第四节《声音的特性》的教案
教学目标
1.知识与技能 ①了解声音的特性包括：音调、响度和音色;
②知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关，响度跟发声体的振幅有关;
③不同发声体发出乐音的音色不同;
2.过程与方法 ①通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”进一步了解、学习用科学探究的方法研究物理问题;
②学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律,尝试应用已知的科学规律,去解释具体问题;
③培养合作学习的能力,初步的评估和听取反馈意见的意识.
3.情感态度和价值观
①乐于探索自然现象和身边物理学道理,乐于参与观察、实验、探究活动。
②有主动与他人合作交流的愿望，敢于发表自己的见解。
③体会现实世界物体的发声是丰富多彩的，更加热爱世界，热爱科学。
教学重点难点
重点：（1）研究乐音的音调和响度各与什么因素有关；
（2）学习体会科学探究的方法；
难点：感知乐音的音色，理解音色取决于发声体本身；
教学资源
（1）分组探究实验器材：钢尺、橡皮筋、固定橡皮筋的底座（间距可调）、硬塑料片、齿的疏密明显不同的两把木梳
（2）演示实验器材：自制“水瓶琴”、木尺、铁架台、细线悬吊的乒乓球、固有频率不同的音叉两个、音叉锤、示波器、话筒
（3）部分学生备的乐器：口琴、小提琴两把、长笛、手风琴、萨克斯管等
（4）多媒体显示屏及反馈练习
板书设计（多媒体显示）
三、声音的特性
含 义
决 定 因 素
相 关 问 题
音 调
声音的高低
发声体振动的频率
频率：物体每秒内振动的次数。
单位：赫兹（HZ）
人的听觉频率范围：20HZ-20000HZ
超声波与次声波
响 度
声音的大小
发声体振动的振幅
振幅：物体振动的幅度。
音 色
声音的特色
发声体本身的材料、结构
音色是辨别不同发声体的依据。
课堂教学程序
教师活动及主要语言
学生活动
说 明
导入新课
复习声音是怎样产生和传播的。
敲击“水瓶琴”发出音调不同和响度不同的声音。由此引出声音有不同的性质特点，而导入新课。
进行新课
一、音调的高低与什么因素有关
引导学生从声音的产生认识到声音的性质特点应与发声体的振动情况有关，并根据已有的经验对音调的高低会与振动的什么因素有关作出猜想。
让学生利用桌面上提供的一些器材设计实验，使物体发出高低不同的声音，仔细观察物体发声时的振动情况有什么不同，验证自己的猜想。
鼓励学生交流探究实验的方案和结果，引导全班学生对结果进行评估。
引导学生归纳实验探究结果，判断实验结果是否证实了自己的猜想。
提出问题：蝴蝶飞去飞来，靠的是翅膀的振动，蚊子也是，可为什么我们听得到蚊子的嗡嗡声，却听不见蝴蝶的声音呢？
给出蝴蝶和蚊子翅膀每秒振动的次数，指导学生阅读课文第20页，达到正确解答上述问题。
引导学生交流：阅读课文第20页还了解到什么？对超声波和次声波的应用了解多少？
二、响度的大小与什么因素有关
引导学生分析前阶段的探究实验中，是否也发现了能说明响度大小与什么因素有关的一些现象和事实？交流实验现象和判断结果。
对学生实验认真，观察仔细，的科学态度给予赞赏。
演示课本P21、图1.3-4实验，引导学生观察比较两种情况下音叉发声的响度和乒乓球被弹开的距离，归纳探究结果。判断探究结果是否证实了先前的猜想。
三、音色
组织学生做游戏。请几位同学分别用不同的乐器都演奏C调的“1”和“3”，其他同学闭上眼睛，只用耳朵听，看能否辨别出是什么乐器发出的声音。（夸学生辨别准确。）
