沪粤版八年级02声音与环境.doc

第二章 声音与环境一、课标要求1通过实验探究，初步认识声产生和传播的条件。2了解乐音的特性。3了解现代技术中与声有关的应用。4知道防治噪声的途径。解读：1关于“声产生和传播的条件”，标准既有过程性要求，即要求通过学生自己的“实验探究”来学习；又有终结性的要求，即“认识声产生和传播的条件”。因此要多设计声音产生和传播的实验，让学生通过实验观察探究声音产生和传播的条件，在探究过程中领悟其中的科学方法。2关于“乐音的特征”，标准要求达到“了解”的层次。除了通过听觉，让学生建立音调、响度和音色的初步概念，还可以让学生在示波器上观察不同声音的波形，对音调、响度和音色有一个直观的认识。3关于“现代技术中与声有关的应用”和 “防治噪声的途径”，标准给出的终结性要求是“了解”和“知道”。这两部分内容与生产和生活联系密切，可让学生通过收集生产和生活中的实例，了解声音的应用和噪声的防治途径，认识科学及其相关技术对于社会发展及人类生活的影响。 二、本章教材分析1 本章概述本章主要学习声的产生和传播条件，乐音的三个主要特征：音调、响度和音色，探究影响音调、响度的因素，了解声音在生活和技术中的应用，以及减弱噪声的方法、途径。本章主要介绍声音的基本知识，这些知识在生活和生产中有着广泛的应用。尽管本章涉及的现象大多是学生所熟悉的，但是学生又很少深入地思考和探讨过。因此，把本章作为初中物理的开端，可以使学生感到身边处处有物理，物理并不深奥，物理亲切、有趣、有理，有利于激发学生学习物理的强烈欲望；同时在学习本章知识的过程中，要用到研究物理问题的基本方法：观察实验、科学探究等，使学生从一开始学习物理，就可以得到良好的学习习惯的训练和科学素养的培养。教材是按照认知事物的一般规律编排的，其编写顺序是：“我们怎样听到声音”“我们怎样区别声音”“声音的应用”。本章第一节“追根求源”，首先让学生探究声音是怎样产生的，接着探究声音如何传播。这些内容既是学习声学的基础；同时一些实验技巧和方法，又对接下来探究“影响音调和响度的因素”有很好的启发和铺垫作用。“我们怎样区分声音”两节课，从造成声音千差万别的原因出发，让学生认识乐音的特征，并通过“探究影响音调和响度的因素”的实验过程，让学生初步学习控制变量的思想方法。本章最后一节“让声音为人类服务”，则是对前面所学声音知识的拓展和延伸，一方面，通过介绍声现象的有关知识在音乐、建筑方面的应用，以及人们利用超声与次声的成果，让学生了解声音可以为人类服务；另一方面，介绍了噪声的危害及减弱噪声的途径，从而引导学生关注生产和技术中的物理，渗透“事物具有两面性”的辨证思想。本章教学重点：声音的产生、传播和乐音的特征（音调、响度和音色），是声学的基础知识；探究声音的产生、传播和影响音调、响度的因素，能够培养学生科学探究的能力，激发学生的学习兴趣。所以“声音是怎样产生的”、“声音的传播需要介质”、“声音的高低”、“声音的强弱”，及其科学探究的过程，是本章教学的重点。本章教学难点：探究影响声音高低的因素、探究响度跟哪些因素有关，涉及到科学探究的方法以及控制变量的思想，对初学物理的学生来说比较困难，是本章教学的难点。2 编写特点本章教材在编写上有以下特点：体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。全章紧密联系生产生活实际，由浅入深，逐步探究，符合学生的认知规律，有利于培养学生的“问题”意识，激发探究兴趣。如2.1节，由物理学家帕斯卡在小时候“敲打盘子发出声音，用手按住盘子后声音没有了”这一事实，提出问题“你知道其中的奥秘吗？”，引发探究。又如2.2节，从“我们周围的声音千差万别”这一事实入手，自然地提出了学生关心的问题“声音为什么会有这些差别？