第二章 声音与环境2.1 我们怎样听见声音◇教学目标◇【知识与技能】1.通过观察和实验,初步认识声音产生和传播的条件。2.知道声音是由物体振动产生的。3.知道声音的传播需要介质,声音在不同介质中传播的速度不同。【过程与方法】1.通过观察和实验,探究声音是如何产生与传播的,从而让学生初步了解探究问题的方法。2.通过实验探究活动,锻炼学生初步的观察和实验能力。【情感·态度·价值观】1.在活动中增强交流和合作的意识。2.乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。◇教学重难点◇【教学重点】掌握声音是如何产生的、知道声音的传播需要介质。【教学难点】引导学生观察、探究声音传播的条件以及解释生活中的声传播现象。◇教学过程◇一、新课导入声音无时不有,无处不在,自然界以及生活中常见的某些声音,如电铃声,钢琴曲片段,丛林中的鸟语,夏日的蝉声,流水声等。这些声音是怎样产生的?又是如何被我们听到的?,二、教学步骤探究点1 声音是怎样产生的[阅读课本]P24“声音是怎样产生的”[思考]物体发声时与不发声时有什么不同?物体发声时有什么共同的特征?[提示]声音是由于物体振动而产生的;声源是指正在发声的物体;振动是指物体在围绕平衡位置(静止时的位置)往复来回运动。[小组讨论]发声的音叉在振动吗?如果在振动,你如何证明?[归纳提升]方法1:用乒乓球靠近发声的音叉(如图所示)。方法2:将发声的音叉放入水中(如图所示)。探究点2 声音是怎样传播的[阅读课本]P25“声音是怎样传播的”[思考]声音以什么形式进行传播?[归纳提升],鼓面向左振动时压缩左侧的空气,使得这部分空气变密;鼓面向右振动时,又会使左侧的空气变稀疏。鼓面的振动带动周围的空气振动,空气中就形成了疏密相间的波动向远处传播。这个过程和水波的传播相似。用一支铅笔不断轻点水面,水面就会形成一圈一圈的水波,不断向远处传播。因此,声音以波的形式传播着,我们把它叫做声波。探究点3 声音的传播需要介质[阅读课本]P26“声音的传播需要介质”[实验]在玻璃罩中放一个小电铃,接通电源,能听到铃声;用抽气机把玻璃罩内的空气抽出,再听铃声有什么变化?[分析]在用抽气机把玻璃罩内的空气抽出时,罩内的空气越来越少,听到的声音越来越小,直至完全听不到声音。[归纳提升]真空不能传声。[思考]正在钓鱼的人为什么讨厌周围有人走来走去或大声说话?[提示]液体能传播声音。[思考]一位同学轻敲课桌一端,另一位同学把耳朵贴近课桌的另一端听桌面传播过来的声音(注意安全),这说明了什么?[提示]固体能传播声音。[归纳提升]大量实验表明:声音需要气体、液体、固体等作为传播的介质。在真空中,声音是不能传播的。探究点4 声音传播有多快[阅读课本]P27~P28“声音传播有多快”[小组讨论]声音的传播需要时间吗?[班内交流]距离不同的两个喇叭,我们听到声音的先后是不同的,总感觉近处发声早,这是为什么?[思考]阅读表格中的数据,你发现了什么规律?介质声速/(m·s-1)介质声速/(m·s-1)3401531,空气(15℃)海水(25℃)空气(25℃)346铜(棒)3750软木(25℃)500大理石3810煤油(25℃)1324铝(棒)5000蒸馏水1497铁(棒)5200[归纳提升]声音传播的距离和传播所用时间之比叫做声速。(1)声速的大小与介质的种类和温度有关。(2)声音在固体中传播最快,在液体中次之,在气体中传播最慢。探究点5 人怎样听见声音[阅读课本]P28~29“人怎样听见声音”[思考]你是如何理解人耳构造及声音传播过程的?[提示]人耳构造及声音传播过程:外耳道→鼓膜(振动)→听小骨→耳蜗→听神经→大脑。在声音传递给大脑的整个过程中,任何部分发生障碍(例如鼓膜、听小骨或听觉神经损坏),人都会失去听觉,导致耳聋。由于听觉神经损坏而导致的耳聋为神经性耳聋;由于声音的传导发生了障碍(如鼓膜、听小骨损坏)而导致的耳聋为非神经性耳聋。三、板书设计2.1 我们怎样听见声音1.声音是怎样产生的一切正在发声的物体都在振动。2.声音是怎样传播的声音在空气中是以波的形式传播的。3.