲靼l(fā)出相同的音調(diào)和響度的聲音時(shí)，發(fā)聲的音色不同，觀察到波形上附加 的小振動(dòng)也不同。由于音調(diào)是由基音的頻率決定的，所以以上兩個(gè)基音頻率相同的音叉、口琴、長笛的音調(diào)相 同，但聽起來它們各有不同的音色，這是由其具有不同的泛音而造成的。總之，由于各種發(fā)聲體的泛音個(gè)數(shù)、頻率分布和強(qiáng)度分布等方面的不同，形成了各

12、種發(fā)聲體 千差萬別、豐富多彩的音色。泛音的不同給基音以各種“裝飾”，就像給同樣的畫面添上了不同的色彩一樣。樂音中的泛音越多，聽起來也就越好聽，高音豐富，給人以活潑愉快的感覺；低音豐富，給 人以深沉有力的感覺。同種樂器也有不同的音色，名貴的小提琴發(fā)出的聲音特別優(yōu)美，具有華麗豐富的泛音，是一 般小提琴不能比的。小提琴使用的時(shí)間越長，發(fā)出的聲音也越響亮。同一件樂器，由于樂手的技巧不同，樂器的音色也會(huì)不一樣。同一把小提琴，初學(xué)者可能發(fā) 出粗糙低啞的聲音，而熟練的琴師演奏時(shí)由于指和弓的微妙協(xié)調(diào)，會(huì)使琴弦發(fā)出豐富的泛音。學(xué)生活動(dòng)：有哪位同學(xué)想看看自己聲音信號(hào)的波形特征？請(qǐng)兩位男女同學(xué)上講臺(tái)，對(duì)話筒說“我喜歡物理”。三、課堂小結(jié)：音調(diào)音調(diào)有心高低”之分。音調(diào)與頻率有關(guān).頻率越高，音調(diào)越高。2. 響度響度有“大小"之分口響度與振幅有關(guān)，振幅越大，響度越大。3. 音色不同境聲體的材料、結(jié)構(gòu)不同.發(fā)出聲音的音色不同°四、拓展練習(xí)：4401. 蜜蜂載著花蜜飛行的時(shí)候，它的翅膀平均每秒振動(dòng)300次，不載花蜜時(shí)平均每秒振動(dòng)次，有經(jīng)驗(yàn)的養(yǎng)蜂人能辨別蜜蜂是飛出采花，還是采了蜜飛回家，養(yǎng)蜂人主要是根據(jù)什么特征來 辨別的（）A.聲音的音調(diào)不同B.聲音的響度