我们应该怎样区分它们呢？”引发学生进一步探究“影响声音高低和响度的因素”。2.4节又从物理走向社会，通过介绍声音的利用和噪声的危害，让学生了解科学技术对社会发展的正面和负面影响，认识事物的两面性，培养学生可持续发展的意识和将科学知识服务于人类的使命感和责任感。突出体现物理的学科特点，注重科学探究，全章以探究活动为主线，让学生在一个个“活动”中获得感性体验，然后再上升到理性认识。使学生在经历和体验的过程中，不仅学到知识，还初步学到研究问题的方法。本章4节课中有实验探究2个（探究影响声音高低的因素、探究影响声音响度的因素），这两个探究让学生初步熟悉实验探究的主要方法以及控制变量的思想。除实验探究外，本章还安排了课内其他活动4个，课外活动3个，给学生提供了较多的活动机会。 课文中的插图形象、直观，代替了以往冗长的文字叙述，给学生想象的空间，能够启迪思维，激发兴趣，突破难点，有利于渗透情感、态度、价值观的教育。例如每节课“活动”中的很多插图，不但能够生动地创设探究问题的情境，展示实验活动的主要装置，而且蕴含着观察、实验、探究问题的方法和关键，例如图2-1、2-2、2-3、2-6、2-7、2-8、2-17、2-20、2-26等。还有些插图，如图2-4、2-5、2-18、2-27、2-30等，能够把抽象、难懂的“波”及有关特征，具体、直观地描述出来，有利于学生对于“声波”的认识。另外一些插图，如图2-9、2-12、2-16、2-33、2-38、2-42等，能够激发、培养学生热爱大自然的情感，以及崇尚科学、关注现代科技发展的良好素养，养成关心生产、生活以及自然中的物理现象的习惯。3 课时安排本章共4节，建议全章教学用5课时，其中新课每节1课时，复习总结用1课时。三、各节教材说明与教学建议2.1 我们怎样听见声音1教学目标：知识与技能知道声音是由物体振动产生的。知道声音是以波的形式向外传播，知道声音的传播需要介质，不同介质传播声音的快慢不同。了解声波进入人耳后引起听觉的过程。过程与方法通过观察和实验，探究声音的产生及传播的条件，领悟其中的研究方法转换法。5 通过观察耳的结构图，并结合生活经验，了解人耳是如何听到声音的。情感态度与价值观通过探究声音的产生及传播的条件，感受实验的严谨性及合作交流的重要性，养成乐于探索自然和日常生活中的物理道理的习惯。7 理解保护耳朵的重要性，培养关心帮助聋哑人的爱心。2教材说明本节主要研究声音的产生及传播，探究声音的传播需要介质，认识声音传播的快慢，了解人耳听到声音的全过程。人们的生活离不开声音，声现象在生活中随处可见，具有重要的实际意义。在生活中，学生对声音的产生、传播及人耳听到声音的过程，感到比较模糊，通过本节课的学习，可以把学生的感性经验上升为理性认识。另外，从本章的知识体系来看，声音的产生与传播是本章的基础，学好本节内容能够较好的理解下一节的内容“我们怎样区分声音”。本节的编写思路：首先通过小故事引起学生的求知欲，即通过帕斯卡敲盘子的实验引起学生的兴趣，进而通过活动1中的A B两个实验，从触觉和视觉上发现振动发声，并知道什么是声源。然后通过音叉振动引起声波的图示，使学生从理性上对声波有所认识；同时利用示波器把声波直观地显示出来，加深学生对于波的特征的感性认识。在学习了声音的产生和声波之后，又进一步通过活动2中的三个小实验，使学生知道声音可以在气体、液体和固体中传播，声音的传播需要介质，真空不能传声。同时，知道声音在不同介质中、不同温度时传播的快慢不同。接着，结合初一生物课中所学的耳朵结构的内容，认识人耳听到声音的过程，使物理与生活及其它学科联系起来。总之，新教材与旧教材相比，有着很大的改进，新教材更加贴近学生，更符合学生的认识规律。