第二节 声音的特性（教学设计）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理教学设计聚焦声音的特性（响度、音调、音色），通过播放交响乐片段、设问生活声学现象导入，承接“声音的产生与传播”，为“噪声的危害与控制”铺垫，构建完整声学知识脉络。 资料以实验探究为核心，通过鼓面纸屑（转换法）、齿轮纸片（控制变量法）等实验，结合波形图分析与编钟科普视频，落实科学探究与科学思维，实践作业制作水瓶琴提升动手能力，助力学生理解概念，便于教师落实核心素养。

第二节 声音的特性（教学设计） 年级 八年级全一册 学科 物理 教师 课题 第二节 声音的特性 教学 目标 物理观念 1．深入理解响度、音调、音色的核心概念，掌握振幅、频率、发声体材料结构等关键影响因素； 2．建立对声音特性的系统物理认知，能够运用相关原理准确解释生活中常见的声学现象； 3．知道分贝是响度的计量单位，了解人耳的听觉频率范围。 科学思维 1．通过观察实验现象归纳声音特性的物理规律，形成科学的归纳与推理能力； 2．能够清晰区分音调与响度、乐音与噪声等易混淆的声学概念，提升逻辑分析、对比辨析与科学论证的思维水平； 3．能从波形图中提取振幅、频率信息，对应判断响度与音调，建立图像与物理量的关联。 科学探究 1．亲身经历探究声音特性的完整实验过程，熟练掌握控制变量法在声学实验中的应用； 2．学会设计简单的声学探究方案，培养动手操作、实验观察与数据处理的能力，体验科学探究的基本方法与步骤； 3．通过鼓面纸屑、钢尺振动、齿轮纸片、橡皮筋吉他等实验，深化转换法的实验思想。 科学态度 与责任 1．感受声音世界的奇妙与丰富多彩，激发对声学研究的好奇心与探索欲； 2．培养严谨求实、勇于探索的科学态度，理解声学知识在环境保护、音乐艺术、工程技术等领域的实际应用，树立利用科学知识服务社会的责任感； 3．通过编钟等古代声学成就，感受中华民族的智慧，增强文化自信。 教材 分析 本节是第二章《声的世界》的核心课时，承接“声音的产生与传播”，为后续学习噪声的危害与控制奠定基础，在声学知识体系中起到承上启下的关键作用。教材以生活中的声音差异为切入点，通过递进式的实验探究，依次展开响度、音调、音色三大特性的学习，逐一揭示其物理本质与决定因素，同时融入波形图分析、乐器应用、古代声学成就等内容。本节课实验丰富，方法性强，集中体现了控制变量法、转换法等重要科学研究方法，兼具探究性、趣味性与实用性，是培养学生实验探究能力与物理核心素养的重要载体。 学情分析 1．知识储备：学生已掌握声音由物体振动产生、声音靠介质传播的基础知识，对生活中声音的高低、大小差异有丰富的感性经验，但对其物理本质缺乏科学认知，极易混淆“音调高低”与“响度大小”两个概念。 2．思维能力：学生具备初步的实验观察能力，对控制变量法有一定接触，但在多因素探究中精准控制变量的能力仍有不足；频率、波形等抽象概念的理解需要直观实验与图像辅助。 3．学习特点：学生对乐器、游戏类实验活动兴趣浓厚，乐于参与动手操作与听辨体验；但对易混概念的辨析、物理规律的精准表述需要教师系统引导与强化训练 教学重点 1．响度、音调、音色三大特性的定义与各自的决定因素； 2．区分音调和响度，厘清“声音高低”与“声音大小”的不同物理内涵； 3．通过实验探究验证特性与影响因素的关联，运用声学原理解释生活现象 教学难点 1．频率的抽象概念理解，建立频率数值与音调高低的对应关系； 2．音调与响度的本质辨析，突破生活用语带来的概念混淆； 3．从波形图中综合提取振幅、频率信息，对应判断响度与音调 教学 器材 分组、演示实验器材：鼓、碎纸屑、钢尺、音叉、带细线的乒乓球、齿轮传动装置、橡皮筋吉他套装、盛不同水量的玻璃瓶； 多媒体教具：示波器波形演示课件、编钟科普视频、不同乐器的音频素材 教师活动 学生活动 导入新课 【情境导入】播放交响乐片段，引导学生聆听：旋律有高有低，声音有强有弱，还能分辨出不同乐器的声音。 