声音的传播需要介质,介质:能够传播声音的物质,传播的介质既可以是气体、固体,也可以是液体。真空不能传声。4.声音传播有多快(1)15℃时空气中的声速是340m/s。(2)传播速度与温度有关。5.人怎样听见声音◇教学反思◇学生对物理探究课的教学形式还有某些不适应的地方,如同学间的合作、师生间的交流还不够熟练,不够大胆,这需要教师的鼓励与培养。学生在实验探究活动中,如何进行实验,实验中出现与探究课题偏离或与生活常识矛盾时,应如何对待,也需要教师在实验探究过程中引导学生正确处理,并鼓励他们大胆尝试。2.2 我们怎样区分声音◇教学目标◇【知识与技能】1.知道音调跟声源振动频率有关,不同的动物发出声波和接收声波的频率范围不同。2.会用实验的方法探究影响音调的因素;会调节弦乐器的音调。【过程与方法】,通过经历探究影响音调的因素和调节弦乐器的音调,学习并培养从物理现象中归纳出简单科学规律的方法。【情感·态度·价值观】培养学生利用手边的学习或生活用具进行简单物理实验的习惯和探究物理问题的能力。◇教学重难点◇【教学重点】知道声音的音调跟发声体的振动频率有关。【教学难点】实验探究声音的音调跟发声体的振动频率有关。◇教学过程◇一、新课导入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?二、教学步骤探究点1 声音的高低——音调[阅读课本]P30开头~P31的“声音的高低——音调”[思考]什么是乐音?什么是噪音?[提示]使人愉悦的声音叫做乐音,令人厌烦的声音叫做噪音。[小组讨论]老师用手机分别播放一段杨培安的《我相信》和罗大佑的《童年》。两首歌曲的声音有何不同?[归纳提升]声音的高低不同,高音尖细、高亢,低音沉闷。物理学中把声音的高低叫做音调。[思考]如何探究影响音调高低的因素?,[分析](1)分组实验:①将一把钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌边,改变钢尺伸出桌边的长度,拨动钢尺,注意观察钢尺振动发声时振动的快慢及声音的特点。②用硬纸片快慢不同地拨动梳子,听它振动发出的声音。(2)让学生讨论、分析得出:音调的高低与声源振动的快慢有关。[归纳提升](1)物理学中声源每秒振动的次数叫做频率,频率的单位是赫兹,简称赫,符号是Hz。(2)音调与频率的关系:声源振动的频率越高,音调越高;声源振动的频率越低,音调越低。探究点2 用波形比较频率[阅读课本]P31~33“用波形比较频率”[小组讨论]如何用波形比较频率高低?[提示]如图是两个声音在同一示波器上显示出来的波形,从波形图可知,甲、乙的振幅相同,但在相同的时间内,甲出现的波数少,甲的振动频率低,乙出现的波数多,乙的振动频率高,所以甲的音调低,乙的音调高。[归纳提升](1)相同时间内,波的个数少,频率低,音调低。(2)相同时间内,波的个数多,频率高,音调高。[小组讨论]影响弦乐器音调高低的因素有什么?[实验]怎样调节弦乐器的音调经过小组讨论,提出了影响音调大小的以下猜想:猜想一:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的粗细有关;猜想二:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长度有关;猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关。为了验证这些猜想,他们找来了一些琴弦,其规格分别如下表所示:,编号材料长度/cm横截面积/mm2A铜600.76B铜600.89C铜601.02D铜800.76E铜601.02F铜1000.76G钢80H尼龙800.76I尼龙1001.02(1)为了验证猜想一,可选用编号为 、 、 的琴弦进行研究。 (2)为了验证猜想二,应选用编号为 、 、 的琴弦进行实验。 (3)表中有的材料规格还没有填全,为了验证猜想三,请你填上该琴弦的横截面积。(4)随着实验的进行,小雨又觉得琴弦音调的高低,可能还与琴弦的松紧程度有关。请你设计实验,验证这一猜想。