提出问题：你是怎么辨别不同的发声体的`。
教师归纳：不同发声体的音色不同。音色是辨别不同发声体的依据。鼓励学生列举自己熟知的凭音色辨别不同发声体的事例。
用示波器分别显示音叉发出的不同音调、不同响度的声音信号波形以及不同乐器用相同的音量都发C调的“1”的声音信号波形。指导学生观察比较波形的不同特征。
用示波器观察学生（男女各一）说“我喜欢物理”的声音信号波形。
归纳小结
1、学生小结。
2、课堂练习反馈。
3、组织学生演奏、欣赏乐曲《欢乐颂》。
布置作业
举手回答
加深对声音的不同性质特点的感性认识，提高学习兴趣。
回想所听到过的高低不同的声音及发声体相应的振动情况。猜想：音调的高低可能与发声体振动的快慢有关。
明确实验目的，两人一组合作进行探究实验，观察分析实验现象，作出判断。
学生举手答问，其他学生讨论、再验证、评估。
举手发言。
学生交流猜测。
自学并积极思考，相互交流，讨论、作答。
积极举手回答，汇报自学成果。展现自己的科学素养。
学生分组讨论、再实验，并举手作答，其他学生评估。
观察实验现象，总结实验结果，积极举手作答。
积极参与做游戏，判断每次发声的乐器是什么乐器，集体回答。
举手回答
分组讨论，踊跃举手作答。
观察比较不同声音的波形，集体回答判断结果。
积极参与活动，认真观察比较波形的不同。
创设情境，让学生对声音的不同特性产生研究的兴趣。
尝试根据已有经验和知识对问题的结果提出猜想。
尝试设计科学探究的方法，选择所需的器材。体会通过观察和实验收集数据、整理信息。
培养交流合作和初步的评估能力。
培养学生分析、归纳能力。
用学生熟知的现象提出问题，教育学生观察生活、服务生活。
培养学生自学能力，指导学生用所学知识分析解释自然现象。
培养归纳概括能力。检查学生平时搜集资料、对技术应用的关注情况。
及时给予鼓励，益于形成科学的学习习惯。
培养学生从现象和实验中归纳科学规律的能力。
形式多样调动学生参与学习活动。
培养学生发现身边的物理，联系生活实际的能力。
利于形象深刻地理解声波
进一步激发学生学习物理的兴趣。
能增强学生对乐音特性的理解和感受，激发学生热爱科学，热爱生活的情感。
（二）案例（声音的特性）：
一、引入新课：
师问：声音是怎样产生的？声音靠什么传播？
生答：声音是由于发声体的振动而产生，声音的传播需要介质，真空不能传声。
师：出示一些装有不同水量的啤酒瓶，敲击它们会发出声音。
师问：啤酒瓶发出的声音相同吗？听起来有什么不同？
（敲击啤酒瓶发出“1，2，3，4，5，6，7，i”的声音，让学生仔细听并讨论后再回答。）
生答：不同啤酒瓶发声的高、低不同。
（同上法，轻敲啤酒瓶发声。）
师问：这次啤酒瓶发出的声音与上次的有什么不同？
生答：比上次的声音小。
师：声音是丰富多彩的，不同的声音有高低之分，有大小之别，还有不同的特色。人们用音调、响度和音色来分别描述声音的这些不同性质。这节课，我们一起来研究声音的这些性质。
板书： 三、声音的特性
二、教授：
师问：声音是由于发声体的振动而产生，声音的性质特点应与发声体的振动情况有关。那么，音调的高低是与发声体振动的什么因素有关呢？
（引导学生根据已有的经验：所听到的声音的高低、所看到的发声体的振动情况，作出猜想，并给一定的时间讨论）
生甲答：音调的高低可能与发声体振动的快慢有关。因为小提琴发出高音的弦振动得比较快。
生乙答：唱歌发高音时，声带振动也比较快。所以音调的高低应该与发声体振动的快慢有关。
……