让学生通过与生活现象密切相关的一系列“探究”活动，一步一步地认知声音的产生、传播及人耳听到声音的过程，使学生学起来感到更轻松、更有趣、更积极主动。本节教学重点：声音产生的原因及传播条件是研究声现象的基础，所以是本节的重点。本节教学难点：声音以波的形式传播，由于难以真实直观的显现出来，比较抽象，只能根据一些图示及类似情况加以分析，学生不易理解，所以是本节的难点。3教学建议声音是怎样产生的关于声音的产生，可以用教材上“帕斯卡敲盘子”的故事引入；为了活跃课堂气氛，也可以让学生齐唱歌曲黄河大合唱，除进行情感教育外，还可以通过其中的歌词“风在吼，马在叫，黄河在咆哮”，为理解固体、液体和气体都可以振动发声埋下伏笔。还可以用一个有趣的演示实验引入：把一个扬声器放到纸盒里，纸盒上放两个糊好的纸人，给扬声器通电后，两个纸人就随着扬声器发出的悠扬乐曲翩翩起舞。然后问学生，你知道两个纸人为什么会跳舞吗？要揭开以上现象的奥秘，必须搞清声音是怎样产生的。“活动1”的目的是：让学生观察体会声音产生的条件，认识声音是由物体振动产生的。对于实验A，为了使活动更加丰富多彩，更具有普遍性，可以尽量让学生多选择些器材，如锣、鼓、音叉、喇叭、钢锯条等，通过学生自己动手“制造”各种声音，并激发他们的学习兴趣。对于B实验，所选用的收录机，功率不要过小，实验时可播放一些节奏欢快的音乐，让学生感觉振动更明显一些。实验时，要求学生仔细观察现象，认真思考，并提出问题：发声时米粒（或细砂、纸片等）会跳动、手指会感到振动，这种现象说明了什么？此外，还可以让学生自主创新，做一些开放性的发声小实验：做做: 用多种方法发出声音。看看: 物体发声与不发声时有何不同。想想: 发声时的共同特点。由此引发学生讨论和交流。通过活动和讨论，使学生认识声音的产生的原因：声音是由物体的振动产生的。并引出声源的概念：正在发声的物体叫声源。同时，分析实验中米粒、纸片或乒乓球的作用，让学生认识一个重要的物理方法“放大法”。 为了更好地显示发声体在振动，可以打开电脑中的程序/娱乐/附件/录音机/录音程序，让同学边对着麦克风说话，边观察电脑屏幕上显示的图像，效果很好。声音是怎样传播的有关声音是怎样在空气中传播的这一问题，由于比较抽象，不易理解，可以先通过水滴入平静的水面时产生的水波，使学生对“波”有一定的感性认识，再利用多媒体播放“敲击音叉时空气振动”的动画课件，引出声波的概念。然后，再介绍“回声”。另外，还可以做如下实验：把可乐瓶底去掉，用橡皮膜封闭，让瓶口对着正在燃烧的酒精灯，敲击橡皮膜使其振动，观察酒精灯火焰的变化。从而说明，声音是一种波，不仅能听到，而且可以“看到”。把声音显示出来可以用示波器将声波的波形显示出来，再通过对比敲击音叉的声波和演员唱歌时的波形图（有何不同），加深对声波的认识和了解，同时也为下一节学习“区分声音”做铺垫。声音传播需要介质“活动2”的目的是探究声音的传播需要气体、液体、固体等作为介质，而真空是不能传声的。关于实验A，要让学生经历观察、思考、推理的过程，教学建议如下：1 猜想针对本实验提出的问题：把罩内空气抽掉还能听到声音吗？可以先让学生猜一猜。一般对这一问题有两种猜测，即“听到”和“听不到”；此时，学生的猜想并不一定是真明白，只是一种预见，但正确与否都没关系，有了猜想就可减少活动的盲目性。2 进行实验该过程进行时要充分考虑抽气机的性能，玻璃罩的密闭性。另外，该过程具有一定的专业性，所以，可以让老师操作，将抽气机抽气过程多重复几次。让学生去感知：随着罩内空气的减少，声音逐渐减小。3 得出结论根据实验现象，通过推理可以得出结论：声音不能在没有空气的空间传播。上述实验做起来较为麻烦，没有条件的学校可以用下面的实验替代。