3.2 声音的特性（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级上册

该初中物理课件聚焦声音的特性（响度、音调、音色），以古筝调音情境导入，通过音叉振动、钢尺伸出长度等实验探究，结合波形图可视化分析，构建从现象到本质的知识脉络，形成递进式学习支架。 其亮点在于强化科学探究（如音叉乒乓球实验、钢尺振动实验）和科学思维（控制变量法、波形图辨析），融入贾湖骨笛、曾侯乙编钟等古代乐器实例渗透科学态度与责任，视频演示和实验操作助学生形成物理观念，教师可借结构化内容提升教学效率，学生能直观理解特性差异。

物理八年级上册 沪科版五•四学制 第3章 声现象 第2节 声音的特性 学习目标——本节主要内容和行文逻辑 1. 通过节首图展示古筝调音的情境，引出声音具有特性。 2. 通过对拨动琴弦的分析和“自主活动”，了解响度的概念以及影响声音响度的相关因素。 3. 通过拨动钢尺实验和了解听觉频率范围活动，了解影响声音音调的相关因素，并认识到人的听觉频率范围，以及超声波和次声波的概念。 4. 通过实例和体验，知道发声体不同，发出声音的音色也不同。 教学重难点 教学难点 教学重点 感知声音的特性，并能在实践中分辨这些特性。 感知声音特性之间的区别。 课堂引入 古筝的声音优美动听，有“东方钢琴”之称。如图所示，调音师边拨动琴弦，边用工具转动古筝旁的琴钉调节琴弦的松紧，古筝发出了高低不同的声音。 不同的声音有不同的特性，声音有哪几种特性？ 知识点一 响度 知识点一：响度 如图所示，用手指拨动琴弦，将它拨到不同的位置后松手，听到声音的强弱不同。我们把声音的强弱程度叫做响度，这是声音的特性之一。 1. 响度：声音的强弱程度叫做响度。 2. 实验探究：影响声音强弱的因素 【提出问题】 当我们招呼操场远处的同学时，就会大声呼喊；当我们在图书阅览室交谈时，就会轻声细语。那么， 声音的响度又是由什么决定的呢？ 知识点一：响度 【设计和进行实验】 （1）如图所示，用细线拴住乒乓球，悬挂在铁架台上，让音叉一臂的外侧接触乒乓球。 （2）用橡皮槌轻轻敲击音叉使它振动，听一听音叉发出的声音，观察乒乓球被弹起的幅度。 （3）用橡皮槌用力敲击音叉，再次听一听音叉发出的声音，观察乒乓球被弹起的幅度。 知识点一：响度 【分析与论证】 分别用不同的力敲击音叉时，乒乓球被弹开的幅度不同，听到的声音响度不同，乒乓球被弹开的幅度越大，音叉振动的幅度 （简称振幅）越大，声音的响度也越大。 【实验结论】 响度与物体振动的幅度有关，振动幅度越大，响度越大。 3. 振幅 物理学中用振幅来描述声源振动的幅度。振幅越大，响度越大。 知识点一：响度 演示实验——《影响响度的因素》 知识点一：响度 4. 用计算机显示声音的振动图像 声源的振动可以用传感器来研究。如图所示，敲击音叉使其发声，振动的音叉带动周围空气振动，传感器和计算机（或手机）将空气的振动情况转化为图像。 图像的横轴表示时间，图像沿纵轴的起伏程度反映了振动幅度的变化。 知识点一：响度 视频演示— 《不同响度声音的波形图》 通过屏幕上的波形，我们看到： 物体的响度大，波形的振幅大； 物体的响度小，波形的振幅小。 知识点一：响度 5. 影响响度大小的因素 敲击音叉，我们听到音叉发出的声音逐渐变弱，屏幕上显示的振动图像如图所示。随着时间的变化，音叉的振幅如何变化？ 会发现随着时间的变化，音叉的振幅逐渐变小，发出的声音逐渐变弱。 （1）声音的响度与声源的振幅有关，振幅越大，响度就越大。 知识点一：响度 （2）响度还与观察者距离声源的远近有关。 声源发出的声音向四面八方传播，传得越远就越分散。 若要增大某一位置声音的响度，可借助喇叭之类的工具减小声音的分散程度，使声音集中向某一方向传播。 为了增大响度，可以减小声音的发散。医生检查疾病用的听诊器、喊话器都是应用了这个道理。 