（学生的猜想可能是多种多样，甚至有错误的，但没关系，学生可以通过实验验证自己的猜想，也需要用实验事实来纠正自己的错误。教师就是培养学生敢于提出问题、作出设想，勤于探索实践的精神。）
师：同学们可以利用桌面上提供的一些器材设计实验，让物体发出高低不同的声音，仔细观察物体发声时的振动情况有什么不同，验证自己的猜想。然后，说说你的实验方法和结论，供大家讨论交流。
生甲答：我们用硬塑料片拨动疏密不同的木梳齿，拨动密齿时，塑料片振动快，发声音调高。
生乙答：我们把橡皮筋拉紧后拨动它，发现橡皮筋被拉得越细时，振动越快，发声音调越高。
生丙答：我们按书上的方法，把钢尺一端紧压在桌面上，另一端伸出桌边，拨动钢尺，发现钢尺伸出桌边较长时，振动较快，发声音调较高。
（教师和学生对不同的方法和结论共同讨论、评判、再验证，达成共识，得出较科学的结论。）
师问：通过以上研究，哪位同学能概括得出的结论？
生丁答：音调的高低取决于发声体振动的快慢。物体振动得快，发声音调高，振动得慢，发声音调就低。
师：物理学里，用频率表示物体振动的快慢。发声体振动快的，频率大，音调高；振动慢的，频率小，音调低。所以，频率的大小决定音调的高低。
师问：我们知道蝴蝶飞去飞来，靠的是翅膀的振动，蚊子也是，但我们听得到蚊子的嗡嗡声，却听不见蝴蝶的声音，你知道这是为什么吗？
（稍停、让学生猜测、交流，更多的学生会不知其解。）
师：我给大家提供一组数据：蝴蝶翅膀每秒振动5-6次，蚊子翅膀每秒振动500-600次。为解答这一问题，同学们还需要了解：什么叫频率？它的单位是什么？人的听觉频率范围有多大？请阅读课本第20页的内容，看谁能尽快完整地回答。
（学生阅读并交流。）
生答：因为人耳的听觉范围是20HZ-20000HZ，蝴蝶翅膀每秒振动5-6次，频率低于人的听觉范围，所以人听不到蝴蝶翅膀振动发声。而蚊子翅膀每秒振动500-600次，振动频率在人的听觉范围内，人能听到蚊子翅膀振动发出的声音。
师：回答的很好，我们向他表示祝贺。
师问：同学们通过阅读课文第20页还了解到什么？
生甲：频率低于20HZ的声音叫次声波，频率高于20000HZ的声音叫超声波。
生乙：动物的发声频率范围不同。如猫和狗发声频率较低，在人的听觉范围内，人能听见；而蝙蝠和海豚的发声频率很高，可以发出人听不到的超声波。
生丙：动物的听觉频率范围也不同，有的对低频声波反应灵敏，有的对高频声波反应灵敏。大象就是对低频声波反应灵敏，使用次声波交流的。
师：很好。次声波和超声波有哪些应用，你了解吗？
生甲答：人们可以通过探测地震、台风、火山爆发等自然灾害发生前辐射出的次声波，来预测、预报它发生，以减少灾害带来的损失。
生乙答：医学上可以利用超声波进行诊断和治疗。如B超检测、超声碎石等。
（学生积极举手，发言踊跃。）
师：超声波和次声波在医疗技术、工业生产以及各种探测等诸方面都有着广泛的应用，同学们课后可以进一步收集资料并撰写小论文发表、交流。
师问：在研究音调的高低与什么因素有关的探究实验中，你是否在不经意中也发现了一些现象和事实，能说明声音的大小——响度与什么因素有关？
生甲答：我们拨动橡皮筋发声时，发现拨动的幅度越大，橡皮筋发声的响度越大。说明响度大小应该与发声体振动的幅度有关。
生乙答：我们把钢尺一端紧压在桌面上，另一端伸出桌边一定长度，用不同的力拨动钢尺，发现钢尺振动幅度较大时，发声的响度较大。
师：同学们的确是实验认真，观察仔细，有科学方法和科学精神。请同学们再观察一个实验：将发声的音叉接触悬吊着的乒乓球，比较轻敲和重敲音叉两种情况下，音叉发声的响度和乒乓球被弹开的距离。你观察到什么现象？
（教师演示实验。实验条件许可，也可让学生分组实验探究。）