把手机放到普通口杯里，用另一手机拨打它，使其响铃，听其铃声大小；把手机放到真空口杯中，响铃后听其声音大小。让学生通过比较、推理得出结论：空气能够传声，真空不能传声。关于实验B，除教材中的实验方法外，还可以用塑料袋把手机包严，放在水中，使手机响铃，学生听到手机发出的铃声，说明液体可以传声。关于实验C，如果不方便在教室里完成，可以让学生做做下面的实验：（1）用力叩牙齿，听到自己的叩牙声很响，而对面的同学却听不到；（2）用棉线架起铁丝，线头两端分别在左右手的食指缠绕两圈，用食指堵严耳朵，铁丝振动时不仅能听到声音，而且声音比较洪亮。以上实验不仅能说明固体可以传声，而且传声效果很好。声音传播有多快本环节可让学生阅读“声音在一些物质中的传播速度”，了解其中包含的一些信息：声音在不同的介质中传播速度一般不同；声音在固体中的传播速度一般比在液体、气体中的传播速度大（或固体的传声性能比液体、气体好）；声音在空气中的传播速度为340米/秒；等等。人耳怎样听见声音本段教材可以结合学生在生物课中学到的关于人耳结构的知识，让学生认识听到声音的过程。最好让学生在课前查阅相关资料，并在课上进行交流讨论，结合阅读教科书，了解人耳听到声音的过程。然后让学生阅读贝多芬的故事，了解耳聋的成因、以及听声音的另一种方式骨传导，并进行情感态度价值观教育。4教学评价课堂测评1声音是由物体的产生的，正在发声的物体叫做 。2 叫做声速，声音在空气中传播的速度是 m/s。3外界传来的声音由收集，通过进入人耳，引起振动，这种振动经传给，它再把信号传给，人就听到声音了。4通常我们听到对方说话，是由来传播声音。岸上的鱼儿会被人们的说话声、脚步声吓跑，是因为。把耳朵贴近桌子的一端，让一个同学敲击桌子的另一端，会觉得声音很大，说明也能传声，而且传声的性能较好。5在动画片星球大战中有这样一个场景：神鹰号飞船在太空将来犯的天狼号击中，神鹰号宇航员听到“轰”地一声巨响，见天狼号被炸毁，得意地笑了。请根据你学过的声学知识，对这段描写进行评价。6在一次郊游时，同学们发现了一口枯井。小明向井里大喊一声，经过1.5s听到回声，那么这口枯井的深度大约是多少？（声速按340m/s）【参考答案】1振动 声源2声音每秒传播的距离 3403耳廓 外耳道 鼓膜 听小骨 听觉神经 大脑 4空气 水能够传播声音 固体5太空中没有大气，真空不能传声，所以神鹰号宇航员不可能听到天狼号的爆炸声。6255m“自我评价与作业”指导1空气柱的振动、弦的振动等。2三次 听到的第一次响声是水管传来的，第二次响声是水传来的，第三次响声是空气传来的31020m 4170m5A6敲击左边的音叉时，左边的音叉振动发声，压缩或拉动周围的空气，声音在空气中便以疏密相间的声波向外传播，到达右边的音叉，带动右边的音叉振动发声，右边的音叉就把泡沫塑料球弹起。2.2我们怎样区分声音1教学目标知识与技能知道声音的高低叫音调；知道决定音调高低的因素。了解不同音调的声音在波形上的差异。了解影响弦乐器音调高低的因素。过程与方法经历“探究影响声音高低的因素”的实验过程，培养学生仔细观察的习惯。通过探究弦乐器的音调与什么有关，让学生学习控制变量的方法，培养学生设计实验的能力。情感态度与价值观通过参与“探究影响声音高低的因素”的活动，让学生体验成功的喜悦，养成善于观察、乐于探索的习惯。2.教材说明本节主要研究声音的高低音调，并通过探究活动认识音调的高低与什么有关。本节知识具有承上启下的作用：上节主要让学生认识声音的产生、传播及听到声音的过程，本节则对我们听到的各种声音进行“区分”，首先研究声音的一个特征：音调。只有学好本节知识，才能更好地理解下节的内容：响度和音色。本节编写思路是：首先从图2-16所示的四幅图中认识到声音有差别，引起学生思考：怎样科学地区分它们？