喊话器 听诊器 【例题1】为了探究声音产生的原因及影响声音响度大小的因素，小明把小纸团放到正在播放音乐的扬声器（喇叭）上，看到扬声器上的小纸团跳起，他还观察到扬声器的音量越大，小纸团跳得__________（选填“越高”或“越低”），这说明声音的响度和__________有关。 越高 【解析】扬声器音量越大，也就是响度越大，此时小纸团跳得越高，表明扬声器振动的幅度（振幅）越大，这说明声音的响度和振幅有关，振幅越大，响度越大。 知识点一：响度 振幅 知识点二 音调 知识点二：音调 1. 探究声音的高低 比较牛与蚊子发出的声音有什么不同？ 比较两位歌唱家发出的声音有什么不同？ 知识点二：音调 声音 声音的特点 探究归纳 蚊子 牛 低沉浑厚 男低音 女高音 婉转高亢 尖细、刺耳 低沉、粗壮 音调高 音调高 音调低 音调低 我们接触到的声音，有的听起来尖细，声音高，音调高；有的听起来低沉，声音低，音调低。 探究总结 2. 音调：声音的高低叫做音调。 知识点二：音调 3. 探究影响音调高低的因素 【提出问题】声音的音调高低和什么因素有关？ 【设计方案】控制变量法：控制钢尺的振动幅度不变，只改变钢尺伸出的长短（改变钢尺振动的频率）。 如图所示，将钢尺伸出桌面，用拇指按压在桌边的钢尺处，另一只手拨动钢尺，使之振动。倾听钢尺发出的声音，并观察钢尺振动的快慢。逐渐减小钢尺伸出桌面的长度，重复上述操作。钢尺发出声音的音调高低会如何变化？ 知识点二：音调 ①把钢尺紧压在桌上，使钢尺的1/4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听钢尺发声的高低，记录在表格中； ②再分别把钢尺的2/4、3/4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，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中。 振动部分长度 振动快慢 音调高低 3/4钢尺长 2/4钢尺长 1/4钢尺长 【实验步骤】 知识点二：音调 音调的高低与发声物体的 ________有关。振动得越快，发出的声音音调 ______；振动得越慢，声音音调 _______。 振动部分长度 振动快慢 音调高低 3/4 钢尺长 2/4 钢尺长 1/4 钢尺长 慢 低 快 高 振动快慢 越高 越低 更快 更高 【实验记录】 【实验结论】 知识点二：音调 （1）物理意义：用来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。 （2）定义：频率是振动物体在一定时间内振动的次数与所用时间的比，数值上等于单位时间内振动的次数，用符号 f 表示。 （3）单位：赫兹，符号是Hz。例如，音叉每秒振动 256次，其频率可表示为 f=256Hz。 （4）音调和频率的关系：频率决定声音的音调。 频率越高、音调越高；频率越低、音调越低。 4. 频率 知识点二：音调 5. 不同频率声音的振动图像 观察声音的波形 将音叉发出的声信号输入示波器、计算机或手机中，观察声音的波形。换一个不同频率的音叉做实验，边听边观察它们的波形有何不同。 知识点二：音调 演示实验—《声音的波形》 知识点二：音调 频率为128赫兹 通过屏幕上的波形，我们看到： 音调高的波形比较密集一些； 音调低的波形比较稀疏一些。 频率为440赫兹 知识点二：音调 6. 影响声源振动频率的因素 声源振动的频率通常与其形状、尺寸、材料等因素有关。古筝、琵琶等乐器的琴弦被拨动时，较细的琴弦发出声音的音调较高，较粗的琴弦发出声音的音调较低。 如图所示，通过转动古筝的琴钉，可以调节琴弦的松紧，改变琴弦的粗细，从而改变其振动的频率。 知识点二：音调 7. 生活中利用音调的实例 （1）生活中，人们可以通过音调来分辨西瓜的生熟。 （2）向保温瓶灌水时，可以根据音调的变化来判断瓶内水是否加满。在加水过程中，随着瓶内水位上升，水上方的空气柱变短，空气柱振动的频率变大，发出的声音音调变高。 