【提出问题】为什么用力敲鼓声音震耳欲聋，轻敲却声音微弱？为什么蚊子飞过时嗡嗡作响，蝴蝶飞舞却悄无声息？我们靠什么区分不同乐器的声音？ 引入课题：声音的这些差异，对应着声音的三大特性——响度、音调、音色，今天我们就一起来探究它们的奥秘。 聆听音频，感受声音的多维度差异；结合生活经验思考问题，带着好奇心与探究欲进入新课学习。 学习新课 一、响度——声音的强弱 1．概念引入 讲解：物理学中，声音的强弱叫做响度，也就是我们日常说的声音“大”或“小”。 理解响度的物理定义，对应生活中的“声音大小”。 2．实验探究：响度与振幅的关系 ①鼓面纸屑实验：将碎纸屑均匀撒在鼓面，分别轻敲与重敲鼓面，引导学生观察纸屑跳动幅度与鼓声大小的差异。 ②钢尺振动实验：保持钢尺伸出长度不变，用大小不同的力拨动钢尺，观察振动幅度，辨别声音强弱。 ③方法点拨：实验中通过纸屑跳动、钢尺振动幅度反映发声体的振幅，运用了转换法。 ④总结规律：振幅是物体振动时偏离平衡位置的最大距离；振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。 观察两个实验的现象，对比振动幅度与响度的对应关系，自主归纳实验结论；体会转换法的实验思想。 3．响度的其他影响因素 提问：为什么远处的雷声听起来更小？喊话时拢起手为什么声音传得更远？ 归纳：响度还与距离声源的远近、声音的分散程度有关；离声源越近、声音越集中，响度越大。举例：扩音器、喇叭就是通过减少声音分散来增大响度。 结合生活实例理解影响响度的两个额外因素，能解释相关生活现象； 4．响度的单位 介绍：声音强弱的等级用分贝（dB）计量；0dB是人耳能听到的最微弱的声音，分贝越高响度越大。 了解分贝单位，建立响度的量化认知； 5．典例分析 讲解例1（智能音箱调音量）、例2（音叉乒乓球实验探究目的），巩固响度与振幅的对应关系。 完成典例练习，准确辨析响度相关的实验与生活现象。 学习新课 二、音调——声音的高低 1．概念引入 讲解：物理学中，声音的高低叫做音调，也就是我们日常说的声音“尖”或“沉”。 理解音调的物理定义，对应生活中的“声音高低”。 2．实验探究一：齿轮纸片实验 ①演示实验：让不同齿数的齿轮匀速转动，用纸片接触齿轮边缘，依次对比齿数不同时纸片的振动快慢与声音高低。 ②现象：齿数越多，纸片振动越快，声音越尖锐，音调越高。 ③引出概念：频率——物体每秒内振动的次数，单位是赫兹，简称赫，符号Hz。 ④核心规律：频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。 观察齿轮实验，对比振动快慢与音调高低的对应关系；理解频率的概念与单位，识记“频率决定音调”的核心规律。 3．实验探究二：橡皮筋吉他实验 引导学生分组探究弦的粗细、松紧对音调的影响，强调控制变量法： ①同一根橡皮筋，松紧不同：绷得越紧，振动越快，音调越高； ②松紧相同时，粗细不同：细橡皮筋振动更快，音调更高。 拓展：弦乐器的音调还与弦的长短有关，弦越短音调越高。 联系生活：二胡、吉他通过旋钮调松紧、手指按弦改长度来控制音调。 分组完成橡皮筋实验，运用控制变量法探究弦的音调影响因素；归纳弦乐器音调的三大影响因素：短、细、紧，音调高。 4．生活实例辨析 讲解水瓶琴问题：敲击时是瓶和水振动，水越多音调越低；吹气时是空气柱振动，水越多音调越高。 解释声带差异：男性声带厚长，频率低，音调低；儿童、女性声带薄短，频率高，音调高。 辨析不同发声方式下的音调变化规律，能准确判断发声体并分析音调高低；结合人体声带深化对频率的理解。 5．典例分析 讲解例3（鸟鸣器的音调变化）、例4（水瓶琴的敲击与吹气辨析），强化音调与频率的关系。 完成典例练习，突破敲击与吹气的易混点，巩固音调相关知识。 