2.2 音调（教学课件）物理沪粤版2024八年级上册

海底小纵队正在聆听一场大型的演唱会，乐队的主唱是一群正在转场觅食的座头鲸，他们欢快的高歌，以此来呼唤自己的同伴吃。但是一只孤独的座头鲸小乔却因为没办法唱出同样的歌声而掉了队。这是我的聪明的医生很快发现了其中的缘由，原来是小乔的发声部位和其他的座头鲸有点不一样了，是这样的惊奇。我们每天都被各种各样的声音环绕，仔细听你能听出这些是什么声音吗？没错，小鸟的叫声，笛子发出的声音。再来听最后一个是蟋蟀发出的声音，声音是通过物体振动产生的那你知道这些声音是由谁振动产生的呢？小鸟的叫声时而悦耳时而吵闹，它的发声部位比较特殊，在小鸟的头部有一个猴膜，通过喉膜的震动就发出了叽叽喳喳的鸟叫声。再来看笛子，一种管乐器，我们用嘴去吹笛子，笛子中间的空气柱就会来回震动，从而发出了优美的笛声，空气柱就是笛声的声源。最后来看蟋蟀，它的发声部位最为神奇，它没有像小鸟一样的喉咙，但是他拥有一双带有锯齿的翅膀，蟋蟀通过快速的摩擦翅膀就能够发出琦琦的叫声。当然还有一些动物，它们同样也具有蟋蟀一样的发声技能，比如蜜蜂，我们经常能听到蜜蜂飞过耳边时会发出嗡嗡嗡的声音，这个声音也是通过翅膀的快速振动发出的，原来所有发出声音的物体都在震动。我们在动物园里可以看到里面各种各样的动物，它们不仅有独特的外形，还拥有自己专属的叫声。听，是大象的叫声，大象和我们人类一样，都是通过声带的震动而发出的叫声，不同的是有时候大象还会发出一种我们听不到的叫声，叫做次声波，一起来听猴子的叫声，猴子也是通过声带振动发出声音的，再来看看长颈鹿，它们拥有长长的脖子，但是我们很少能够听到长颈鹿的叫声，看是不是哑巴呢？并不是，长颈鹿其实和我们一样也有圣，但但是它的声带结构比较特殊，而且由于脖子太长，他们发出叫声就会很费力，于是我们很少听到他们的声音。但是一些幼小的长颈鹿，它们的脖子并没有那么长，所以有时它们会发出哞哞的叫声。原来每种动物都拥有自己的发声特点，所有发生的物体都在震动，大象可以发出我们听不到的次声波。 null欢迎来到实验课堂，我是广州市科学技术协会的科博士。今天我们要探究什么科学原理呢？先到实验小剧场看一看。妈妈，我入选我们学校的合唱团了。这么厉害。对，我是女高埗的，隔壁家小明也入选了，他是男低声部的，真棒。练习的时候我觉得男生唱歌好好听，但是我又唱不了他们的音高。一般情况下，男女生的音调有所不同，男生声音粗而低，女生则细而高。原来是这样子。不仅如此，音调还与震荡的频率相关了。详细的我们请科博士讲一讲。音调主要是由声音的频率决定，对一定强度的纯音音调随频率的升降而升降。物体震动的快发出的声音的音调就高，振动的慢发出的声音的音调就低。今天我们通过实验来了解一下音调与频率的关系。接下来请实验操作员为我们演示一下。本节目实验由专业人员操作，请在专业人士指导下采用正规仪器进行。首先准备好实验用具和用品，我们需要用到一把30厘米的钢尺，将钢尺伸出桌面10厘米，拨动钢尺。观察到其振动快、音调高。将钢尺伸出桌面15厘米，拨动钢尺。对比发现其振动变慢，音调变低，将钢尺伸出桌面20厘米，拨动钢尺。通过对比，震动变得更慢，音调变得更低。我们可以利用这个原理制作简易乐器。准备水和5个水瓶和玻璃棒，往一个水瓶中倒入水。用玻璃棒敲击。观察到页面振动，敲击时瓶子和水振动发声，将水分别倒入五个瓶子。水量依次减少。用玻璃棒依次敲击。可以发现，水柱越短，敲击时音调越高，对其分别吹气。吹气时空气柱越短，音调越高。实验结论，钢尺伸出桌面的距离不同，振动的快慢不同，振动越快音调越高，振动越慢音调越低。敲击瓶子时，主要是瓶中的水柱和瓶子振动发声。