知识点二：音调 （1）可听声 多数人能够听到的声音频率，范围为：20Hz～20000Hz。 （2）超声波 频率大于20000Hz的声波叫做超声波，因为它们超过人类听觉的上限。 （3）次声波 频率低于20Hz的声波叫做次声波，因为它们低于人类听觉的下限。 8. 超声波和次声波 知识点二：音调 动物的听觉频率范围一般和人的不同。有的动物能听到超声波，有的动物能听到次声波。 ●有些动物既能听到超声波也能发出超声波，如蝙蝠、海豚等。 ●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。 （4）人和一些动物的发声频率和听觉频率的范围 知识点二：音调 视频欣赏——《音调》 知识点二：音调 【例题2】如图所示，在跨学科实践课上，小明将长度不同的吸管的一端封闭，粘在一起制作成了“排箫”，并在交流展示环节进行了演奏。“排箫”发出的声音主要是由管内的_______振动产生；用相同的力气吹不同长度的吸管，发出声音的______不同，越短的管子发出的声音频率越_______（选填“高”或“低”）。 空气柱 【解析】声音是由物体振动产生的，“排箫”发出的声音主要是由管内的空气柱振动产生；用相同的力气吹不同长度的吸管，空气柱长短不同，空气柱振动频率不同 ，发出声音的音调不同，越短的管子发出的声音频率越高。 音调 高 知识点三 音色 知识点三：音色 这是不同的乐器演奏同一首乐曲。在音调和响度差不多相同时，你会发现声音还是不同的，你能够分辨出它们是哪种乐器发出的吗？ 请欣赏古典音乐《梁祝》 点击播放暂停 知识点三：音色 将音叉、钢琴与长笛发出的声音分别输送到计算机（或示波器）中，观察声音的波形图，比较他们的波形有何异同。 视频演示— 《不同音色的波形图》 1. 探究不同发声体的音色 知识点三：音色 分析观察到的音叉、钢琴、长笛发出的声音波形可以知道： （1）总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，音调相同。 （2）振动幅度相同（振幅相同），响度相同。 （3）波的形状不同，即音色不同。 知识点三：音色 频率的高低决定声音的音调，振幅的大小影响声音的响度。但是，不同的物体发出的声音，即便音调和响度相同，我们还是能够分辨出他们的不同。这表明在声音的特性中还有一个特性是十分重要的，它就是音色。 大量实验表明，声源的材料、结构等不同，它们发出声音的音色不同，音色也是声音的一种特性。 2. 音色 知识点三：音色 （2）音色是由发声体本身决定的，发声体有变化，音色也将变化。例如，有经验的铁路工人师傅，可以通过用铁锤敲击钢轨发出的声音的音色而得知钢轨上的螺丝是否松动。 通过“听”声判断螺栓是否松动 （1）音色是由发声体的材料、结构等因素决定的。不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色就不同。 “闻其声而知其人”就是利用每个人发出声音的音色不同来辨别的。 3. 音色的决定因素 知识点三：音色 【例题3】“谁家玉笛暗飞声，散入春风满洛城”出自唐代诗人李白的《春夜洛城闻笛》。关于诗中蕴含的声现象，下列说法正确的是（ ） A．笛声是由笛子的管壁振动产生的 B．笛声能传播得很远，是由于它的音调高 C．笛声能传遍洛城，说明声音的传播不需要介质 D．作者能听出是笛声，依据的是声音的音色 D 【解析】A．笛声是由笛子内部的空气柱振动产生的，不是管壁振动，故A错误； B．声音传播得远，是因为响度大，响度越大传播距离越远，和音调无关，故B错误； C．笛声传遍洛城是依靠空气作为介质传播的，声音传播必须依靠介质，真空不能传声，故C错误； D．不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同，辨别发声体依靠的就是音色，因此作者能听出是笛声依据的是声音的音色，故D正确。故选D。 