学习新课 四、三大特性系统对比 带领学生用表格梳理响度、音调、音色的核心含义、决定因素、波形特征、生活实例，总结记忆口诀： 音调看波形疏密，响度看振幅高低，音色看波形形状。 强调易错点：“高声大叫”“低声细语”的高低指响度；“高音歌唱家”“低音声部”的高低指音调。 跟随教师系统梳理三大特性，构建完整知识体系；辨析易混表述，突破概念混淆的难点。 课 堂 练 习 1．复读机的扬声器发声时，它的纸盆在________，朗读声被我们听到，（选填“需要”或“不需要”）________经介质传播；不改变音量大小，当复读机快放时，发出声音的响度________（选填“变大”“变小”或“不变”）； 【答案】     振动     需要     不变 【解析】[1]声音是由物体振动产生的，复读机的扬声器发声时，它的纸盆在振动。 [2]声音的传播需要介质，朗读声被我们听到，是通过空气这种介质传播的。 [3]音量就是指声音的响度，当复读机快放时，改变的是声音的音调，发出声音的响度不变。 2．如图所示是“曾侯乙编钟”，用钟锤敲击编钟，编钟因______而发出声音，轻敲或重敲编钟同一位置所发出声音的______不同，人耳听到的钟声主要是经______ 传播的。 【答案】     振动     响度     空气 【解析】[1]声音是由物体振动产生的，用钟锤敲击编钟，编钟发出声音，是因为编钟发生了振动。 [2]轻敲或重敲编钟同一位置时，编钟振动的幅度不同，则发出声音的响度不同。 [3]声音的传播需要介质，人耳能够听到钟声，是因为钟声经空气传播进入人耳的。 3．如图甲所示，用大小相同的力从左向右敲击水瓶琴，其发出的音调将 ___________（选填“升高”或“降低”）；如图乙所示，将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球，音叉产生声音的 ___________（选填“音调”或“响度”）越大，乒乓球被弹开的幅度越大。 【答案】     升高     响度 【解析】[1]用力敲击水瓶琴时，声音是由水和瓶子振动发出的，由于从左向右水的质量越来越小，所以振动越来越快，故发出的音调将升高。 [2]因为响度由振幅决定，将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球，音叉产生声音的响度越大，音叉振幅越大，则乒乓球被弹开的幅度越大。 4．如图是八个相同的玻璃瓶，装有高度不同的水，用筷子分别敲击瓶口，下列说法正确的是（　　） A．声音主要是由瓶内空气振动产生的 B．声音主要是由玻璃瓶振动产生的 C．a瓶的音调最低 D．d瓶的音调最低 【答案】B 【解析】A．B．用筷子敲击瓶口时，瓶子受力而振动发声，故A错误，B正确； C．D．瓶子振动时，瓶内水越多，瓶子振动越慢，音调越低，瓶内水越少，瓶子振动越快，音调越高，因此a瓶音调最高，h瓶音调最低，故C错误，D错误。 故选B。 5．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 【解析】A．改变杯内水量，用湿手摩擦杯口时，杯子振动的频率改变，则发出的声音音调改变，故A不符合题意； B．大小不同的编钟振动频率不同，所以，用相同力度敲击大小不同的编钟，发出的声音音调不同，故B不符合题意； C．保持钢尺伸出桌面的长度不变，则钢尺振动的频率相同；用大小不同的力拨动钢尺，则钢尺振动的幅度改变。所以，保持钢尺伸出桌面的长度不变，用大小不同的力拨动钢尺，钢尺发出的声音响度改变，但音调不变，故C符合题意； D．用同一张卡片先后以不同速度划过梳齿，梳齿振动的快慢不同，即频率不同，能改变发出声音的音调，故D不符合题意。 故选C。 6．音调：声音的高低叫音调，与发声体振动的______有关，______越高，音调越高（频率：物体在每秒内振动的次数，表示物体振动的_____，单位是赫兹） 【答案】     频率     频率     快慢 7．