生答：重敲时，音叉发声响度大，乒乓球被弹开的距离大，表明音叉振动的幅度大。
师问：分析以上各实验现象，你可以得出什么结论呢？
生答：上述各实验说明：发声体振动的幅度越大，响度越大。
师：物理学中，我们把物体振动的幅度叫振幅。可见，发声体的振幅越大，响度越大。
师：同学们，我们来做个游戏。我请几位同学分别用不同的乐器都演奏C调的“1”和“3”，其他同学闭上眼睛，只用耳朵听，看能否辨别出是什么乐器发出的声音，好吗？
（事先请几位同学准备好口琴、小提琴、笛子、萨克斯管等，有三、四样最好。学生几乎都能靠听声音，辨别出各种乐器。）
师问：（非常惊奇地）你们怎么辨别得如此准确？是怎么辨别的？
生答：不同物体发声有不同的特色，只要你曾经听过这些物体发出的声音，知道它的声音特色，再次听到时就能辨别出来。
师：对，说得好。由于不同发声体的材料、结构不同，发出的声音有不同的特色，也就是声音的音色不同。人们通过听声音来辨别不同的发声体，就是靠音色来辨别的。
师问：哪位同学能举出人们凭音色来辨别不同发声体的事例？
生甲答：铁路工人检查火车机械部件是否有裂缝，总是用铁锤敲几下，就是靠听机械部件发声的音色来辨别的。
生乙答：同班同学，我们未见其人，只闻其声，就能辩知是谁，也是靠辨别声音的音色。
师：以上事实告诉我们，音色取决于发声体本身，是除了音调、响度外，声音的又一重要特性。
师：为了让同学们对声音的三个特性：音调、响度和音色，有更形象、深刻的理解和认识，我们把不同的声音信号输入到示波器上，可以观察到不同声音的波形不同，请同学们注意观察比较波形的特征。
（教师先后输入音调不同的音叉声音信号、响度不同的音叉声音信号、不同乐器用相同的音量都发C调的“1”的声音信号，让学生观察示波器的波形。由于第一次使用示波器，需要教师简单说明和引导。）
生甲答：音叉发声的音调不同时，波形的疏密不同，音调高的，波形密。
生乙答：音叉发声的响度不同时，波形的幅度不同，响度大的，波形幅度大。
生丙答：不同乐器用相同的音量都发C调的“1”音时，声音的响度和音调都基本相同，观察到各组波形的幅度和疏密就基本相同，但由于发声体不同，发声的音色不同，观察到波形上附加的小振动不同。
师：也就是说，声音的响度大小，可以比较波形的幅度；声音的音调高低，可以比较波形的疏密；声音的音色特征，可以看波形的附加小振动。
（可让同学看课本第22页的波形图。）
师问：有谁想看看自己声音信号的波形特征？
（学生举手踊跃，争着观察自己的声音信号波形。）
师：请两位同学（男女各一）上讲台，用话筒说“我喜欢物理！”。
（学生观察波形特征。）
三、小结巩固：
师问：同学们学习物理真的有趣有用，对吗？这节课学习至此，你有什么收获呢？
生甲答：我懂得了声音有音调、响度和音色三大特性。
生乙答：我还知道音调与发声体的振动频率有关，响度与发声体的振幅有关，音色取决于发声体本身。
生丙答：我学会了靠音色来辨别不同的发声体。
生丁答：我觉得发现问题，进行探究实验，是学习物理知识的一种科学、有效、有趣的方法。
师：请同学们解答下面几个问题，检查自己是否掌握了本节主要内容。
（学生集体解答巩固练习，教师及时反馈评价。）
师：同学们的收获真不小！同学们，乐音是美妙的，生活是美好的，我们请备有乐器的同学为大家同奏一曲《欢乐颂》。
（全班同学热烈鼓掌，在欢乐、优美的音乐中结束新课。）
四、布置作业：
1、阅读科学世界《乐音和乐器》。
2、做课本第23页“想想议议”。
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