知识点四 我国古代乐器 知识点四：我国古代乐器 图所示的贾湖骨笛距今已有8000多年，是迄今为止我国考古发现的最古老的乐器。在贾湖骨笛流传的1000余年中，骨笛从早期的四按音孔发展到晚期的七按音孔，吹奏者从管口吹入气体，使管内空气柱振动发出声音。按压管身的按音孔可从改变振动的空气柱长度，从而改变空气振动的频率，发出不同音调的声音。 1. 贾湖骨笛 考古发现，我国古代先民很早就开始制作乐器。 骨笛的发展反映了中原地区从旧石器时期到新石器时期音乐文化的历史，表明我们的祖先很早就进入了音乐文明时期。 知识点四：我国古代乐器 图所示的曾侯乙编钟是战国早期的大型礼乐重器。全套编钟共65件。大钟与小钟的形状和尺寸不同，敲击后发出的声音音调也不同。大钟声音低沉，小钟声音高亢。敲击每口钟的前面和侧面，会发出两个音调的声音，65件编钟对应了130个音调。 2. 曾侯乙编钟 曾侯乙编钟复原件 这套编钟表明我国当时的工匠在音乐声学、青铜器冶炼、乐器制造等方面已掌握了丰富的科学知识和高超的工艺技能，是人类在青铜时代创造的伟大艺术作品。 知识点四：我国古代乐器 【例题4】如图，编钟是中国最古老的乐器之一。用相同大小的力敲击不同大小的编钟，编钟振动的快慢不同，从而改变声音的（ ） A．音色 B．音调 C．响度 D．速度 B 【解析】音调由发声体振动的频率（振动快慢）决定，编钟振动快慢不同，频率不同，因此声音的音调改变，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 课堂小结 课堂小结 声音的特性 响度 ①响度：声音的强弱程度叫做响度. ②影响因素：与振幅、距离声源的远近有关. ③波形图：响度越大，振幅越大；响度越小，振幅越小. ①声音的高低叫做音调. ②影响因素：频率决定声音的音调. ③波形图：音调高的波形密集. ④频率：声源单位时间内振动的次数.单位是赫（HZ）. ⑤超声波和次声波：把高于20000Hz的声波叫做超声波；低于20Hz的声波叫做次声波. ①音色：反映了声音的品质和特色. ②影响因素：由发声体的材料、结构等因素决定的. 音调 音色 课堂小结 课堂练习 课堂练习 【解析】声音的特性中，音调由发声体的振动频率决定，频率相同则音调相同。调音师调整琴弦振频，让琴弦振动频率和标准音叉保持一致，因此调试好的琴弦与音叉音调相同。故选B。 1. 钢琴调音师在调音前会用音锤敲击音叉，以此作为标准音来判断被调试琴弦的振频。调试好的琴弦与音叉发声时具有相同的（ ） A．响度 B．音调 C．音色 D．波形 B 课堂练习 【解析】A．超声波属于声波，是频率高于20000Hz的声波，故A错误； B．超声波的频率高于20000Hz，超出人耳听觉范围所以人听不到，故B错误； C．所有声波都是由物体振动产生的，超声波属于声波，因此也由物体振动产生，故C正确； D．超声波可以在空气中传播，人听不到超声波是因为它的频率超出人耳的听觉范围（20∼20000Hz"），故D错误。故选C。 2. 如图是一种能发出超声波的电动牙刷，直达牙刷棕毛刷不到的地方，这样刷牙既干净又舒服。关于电动牙刷发出的超声波。下列说法正确的是（ ） C A．超声波不是声波 B．超声波的频率低于20Hz，所以人听不到 C．超声波是由于物体振动产生的 D．刷牙时，人听不到超声波，是因为超声波不能在空气中传播 课堂练习 【解析】A．音调由发声体的振动频率决定，长短不同的琴弦振动频率不同，发出声音的音调不同，故A错误：B．响度由振幅决定，用同样的力拨动琴弦，振幅相近，响度近似相同；粗弦和细弦的差异是音调不同，故B错误； C．音色是不同发声体的特有性质，不同乐器发出声音的音色不同，因此观众可以通过音色判断出演奏乐器为古筝，故C正确。 D．古筝发出的声音是由琴弦的振动产生的，故D错误。故选C。 3. 元宵晚会上，航天员王亚平在中国空间站用古筝弹奏了《茉莉花》，为全国人民送上太空音乐祝福，如图所示。下列关于此场景说法正确的是（ ） A．轻轻拨动古筝长短不同的琴弦，发出声音的音调相同 B．