要使小提琴发出的声音的音调变低，可以采取的方法是（　　） A．拉紧弦线 B．增加发声部分弦的长度 C．缩短发声部分弦的长度 D．用更大的力弹拨弦线 【答案】B 【解析】通过改变琴弦的松紧可以改变琴弦振动的快慢，所以要使小提琴发出的声音的音调变低，可以将琴弦变松弛一些，也可以改变增加琴弦发声部分长度，这样可以让琴弦振动减慢，音调就会变低。 故选B。 8．提出问题：音调的高低是由什么因素决定的？ 根据观察，猜想决定音调高低的因素。我猜想音调是由 ___________决定的。 实验探究：利用身边的刻度尺，紧按在桌边上进行探究，改变尺子伸出桌面的长度，用手拨动尺子（注意：实验中拨动刻度尺时用力的大小应大致相同），比较尺子振动的快慢（即振动频率）和发生的音调，将结果填入下表。 次数 钢尺伸出长度 振动快慢 音调  1 较长 慢 低  2 较短 快 高 比较实验结果，得出结论：物体振动得快，频率就 ___________，发出的音调就 ___________，振动得慢，频率就 ___________，音调就 ___________。 【答案】     振动频率     大     高     小     低 【解析】[1]根据观察，猜想决定音调高低的因素。猜想音调是由 振动频率决定的。 [2][3]当尺子伸出桌面的长度越短时，振动越快，发出声音的音调越高；由此可得出结论：音调的高低与发声物体的振动频率有关，物体振动得越快，频率越高，音调越高。 [4][5]当尺子伸出桌面的长度越长时，振动越慢，发出声音的音调越低；由此可得出结论：音调的高低与发声物体的振动频率有关，物体振动得越慢，频率越低，音调越低。 9．在观看交响乐队演奏的过程中，小华发现同属于管乐器的圆号、小号、长号、大号发出声音的高低各不相同，他决定对此进行研究。经过和同学们讨论，提出了以下猜想： 猜想一：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的长度有关。 猜想二：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的横截面积（粗细）有关。 小明找来了两个未使用过的一次性注射器制成了一些哨子（如图所示）。注射器的规格分别为2.5 mL和5mL。他一边吹哨子一边调整注射器内空气柱的长度，同时利用专用仪器测出声音的频率和响度，详见下表（表中“mL”表示毫升，“cm”表示厘米）：         序号 A B C D E F 注射器规格(mL) 2.5 2.5 2.5 5 5 5 空气柱长度(cm) 2 1.5 1 2 1.5 1 频率(Hz) 337 488 562 300 337 488 声强级(dB) 75 75 60 75 60 75 （1）选用序号为A、B、C的三次实验做对比，可以得出：在空气柱的___________相同时，管内空气柱越短，音调越___________。 （2）选用序号为___________的两次实验做对比，可以得出：在空气柱的___________相同时，管内空气柱横截面积越大，音调越___________。 【答案】     横截面积（或粗细）     高     A、D（或B、E或C、F）     长度     低 【解析】（1）[1][2]由题，他一边吹哨子一边调整注射器内空气柱的长度。因此选用序号为A、B、C的三次实验做对比，注射器规格相同，空气柱的横截面积相同，空气柱的长度不同， 声音的频率不同，音调不同。可以得出：在空气柱的横截面积（或粗细）相同时，管内空气柱越短，频率越快，音调越高。 （2）[3][4][5]猜想二，管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的横截面积（粗细）有关，因此要控制空气柱的长度一定，改变管内空气柱的横截面积（粗细），选用序号为A、D（或B、E或C、F）的两次实验做对比，可以得出：在空气柱的长度相同时，管内空气柱横截面积越大，频率越慢，音调越低。 10．小白兔能分辨出门外不是自己的外婆（如图）主要是依据声音的（　　） A．响度 B．音色 C．音调 D．频率 【答案】B 【解析】不同的人发出声音的音色不同，小白兔们能分辨出门外不是自己的外婆，主要是依据声音的音色。故选B 。 11．唐诗《枫桥夜泊》中的名句“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”中包含着声学知识。对其中声现象的解释中，错误的是（　　） A．钟声是由钟的振动产生的 B．船上的人根据音色知道是钟发出的声音 C．钟声通过空气传播到客船 D．船上的人根据音调知道是钟发出的声音 【答案】D 【解析】A．声音由物体振动产生，钟声是由钟的振动产生的，故A正确，不符合题意； C．声音的传播需要介质，钟声是通过空气传播到客船的，故C正确，不符合题意； BD．音调指声音的高低，由振动频率决定；而不同的发声体产生的声音音色不同。船上的人根据音色知道是钟发出的声音，故B正确，不符合题意，D错误，符合题意。 故选D。 12．如图展示的是智能机器人和主持人的互动情况。下列有关说法正确的是（　　） A．能区分机器人和主持人的声音主要是根据他们的音色不同 B．机器人是高科技产品，它发出的声音不是由物体振动产生的 C．机器人的声音在空气中传播速度是3×108m/s D．机器人的声音可以在真空中传播 【答案】A 【解析】A．不同的物体发出的声音的音色不同，所以能区分机器人和主持人的声音主要是根据他们的音色不同，故A正确； B．所有的声音的产生都是由物体的振动产生的，所以机器人发出的声音也是由物体的振动产生的，故B错误； C．声音在空气中的传播速度约为340m/s，故C错误； D．声音的传播需要介质，机器人的声音不能在真空中传播，故D错误。 故选A。 板 书 设 计 第二节声音的特性 一、响度（声音的强弱、大小） 1．决定因素：振幅越大，响度越大 2．其他因素：距离远近、声音分散程度 3．单位：分贝（dB） 4．实验：鼓面纸屑、钢尺振动（转换法） 二、音调（声音的高低） 1．决定因素：频率越高，音调越高 2．频率：每秒振动次数，单位Hz 3．弦乐器：越短、越细、越紧，音调越高 4．实验：齿轮纸片、橡皮筋吉他（控制变量法） 三、音色（声音的品质、特色） 1．决定因素：发声体的材料、结构 2．应用：辨乐器、辨人声 3．波形：波形形状不同 波形图判断 疏密→音调，高低→响度，形状→音色 课 堂 小 结 作业布置 1．基础作业：完成课后同步练习； 2．实践作业：用8个相同玻璃瓶制作简易水瓶琴，尝试演奏简单旋律； 3．拓展任务：查阅资料，了解更多中国古代民族乐器的声学原理。 教学反思 1．亮点：本节课以听辨体验、动手实验贯穿始终，充分调动学生的听觉与视觉感官，让抽象的声学概念变得可感可知；通过齿轮、橡皮筋、水瓶琴等多组实验，层层递进落实三大特性，同时渗透控制变量法与转换法的科学思想；融入编钟等传统文化素材，兼顾了知识落实、能力培养与文化浸润。 2．不足：部分学生对生活中“高低”的表述仍容易混淆音调与响度，易混点的针对性辨析训练不够充分；波形图的综合变式练习较少，学生的灵活应用能力有待加强；学生自主设计实验的空间有限，探究的开放性不足。 3．改进：增加“音调响度易混表述”专项辨析训练，整理典型易错实例集中突破；补充更多不同情境的波形图练习，提升学生综合读图能力；增设“自制乐器”的拓展探究活动，鼓励学生自主设计方案，进一步提升探究能力与创新思维。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 $