接着通过活动1，先认识声音有高有低，然后探究并发现声音的高低与什么因素有关。在此基础上，提出了音调和频率的概念，并从理论的角度让学生认识到：音调与声源振动的频率有关，然后用波形图显示物体振动的频率，增加学生的感性认识，再联系实际让学生认识到：音乐中所说的C调、D调，就是指音调。接着，通过活动2，探究弦乐器的音调与什么因素有关。本节教学重点：“探究影响声音高低的因素”的实验，既能加深学生对音调的认识，提高学生的动手能力，又能让学生体会设计实验的方法，因而是本节的重点。本节教学难点：单纯说“声音的高低叫音调”，学生并不能真正的理解，且容易和响度混淆，如何让学生在头脑中建立音调的初步概念，是本节教学的难点。3.教学建议关于课的引入，可以先让学生观察教材图2-16所示的四幅插图，学生从四幅图中认识到：同样是乐音，也各不相同，引起学生思考：声音为什么会有差别？怎样科学地区分它们？也可以通过播放高山流水（古筝）、二泉映月（二胡）和锣鼓喧天的音频片断，让学生感受我们民族音乐美妙的同时，教师提出问题：你认为应该从哪些方面区分它们？还可以设计如下小活动引入课题：让学生利用事先准备的器材（吉他、鼓等等），发出简单的声音；比较自己的器材发出的声音与其他同学发出的声音有什么区别？让学生汇报：你认为声音有哪些方面的不同？声音的高低音调为了分解教学难点，可以把音调的初步概念提到“探究影响声音高低的因素”之前来。通过上一个环节的活动（即比较声音的差别），引出“声音有高低之分”，然后再让学生尝试分别发出高低不同的声音，或教师用弦乐器发出音调不同的声音，让学生反复聆听，从而建立“音调”的初步概念。在这里还可以播放宋祖英的歌曲好日子和刘欢的歌曲弯弯的月亮，让学生品味音调的不同。总之，“音调”的初步概念是学生通过“听”建立的，而不是单纯靠语言描述学生就能理解的。活动1的目的：探究影响声音高低的因素，在探究的过程中要让学生认真观察，仔细聆听，感性认识声音的高低跟声源振动的频率有关。提出问题：既然声音是物体振动产生的，声音的差别必然与振动有关，那么声音的高低与振动的什么因素有关呢？设计实验：一是让一个物体发出两次音调不同的声音，进行比较，这是分析问题常用的方法比较法；二是在听声音的同时，注意观察物体的振动情况，这是学习物理的基本方法观察法。进行实验：做一做：使物体发出音调高低不同的声音。看一看：音调不同时，物体振动有什么不同？活动时，改变尺子（钢尺）伸出桌面的长度，分别拨动使其振动。通过对比可以听出：几次实验声音的高低不同；同时观察发现：尺子振动的快慢不同。如果有条件，还可以准备几把回声口琴，去掉外壳，会看到一些长短不同的钢片，吹奏时可以很清楚地听出声音高低的变化，也可以判断出长弹簧片振动发声的音调低，短弹簧片振动发声的音调高，实验现象非常明显。也可以用文具盒和橡皮筋进行实验，具体方法见本章“课程资源”之“1.文具盒弹出的乐音”。活动后，让学生讨论“声音的高低跟物体振动的快慢存在怎样的关系？”在活动1的基础上，引入“频率”的概念，完成教材中的填空：快，高；慢，低。用波形比较频率用波形比较频率有利于学生从感性上认识频率。有条件的学校可以给学生实际演示一下，加深学生的理解。器材：示波器、音叉（256Hz、440Hz，频率越低效果越好）、话筒（卡拉OK用600欧，最后是带电源的）、导线若干。操作：如图2.2-1所示，话筒的插头用两根带夹子的导线跟示波器的“Y输入”、“地”相连，将交直流转换开关拨到“AC”档，接通电源，将同步开关拨在“”档，调节示波器的辉度，Y轴衰减旋到1，Y轴增益旋到最大，直到屏上出现横线为止，对着话筒敲击音叉，调节Y轴增益就会出现波形。敲击两根不同频率的音叉，比较波形。