[答案](1)A B C (2)A D F (3)0.76 (4)略[归纳提升](1)长度、松紧相同时,弦线越细,音调越高;(2)粗细、松紧相同时,弦线越短,音调越高;(3)粗细、长度相同时,弦线越紧,音调越高;(4)琴弦的材料不同,发出声音的音调不同。[思考](1)人的发声频率与听觉频率范围相同吗?(2)为什么有时候在人没有任何感觉时,狗却能觉察出异常情况?,[提示](1)人的发声频率与听觉频率范围不相同。人的发声频率范围为85Hz~1100Hz,人听到的频率范围为20Hz~20000Hz。(2)人与狗的听觉频率范围不相同。狗听的频率范围为15Hz~50000Hz,大于人听到的频率范围。三、板书设计2.2 我们怎样区分声音1.乐音和噪音使人愉悦的声音叫做乐音,令人厌烦的声音叫做噪音。2.音调(1)概念:声音的高低(2)单位:Hz(3)影响因素:频率3.影响弦乐器音调高低的因素弦的长度、粗细、松紧程度、材料4.发声频率与听觉频率◇教学反思◇本节课主要介绍了声音三要素之一的音调。通过学生探究实验得出音调与频率之间的关系,通过示波器观察波形与频率间的关系。在研究影响弦乐器的音调的因素时,按科学探究的一般规律,应该先让学生进行猜测。猜测弦乐器发出的音调高低与什么有关?然后设计实验与计划,最后按计划分步骤去进行实验,但考虑到学生的实际情况,这个实验又很复杂,如果先去猜测,后制定计划,会浪费过多时间,后面实验部分的时间没有保证,整个活动会半途而废。因此这节课这一教学难点的突破,没按常规进行教学设计,而是灵活地结合教材,结合学生实际进行了创造性地处理。即直接提出问题:音调高低和什么因素有关?下面直接按照课本上给出的问题进行探究。教师不用过多地讲解,很轻松地使学生明确了研究的步骤。接下来就是巡视指导每组学生进行实验,尽管部分学生摸不着方向,操作能力差,但经过教师引导、大多数都得出了正确结论:弦乐器的音调与弦的材料、长度、粗细、松紧程度有关。,2.3 我们怎样区分声音(续)◇教学目标◇【知识与技能】1.知道什么是响度、音色。2.知道响度与振幅、距离的关系,了解响度的单位——分贝。3.了解不同响度和不同音色的声音在波形上的差异。【过程与方法】经历用实验探究响度与振幅关系的过程,培养学生的实验创新和动手操作能力。【情感·态度·价值观】观察了解身边的声现象,感受我国民族乐器优美的音色,增强民族自豪感。◇教学重难点◇,【教学重点】理解响度和音色是乐音的基本特征。【教学难点】响度与音调的区别以及怎样用波形区分声音的特征。◇教学过程◇一、新课导入将音箱的音量由小逐渐调大让同学们用手感受音箱前纸盆振动的变化情况,讨论这种现象说明了什么?二、教学步骤探究点1 声音的强弱——响度[阅读课本]P34~35“声音的强弱——响度”[思考]什么是响度?[提示]物理学中,把声音的强弱叫做响度。响度又叫做音量。[思考]如何探究影响响度的因素?[提示]用细线把乒乓球吊起来,使乒乓球静止在竖直位置,恰好跟音叉的一个叉股接触。轻敲音叉,观察乒乓球被弹开的幅度。重敲音叉,使音叉发出响度更大的声音,观察乒乓球被弹开的幅度。比较音叉发出不同响度的声音时,乒乓球被弹开的幅度有什么不同。通过上面的探究活动,可以得出什么结论?[归纳提升]响度跟发声体振动的幅度(叫振幅)有关,声源的振幅越大,产生声音的响度越大。[归纳提升]转换法:物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量去间接测量,这种研究问题的方法叫做转换法。[思考]响度还与其他因素有关吗?[提示]教师小声说一段话,后排学生不知所云,而前排学生能准确说出。[归纳提升]影响声音响度的因素是振幅和距声源的距离。探究点2 用波形比较振幅[阅读课本]P35~36“用波形比较振幅”,[思考]如何用波形比较振幅的大小?用示波器将同一音叉发出的响度不同的声音显示出来,加以分析比较。下图为同一音叉前后两次对应的波形图。试回答哪幅图的振幅大。[提示]图乙的振幅比图甲的振幅大。