2.1 声音的特性 教学设计-2024-2025学年人教版物理八年级上册

声音的特性 教学设计 教学目标 （1）物理观念：通过实验和观察，学生能够理解声音的音调、响度和音色与发声体的频率、振幅和材料结构之间的关系，形成对声音特性的基本物理观念。 （2）科学思维：学生能够运用控制变量法设计实验，探究声音特性与影响因素之间的关系，培养科学探究的逻辑思维和分析能力。 （3）科学探究：通过动手实验和观察波形图，学生能够独立或合作完成对声音特性的探究，掌握基本的实验操作技能和数据分析方法。 （4）科学态度与责任：学生通过研究现实世界中的发声现象，增强对物理学科的兴趣，培养热爱科学、勇于探索的科学精神。 教学重难点 （1）理解声音的三种特性（音调、响度、音色）及其影响因素，并能在实际情境中区分这些特性。 （2）通过实验探究音调与频率、响度与振幅的关系，培养学生的科学探究能力和实验观察能力。 （3）结合真实情境（如乐器的音色、动物的听觉范围等），理解声音特性在日常生活中的应用，提升学生的科学素养和综合实践能力。 教学准备 （1）多媒体设备：确保教室配备有功能良好的多媒体投影仪和音响系统，以便展示 PPT、播放音频和视频文件。此外，准备好相关的软件工具，如声音编辑软件，用于实时展示声音的波形和频率变化。 （2）实验器材：准备钢尺、音叉、乒乓球（系有细绳）、铁架台等实验器材，确保每位学生都能亲手操作，亲身体验声音特性的变化。同时，备好安全防护用品，如护目镜，确保实验安全进行。 （3）辅助教材：准备《声音的特性》相关科普读物和实验指导手册，供学生课后深入学习和参考。此外，制作互动式学习卡片，帮助学生巩固和记忆关键概念，如音调、响度、音色等。 教学过程 一、导入新课 创设情境，引入新课 教师：同学们，我们都知道蚊子和蝴蝶在飞行时翅膀都在振动。为什么我们能听到讨厌的蚊子声，却听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音呢？ （学生思考并尝试回答问题，教师引导学生进入情景） 二、学习新课 一、音调 探究声音的特点 演示：播放 PPT 中的两段声音：①牛与蚊子发出的声音；②一位男低音与一位女高音两位歌唱家分别发出的声音。 教师提问：请同学们仔细听这两段声音，说说它们有什么不同？ （学生可能会回答：牛的声音低沉而粗壮，蚊子的声音尖细且刺耳；男低音的声音低沉浑厚，女高音的声音婉转高亢） 教师总结：我们日常生活中接触到的声音各不相同，有的听起来尖细，声音高，音调也高；有的听起来低沉，声音低，音调较低。 音调的概念 教师解释：声音的高低被称为音调。通常女生比男生的音调高。比如女高音和男中音就是指音调的高低。（学生理解音调的概念） 探究影响音调高低的因素 提出问题：音调的高低和什么因素有关？ 设计实验：采用控制变量法，保持钢尺的振动幅度不变，只改变钢尺伸出桌面的长度（从而改变钢尺振动的频率）。 实验步骤： 将钢尺紧压在桌上，使钢尺的 3/4 伸出桌面外，用手向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢，并记录在表格中； 再分别将钢尺的 1/2、1/4 伸出桌面外，仍用同样大小的力向下压伸出的钢尺使其振动，观察并记录相应的现象。 实验记录表： | 钢尺伸出长度 | 振动快慢 | 声音高低 | |--------------|----------|----------| | 钢尺长度的 3/4 | 慢 | 低 | | 钢尺长度的 1/2 | 快 | 高 | | 钢尺长度的 1/4 | 更快 | 更高 | 实验结论：通过实验，我们发现音调的高低与发声物体的振动快慢密切相关。振动得越快，发出声音的音调越高；振动得越慢，声音的音调越低。（学生设计并进行实验，记录数据，分析论证，归纳出实验结论） 频率的概念 物理意义：频率是描述物体振动快慢的物理量。物体振动快，则频率高；振动慢，则频率低。 定义：物体在 1 秒内振动的次数叫频率。符号为 f。 单位：赫兹，符号 Hz。 音调与频率的关系：音调由频率决定。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。