琴轴琴枕如果没有示波器，可以打开电脑/程序/附件/娱乐/录音机/录音，让男生和女生分别对麦克风唱歌，观察波形图像的变化。 图2.2-1 图2.2-2关于活动2的教学：可以先让学生用二胡（或其他弦乐）演奏一段乐曲，引出弦乐器。让学生列举出见过的弦乐器，然后提出问题：弦乐器的音调与什么有关？让学生根据自己的生活经验，提出自己的猜想和假设。学生会提出许多猜想。那么怎样对这些猜想一一验证呢？首先让学生讨论，提出实验的总体设计思路，如要研究音调的高低跟弦的粗细是否有关，可取两根长度相同、粗细不同的琴弦，让其张紧程度相同，分别弹拔，比较音调是否相同。如果学生设计的实验没有控制变量，教师提出质疑，引起学生思考、补充，然后形成比较合理的实验方案。组织学生按教材上的方法进行分组实验，注意合理地控制变量，对音调的变化要注意分辨。学生分组实验时教师辅导。除教材提供的实验外，还可以用二胡来做实验：两根琴弦一粗、一细，弦的松紧可通过旋转琴轴来控制（如图2.2-2所示），振动部分的弦长可通过移动琴枕来控制。用二胡进行实验，操作方便，效果较好。最后引导学生分析实验现象，完成教材中的填空：低；高；高。关于“信息游览”，可以让学生看教科书图2-22、图223的相关内容。为提高学生的兴趣和应用物理知识解决实际问题的能力，教师可以设计几个问题（或让学生自己发现所隐含的信息）：人的发声频率和听觉频率范围是否一样？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？蜜蜂飞行时翅膀每分钟振动三、四百次，而蝴蝶飞行时翅膀每分钟只振动5、6次，据此说明为什么我们能听到蜜蜂从我们身边飞过，而听不到蝴蝶从身边飞过？最后告诉学生，他们在这个年龄阶段正处于声带发育时期，有一段时期称为变音期，一定要注意自己声带的保健，不要模仿奇怪的声音。4.教学评价课堂测评1什么是音调？音调的高低与什么有关？2物体振动的快慢用什么表示？单位是什么？3在学习吉他演奏的过程中，小雨发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行探究。经过与同学们讨论，提出了以下猜想：猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。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：为了验证猜想一，可选用编号为_、_、_的琴弦进行研究。为了验证猜想二，应选用编号为_、_、_的琴弦进行实验。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。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度有关。请你设计实验，验证这一猜想。4养蜂员为什么能根据蜜蜂的嗡嗡声判断它是正飞出去采蜜还是采蜜归来？【参考答案】1在物理学中，声音的高低叫音调。音调的高低与声源振动的频率有关。2用频率表示，单位是赫兹。3（1）A B C （2）A D F 0.76 选取两根材料相同、长短相同、横截面积一样的琴弦，如C、E进行对比实验。使两根琴弦的一端固定，另一端进行松紧程度调节，要求一张一弛有所差异。用大小相同的力拨动琴弦，比较发音情况。如果两根琴弦发出声音的音调不同，表明小雨的猜想是正确的；否则猜想错误。4蜜蜂去采蜜和采蜜归来，翅膀振动的频率不一样，发出声音的频率就不一样，音调就不一样，养蜂员就是根据蜜蜂翅膀发声的音调不同来判断的。“自我评价与作业”指导1音调 频率2粗细 松紧 长短 改变琴弦的长度3B4B5指导：注意要保证杯子的形状、材料、厚度等相同。