[归纳提升]响度与音调的辨析定义决定因素描述用语实验现象响度声音的强弱物体振动的振幅、声音传播的距离、分散程度“强”“弱”(“大”或“小”)把一根细橡皮筋紧套在刻度尺上,两边用铅笔垫起,如图 用较小的力和较大的力分别拨动同一根橡皮筋,比较听到的声音,这是响度不同音调声音的高低物体振动的频率“高”“低”(“粗”或“细”)再换一根粗橡皮筋,用同样的力拨动,比较粗、细橡皮筋发出的声音,这是音调不同探究点3 声音的品质——音色[阅读课本]P36~37“声音的品质——音色”[活动](1)播放用不同乐器演奏的歌曲(老师任选几种乐器),让学生指出不同的乐器。(2)让后排的几个学生说同样的话,前排学生不回头说出说话学生的姓名。,[班内交流]凭借什么区分不同的乐器和不同的同学?[归纳提升](1)物理上,把不同物体发出的声音具有不同的品质、特色叫音色。(2)不同物体发出声音的音色是不同的。(3)决定因素:音色由发声体的材料、结构及发声方式等因素决定。三、板书设计2.3 我们怎样区分声音(续)1.响度(1)概念:物理学中,把声音的强弱叫做响度。(2)影响因素:振幅的大小和距离声源的远近。2.音色(1)概念:物体发出的声音具有不同的品质。(2)利用:区分不同的发声体。◇教学反思◇本节课由于教学手段多种多样,学生学习兴趣很高,动手操作能力得到了有效的锻炼,可以进行简单的物理实验设计,初步掌握了物理实验的设计方法,可以完成简单的实验现象的分析总结。通过本节课的学习,结合上一节课的知识,大部分同学对乐音的三个特征都有清晰的认识,能够正确区分声音的音调、响度和音色,能够灵活地运用所学的声学知识解释身边的声现象,能够通过不同的波形认识声音的音调、响度和音色。但依然有部分学习困难者混淆声音的三个特征,特别是对声音的高低和强弱的混淆,这就影响了对知识的灵活运用,在运用知识解释现实生活中的一些简单声现象时出现错误。这时要求教师在下一步的教学中“找差补差”,要继续激发学生的学习兴趣,使他们掌握必要的学习方法,养成良好的学习习惯,让这一部分困难者尽快赶上去。,,2.4 让声音为人类服务◇教学目标◇【知识与技能】1.了解声音与音乐以及建筑的关系。2.了解超声和次声的一些应用。3.知道城市噪声的主要来源和防治噪声的途径。【过程与方法】1.通过阅读和讨论,了解回音壁和三音石的声现象。2.通过阅读和查询,了解超声波在现代技术中的一些应用。3.通过阅读和活动,知道防治噪声的途径。【情感·态度·价值观】激发学生对我国古代建筑中声现象的兴趣和自豪感;让学生通过查找资料或上网了解超声波的应用;增强自觉保护声环境的意识。◇教学重难点◇【教学重点】声音的利用(超声波和次声波)和噪音的危害与控制。【教学难点】,分辨乐音和噪音。◇教学过程◇一、新课导入导语一:用多媒体观看以下几个情境:(1)潺潺流水、喳喳鸟语、卿卿虫鸣和自然景色配合在一起形成了优美的环境。(2)铁锨磨地、电锯声、机器轰鸣声。谈谈对这些声音的感受。导语二:知道了声音的产生、传播和它的一些特性后,人们就可以有目的地利用和控制声音,使它为人类服务。导语三:工地离居民区很近,晚上工地加班赶进度,影响居民的休息。同学们认为应采取什么措施来把工地上噪音带来的影响降到最低呢?二、教学步骤探究点1 声音与音乐[阅读课本]P39“声音与音乐”[思考]举例说明音乐让人心情愉悦的例子。[提示]热烈奔放的《丹凤朝阳》、缠绵凄凉的《苏武牧羊》、舒缓柔和的《月光曲》、如泣如诉的《二泉映月》等。探究点2 声音与建筑[阅读课本]P40“声音与建筑”[思考]在秋游时,你站在大山之中大喊一声,能听到自己的声音多次再现,原因是什么?[提示]声音发生了多次反射。[归纳提升]北京天坛、回音壁和三音石现象均利用了声音的反射原理。现代建筑如礼堂、音乐厅等,都有着很高的声学要求。它们通过采用不同的吸声材料,设置不同方向的反射板等,使听到的声音更为清晰、丰满。探究点3 听不见的声音[阅读课本]P41~42“听不见的声音”,[班内交流]超声有哪些特点?[归纳提升](1)超声的应用:超声导航、超声测距、超声诊断、超声混合、超声清洗、超声探伤等。(2)超声的特点:①方向性好,几乎沿直线传播,容易发生反射,超声很容易定向发射,遇到障碍物又会反射回来,并且在水中能传播得很远;②穿透能力强,如超声诊断仪、超声探测仪的应用等;③具有很强的振荡、冲击和破坏力。