（学生了解频率的概念及其与音调的关系） 音调的波形图 演示：将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个不同频率的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。 总结：通过示波器中的波形，我们可以清楚地看到，音调的高低与波形间的关系：高音调的声音频率高，波形密集；低音调的声音频率低，波形较稀疏。 播放视频：《观察声音的波形》。（学生通过视频或观察示波器中的波形，找出声音的音调与振动频率的关系） 超声波和次声波 引入：振动会发声，为什么我们听不见蝴蝶翅膀振动发出的声音，却能听到讨厌的蚊子声？ 讲解： 可听声：人能感受的声音频率有一定的范围，大多数人能够听到的频率范围从 20Hz 到 20000Hz。 超声波：高于 20000Hz 的声叫超声波，超出人类听觉的上限。 次声波：低于 20Hz 的声叫次声波，低于人类听觉的下限。 声：声音、超声波、次声波统称声。 阅读资料：p41 小资料 《人和一些动物的听觉频率范围》。回答：能听到次声波的动物有哪些？能听到超声波的动物有哪些？ 归纳：动物的听觉频率范围一般和人的不同。有些动物能听到超声波，有些动物能听到次声波。 能听到次声波的动物有：狗、大象； 能听到超声波的动物有：狗、猫、蝙蝠、海豚。 播放视频：《音调》。 例题 1：如图是 “探究影响音调高低因素” 的实验装置。下列说法不正确的是（D） A．通过改变钢尺伸出桌面的长度来改变钢尺振动的频率 B．多次实验中，保持钢尺振动的振幅相同，运用了控制变量法 C．钢尺伸出桌面越长，振动越慢 D．钢尺振动越快，频率越高，发出的声音音调越低 解析：选项 D 错误，钢尺振动越快，频率越高，发出的声音音调越高。 二、响度 响度的概念 教师解释：物理学中把声音的强弱称为响度，也就是声音的大小。（学生了解响度的概念） 探究响度和振幅的关系 提出问题：响度的大小与哪些因素有关？ 设计实验：将系在细绳上的乒乓球轻触正在发声的音叉，观察乒乓球被弹开的幅度。使音叉发出不同响度的声音，重做上述实验。 进行实验： 把系好乒乓球的细线拴在铁架台上，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。 用大小不同的力敲击音叉，使音叉发出不同响度的声音，重做上述实验，观察乒乓球被弹开的幅度。将观察到的现象记入表格中。 分析与论证：分别用不同的力敲击时，听两次音叉发出的声音强度，观察两次小球被弹开的幅度；用力越大，乒乓球被弹开的幅度越大，声音的响度也越大。 实验结论：声音的响度跟发声体振动的幅度有关，物体振动的幅度越大，产生声音的响度越大。（学生观看实验，分析讨论现象，归纳出响度和振动幅度的关系） 振幅的概念 物理学中用振幅来描述物体振动的幅度。振幅是指发声体偏离原来位置的最大距离，物体的振幅越大，产生声音的响度越大。（学生了解振幅的概念） 用波形图表示响度的大小 演示：将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个响度不同的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。 比较：甲、乙两个发声体的声音波形，甲的振幅大，响度大；乙的振幅小，响度小。 播放视频：《比较不同响度声音的波形图》。（学生观察示波器中的波形，比较响度的大小与振幅间的关系） 影响响度大小的因素 提问：响度还与其它因素有关吗？请同学们列举一些事例。 小结：拿出手机听音乐，离得近可以清楚地听见手机的声音，离得远几乎听不见。表明响度还跟离发声体的远近有关。距离越远，声音越分散，响度越小。减小声音的发散，可增大响度。生活中的喊话器、医生用的听诊器都利用了这个道理。 总结： 响度的大小与振幅有关：发声体的振幅越大，产生声音的响度越大。 响度的大小与人距发声体的远近有关：离发声体距离越远，声音越分散，响度越小。 区分音调与响度：音调和响度是声音的两个不同特征。响度大的声音不一定音调高，反之亦然。（学生区分音调与响度） 课后作业 （1）设计一个实验，探究音调与频率的关系，并记录实验过程与结论。 （2）分析日常生活中不同乐器的音色特点，尝试解释音色与乐器材质和结构的关系。 学科网（北京）股份有限公司 $$