用同样的力拨动琴弦，粗弦比细弦发出声音的响度大 C．观众不看电视画面也可以通过音色判断演奏乐器为古筝 D．观众听到的音乐声，是由航天员手指振动产生的 C 课堂练习 【解析】A．声音是由发声体振动产生的，由波形图可知，相同的时间内甲音叉振动的次数多，甲音叉振动快，故A正确； B．振动越快，音调就越高，甲音叉振动快，甲音叉发声的音调高，故B错误； C．频率表示发声体振动的快慢，甲音叉振动快，甲音叉发声的频率高，故C错误； D．响度是由发声体的振幅决定的，两个音叉振动幅度相同，响度相同，故D错误。 4. 物理上常通过声波的波形图来反映声波的特点。如图所示，根据甲、乙两个音叉振动时发出声音的波形图，下列判断正确的是（ ） A．甲音叉比乙音叉振动得快 B．甲音叉比乙音叉发声的音调低 C．甲、乙两音叉发声的频率相同 D．甲音叉发声的响度比乙音叉发声的响度大 A 故选A。 课堂练习 5. 如图所示，塑料刻度尺的一端被紧压在桌面上，另一端伸出桌面；拨动刻度尺使之振动，听刻度尺振动时发出的声音。 （1）实验时，若手没有紧贴桌边压住刻度尺，则会同时听到塑料刻度尺振动产生的声音和敲击________发出的声音。 （2）保持塑料尺伸出的长度不变，用大小不同的力拨动。用较大的力拨动时，塑料尺振动的_________较大，听到声音的_______较大。 （3）改变塑料尺伸出桌面的长度，用同样大小的力拨动，是为了探究声音的________和振动的________的关系。 响度 桌面 振幅 音调 频率 课堂练习 【解析】（1）声音是物体的振动产生的，手压住塑料刻度尺时，若手没有紧贴桌边压住刻度尺，刻度尺会敲击桌面，因此会同时听到刻度尺振动和敲击桌面发出的声音。 （2）保持伸出长度不变，用较大的力拨动时，塑料尺振动的振幅较大，振幅决定响度，因此听到声音的响度较大。 （3）改变塑料尺伸出桌面的长度，用同样大小的力拨动，塑料尺振幅相同，塑料尺发出的响度相同，塑料尺伸出桌面的长度不同，振动频率不同，音调不同。因此是为了探究声音的音调和振动的频率之间的关系。 课堂练习 6. 金属管风铃在微风吹过时会发出悦耳的声音。小海想探究金属管发出声音的频率与长度、直径的关系。他选取了材料与管壁厚度相同的3根直管，将它们用细线悬挂，敲击后，测出各自发出声音的频率，数据如表： （1）根据表中编号1、2的数据，可得：金属管发出声音的频率与_____有关。 （2）若想探究金属管发出声音的频率与长度的关系，应选择编号2和编号________的数据。 （3）若要发出音调更高的声音，应选用直径更_____、长度更_____的直管。 直径 小 3 短 编号 长度/cm 直径/cm 频率/Hz 1 20 1.5 2131 2 20 2.0 1685 3 30 2.0 1284 课堂练习 【解析】（1）编号 1、2 的长度相同，直径不同，频率不同， 说明金属管发出声音的频率与直径有关。 （2）探究金属管发出声音的频率与长度的关系，需要控制直径相同，改变长度。 编号 2 直径是 2.0cm，所以要选直径同为 2.0cm、长度不同的编号3的数据。 （3）音调由频率决定，频率越高音调越高； 对比 1、2：长度相同时，直径越小，频率越高； 对比 2、3：直径相同时，长度越短，频率越高； 所以要音调更高，应选用直径更小、长度更短的直管。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练一练” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.45.100 Lavf58.45.100 null 17100.0 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 null 39240.0 null 31140.0 null 79704.0 Lavf58.45.100 Lavf59.27.100 $