吹气时是空气柱振动发声，声音是由物体振动产生的，声波通过介质传播，从而被人或动物听觉器官感知到。 null 沪粤版 八年级上册 第二章 声音与环境 2.2 音调 学习目标 1．科学观念：理解音调的概念，明确音调与声源振动频率的关系（频率越高，音调越高；频率越低，音调越低），知道频率的单位是赫兹（Hz）；了解弦乐器音调与弦的长短、粗细、松紧程度的关系，以及人和部分动物的发声及听觉频率范围； 2．科学思维：通过分析钢尺振动实验和弦乐器实验现象，培养从实验数据中归纳规律的逻辑推理能力，能区分 “振动快慢” 与 “音调高低” 的对应关系； 3．科学探究：能模仿 “探究影响声音高低的因素” 实验（钢尺、弦乐器），规范操作并记录现象，提升观察、分析和动手能力；通过设计对比实验（控制变量法），理解实验设计的科学性； 4．科学态度与责任：通过观察生活中的声音现象，激发对物理知识的好奇心和探究欲；认识声音特性在生活、乐器等领域的应用，体会物理与生活的联系。 重点难点 1．音调的概念（声音的高低）； 2．音调与声源振动频率的关系：频率越高，音调越高；频率越低，音调越低； 3．弦乐器音调的影响因素：弦越短、越细、越紧，音调越高。 1．理解 “频率” 的抽象概念（声源振动次数与时间的比值），并将其与 “振动快慢”“音调高低” 建立关联； 2．用控制变量法分析实验现象（如探究弦乐器音调时，如何控制 “长短”“粗细”“松紧” 单一变量）。 情景引入 我们身边的声音千差万别，有的高昂，有的低沉；有的强，有的弱｡声音为什么会有这些差别？我们应该怎样科学地区分它们呢？ CONTENTS 探究新知 01 02 用波形图比较频率 声音的高低——音调 PART ONE 声音的高低——音调 观察思考 昆虫飞行时它们的翅膀都要振动，蝴蝶每秒振翅五六次，蜜蜂每秒振翅三四百次。凭听觉人们能发现飞行的蜜蜂而不能发现飞行的蝴蝶，为什么呢？ 导入 观察思考 活动1：探究影响声音高低的因素 将钢尺一端紧压在桌面上，另一端伸出桌面，用手拨动使其上下振动，发出声音。 改变钢尺伸出桌面的长度，拨动钢尺，观察钢尺振动快慢的变化情况，倾听并辨别钢尺振动时发出声音的高低有无变化。 钢尺伸出桌面的长度越长，钢尺振动的频率越慢，音调越低； 钢尺伸出桌面的长度越短，钢尺振动的频率越快，音调越高。 观察思考 活动1：探究影响声音高低的因素 实验表明，钢尺振动越快，发出的声音越高；振动越慢，声音越低。 物理学中，把声音的高低叫做音调（pitch）。声源振动次数和所用时间 之比称为频率（frequency），用 f 表示。频率的单位是赫兹（hertz），简称赫，符号是 Hz。如果声源每秒振动1 次，它的频率就是1 Hz。 归纳小结 声音的高低—音调 钢尺 伸出长度 振动快慢 声音 高低 伸出1/5 最快 最高 伸出1/3 较快 较高 伸出1/2 慢 最低 1：钢尺振动部分短，振动体越短，振动越快，声音越“尖细”，音调越高； 2：钢尺振动部分长，振动体越长，振动越慢，声音越“低沉”，音调越低； 小结：声音的“尖细”和“低沉”可能与振动体的振动快慢有关，也应是说音调的高低与振动快慢有关。 PART TWO 用波形比较频率 阅读感悟 用波形比较频率 如图所示，甲、乙两个音叉的频率不同。在相同时间内，甲振动次数少，频率低，音调低；乙振动次数多，频率高，音调高。 人的发声频率范围约为85 ～ 1 100 Hz。通常，儿童说话的音调比成年人高，女孩的音调比男孩高。 阅读感悟 用波形比较频率 在音乐中，C 大调“1”（“do”）的频率是262 Hz，D 大调“1”（“do”）的频率是294 Hz。 观察思考 活动2：探究影响弦乐器音调的因素 准备两根粗细不同的琴弦（或尼龙丝、细钢丝）。