它能使清洗液产生剧烈振荡,把细小物体表面的污物洗掉;医生用超声击碎人体内的结石,使之顺利排出体外。[小组讨论](1)次声是怎样产生的?(2)次声有哪些危害?(3)怎样防范次声对人的危害?(4)次声有哪些应用?(5)超声和次声在传递能量和信息方面一样吗?[提示]“多方查找资料”:教学中应鼓励学生在课前多方查找有关超声及其应用、次声及其危害等方面的资料,上课时要求学生进行书面或口头交流,提高学生学习的参与度。[归纳提升](1)产生:自然界中,火山爆发、地震、风暴以及核爆炸、导弹发射等都会产生次声。(2)危害:能量很大的次声具有极大的破坏力,它能使机器设备破裂、飞机解体、建筑物垮塌等。能使人体器官遭到破坏,严重的会危及生命。(3)防范:次声对人体危害极大,在生产等活动中要尽量防止次声的产生,尽量远离次声源。(4)次声的应用:①通过研究自然现象所产生的次声特性和产生机理,更深入地研究和认识自然现象的特征与规律。②利用接收到的被测声源产生的次声,可以探测声源的位置、大小和研究其他特性。③预测自然灾害事件。许多灾害性的自然现象在发生之前可能会辐射出次声,利用这些前兆就可以预测和预报这些灾害性自然事件的发生。(5)超声和次声都能够传递信息和能量。探究点4 控制和减少恼人的噪声[阅读课本]P42~43“控制和减少恼人的噪声”[小组讨论]噪音是怎么产生的?,分别用示波器展现敲响音叉时产生声音的波形图和用泡沫塑料块刮玻璃时产生噪声的波形图。比较二者的波形有什么区别?[归纳提升](1)从物理学的角度讲,噪声是发声体做无规则振动时发出的声音。(2)乐音的波形是规则的,噪音的波形是无规则的。[小组讨论]我们正认真学习,突然从外面传来响亮而悦耳的音乐,这时的音乐声对我们来说是乐音吗?请说明理由。[归纳提升]拓展到同学们的学习环境,分析影响学习的声音。凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音以及对人们要听的声音产生干扰的声音,都属于噪声,所以此时的音乐声属于噪声。[思考]请你想一下,你周围常有哪些噪声?你有什么感受?你能找到这些噪声的来源吗?[提示]自习课时同学的说话声、不小心将学习用具掉到地上发出的声音;街道上的汽车喇叭声;图书室里的说话声;建筑工地的机器声;邻居家电视机过大的声音等均是噪声。[思考]你能对噪声进行分类吗?[归纳提升](1)交通运输噪声:交通工具带来的各种声音,如交通工具的喇叭声、刹车声、机器运转声等。(2)工业噪声:工厂里各种机器运转、振动发出的声音,如机器切割、摩擦、锻造等。(3)施工噪声:搅拌机、打桩机、切割机等发出的声音。(4)社会生活噪声:家庭噪音、鞭炮声、娱乐场所的音乐声、商店和市场吆喝叫卖声、影响他人休息和学习的说笑声等。[小组讨论]生活中的噪声有哪些危害?[提示](1)心理影响:使人烦躁,精力不集中,妨碍睡眠和休息。(2)生理影响:使人耳聋,头痛,消化不良,视觉模糊,严重的神志不清、休克或死亡。(3)高强度的噪声能够损坏建筑物。[归纳提升](1)为了保护听力,声音不能超过90dB。(2)为了保证工作和学习,声音不能超过70dB。(3)为了保证休息和睡眠,声音不能超过50dB。[思考]如何减弱噪声?,[提示][归纳提升]控制(或减弱)噪声的措施:(1)防止噪声的产生——在声源处减弱(消声)。(2)阻断噪声的传播——在传播过程中减弱(吸声)。(3)防止噪声进入耳朵——在人耳处减弱(隔声)。三、板书设计2.4 让声音为人类服务1.声音的利用(1)声音与音乐(2)声音与建筑2.听不见的声音超声和次声的应用3.控制和减少恼人的噪声(1)消声(2)吸声(3)隔声◇教学反思◇该课属于应用课,是前面声音知识的大集合,声现象具有广泛的应用空间,所以实例很多,但这些现象让学生直接回答,他们又一下子说不上来,所以我们通过及时播放录像的方式把学生引领到一个个生动的情景中,录像能给人以真实的感觉,学生参与积极,热情很高,也说明把他们的兴趣调动了起来。但在录像素材方面,下一步还应进一步提供一些学生见得少的情景,如地震时动物的表现、龙卷风的情景等;在能体现国家高科技发展方面也应积极探索,以进一步提高学生的积极性。