如图所示，将弦的一端绕在桌子的腿上并打结，另一端绕过桌边的小滑轮，并挂上几个钩码，使琴弦在桌面上张紧。再用两个三角形柱状小木块将弦支起，用塑料尺弹拨弦的中部，就可看见弦的振动，并听见它发出的声音。 请试一试，在分别改变弦的长度、粗细、张紧程度等不同情况下，弦发出声音的音调有什么变化？ 观察思考 活动2：探究影响弦乐器音调的因素 小提琴与吉他 实验表明，弦越短、越细、越紧，它发出的声音音调越高。 与二胡、琵琶一样，小提琴、吉他等弦乐器都是通过弦的振动发声的。利用不同弦的长短、粗细或松紧不同，演奏者就能演奏出各种旋律优美的乐曲。 归纳拓展 活动2：探究影响弦乐器音调的因素 乐器种类 声源 举例 音调高低 弦乐器 弦 钢琴、小提琴、吉他、二胡等 质小音高 管乐器（吹奏乐） 空气柱 笛、笙、萧、唢呐等 打击乐（敲击乐） 被敲击物 梆子、锣、鼓、编钟等 先判断乐器的种类，再判断发声方式（声源）根据质量越小音调越高，判断发声体音调的高低。 阅读 信息浏览 阅读 信息浏览 课堂小结 布置作业 1．下列做法中，不能改变音调的是（　　） A．改变杯内水量，用湿手摩擦杯口发声 B．用相同力度敲击大小不同的编钟 C．保持钢尺伸出桌面的长度不变，用大小不同的力拨动钢尺 D．用同一张卡片先后以不同速度划过梳齿 【答案】C 【答案】B 2．如图，音叉M、N完全相同，M发出440Hz的声音，原来静止的N随之振动，N也发出440Hz的声音，则（　　）   A．M发声时每分钟振动440次 B．M和N发出的声音的频率相同 C．M和N发声时的振幅一定相同 D．M发出的声音无需介质就能传播 3．利用一根琴弦和一些简单器材制作了如图所示的“单弦琴”。拨动箭头处琴弦使琴弦 ______发出声音，拨动箭头处琴弦的同时用镊子按压在不同标记点，即可发出不同音调的声音，若使镊子从左至右的移动，则音调逐渐 ______（选填“变低”“不变”或“变高”）。 【答案】振动 变高 4．车间机床工作时发出的声音达到110______（填单位），其波形如图所示。Here One降噪耳机能阻止特定的频率的声音进入人耳，同时允许其他频率的声音（如工友的指令等）进入人耳。由图可知，这种声波的声源振动一次的时间是______秒。则工人在车间只要把耳机的频率值设置为______Hz即可阻止该噪声进入人耳损坏人的听力。 【答案】 分贝 8×10-5 1.25×104 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $$猫咪。 今天我们来聊聊声音的分类。声音可以从多个角度进行划分，主要包括物理特性与来源、频率范围以及感知特征这三个维度。首先看物理特性和来源，声音可以分为自然声和人为声两大类。自然声是自然界物体振动产生的，比如风声、雷声属于空气震动。流水声、海浪声是液体震动，还有各种动物鸣叫，像蝉鸣鸟叫。人为声则来自人类活动或机械装置，比如说话声。乐器声是通过声带或乐器振动产生的。机械噪声，像发动机齿轮摩擦，还有电磁噪声，如变压器、电机运行的声音。其次按频率范围划分，频率低于20赫兹的称为磁声波，比如大象、鲸鱼发出的低频声波。20赫兹到2万赫兹之间是可听声波，这是我们人类能听到的声音。范围超过2万赫兹的就是超声波，蝙蝠、海豚会使用这种高频声波，医学上的超声设备也是利用这个原理。最后，从感知特征来看，音色是由声波波形决定的。比如同样音高的钢琴声和小提琴声就不同，响度与振幅相关单位是分贝，超过100分贝通常就算噪声了。还有一些特殊类型，比如耳铃时的嗡嗡声、电流声，以及人声中的不同音色，像萝莉音、御姐音等。这就是声音的主要分类方式，希望能帮助你更系统的认识声音世界。