2.3我们怎样区分声音（续）1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(4) 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(5)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。教材说明本节研究声音的响度，探究影响响度大小的因素，了解声音的品质音色，利用波形来比较不同响度的声音的振幅和不同乐器的音色。通过上一节的学习，学生已经认识到声音是有区别的，并且学习了音调这个特征，本节是上一节的延续，将继续探究声音在响度、音色上的差异，从而对声音的三个主要特征有一个完整的认识。本节的编写思路是：教材首先引出响度的概念，让学生弄清楚什么是响度，然后经过活动1的A、B两组探究实验，初步探究响度与振动幅度的关系，接着给出振幅的定义，并通过单摆让学生对振幅有形象的认识，再通过观察波形认识振幅。然后结合生活经验，提出响度与距离声源的远近有关。教材给出响度的单位分贝，让学生了解生活中不同声音的响度的大小。声音的另一种特征是音色，教材先以活动2让学生通过辨别不同乐器发出的声音，弄清音色的概念，然后介绍了决定音色的因素，最后从波形的角度来区分音色。本节教学重点：响度和音色是乐音的基本特征，是本节教学的重点。本节教学难点：响度与上节学习的音调容易混淆，应注意区分。另外，用波形来区分声音，有一定的难度，也要注意引导学生理解。因此，响度与音调的区别以及怎样用波形区分声音的特征是本节的两个难点。3教学建议声音的强弱响度为了让学生能从感性上认识什么是响度，建议先让学生听一段音乐，然后调节音量旋钮，让学生感受声音强弱的变化。或者轻轻敲击钢琴的1键，然后再重重的敲击钢琴的1键；也可以让一位同学先轻声说一句话，然后大声地说同一句话等等。最后提问：这些声音有没有区别？让学生体会声音有强有弱，也就是声音的响度不同。教师提出问题：发出响度不同的声音时，物体振动的情况有什么不同？然后让学生通过活动1进行探究。“活动”的目的是探究响度与声源振动幅度的关系。教学时，提高两个探究实验的可视性是关键，实验A应选用较大些的鼓，以便学生能看到纸屑的跳动，实验B可视性不强，应注意提醒学生仔细观察。对于实验A，让学生观察后思考：前后两次敲击时鼓发出的声音在响度上有什么区别？前后两次敲击时鼓面振动的幅度有什么区别？声音的响度与声源振幅有怎样的关系? 让学生自己归纳出响度与发声体振动幅度的关系。然后再做活动，加强对结论的认识，让学生认识到发声体振动幅度越大，发出的声音的响度越大。也可以用扬声器进行实验：把收录机上的扬声器拆下来,外接到机身外（便于观察），扬声器上放置一个乒乓球，扬声器通电发声后，乒乓球就上下跳动，然后调教音量旋钮，观察乒乓球跳动幅度的变化。如果没有条件，用文具盒和橡皮筋进行实验效果也很好，具体方法见本章“课程资源”之“1.文具盒弹出的乐音”。用波形比较振幅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。如教材图2-27所示，用较小的力敲击甲音叉，其波形振幅较小，用较大的力敲击乙音叉，其波形振幅较大。让学生根据波形来理解响度与振幅的关系。在以上感性认识的基础上，告诉学生什么是响度。响度又称音量或声量，是人耳对声音感觉的强弱。在声学上人们通常用分贝作为单位来计算声音的强弱，其符号是dB，分贝数越大，表示声音越强。让学生阅读课文，了解常见声音的分贝。若能用分贝计测量同学们的喊声，则既能增强学生对“分贝”的感性体验，又能活跃课堂气氛。关于声音与距离声源远近的关系，可以根据学生自身在生活中的经验，得出结论：声音与距离声源的远近有关，并且距离声源越远，听到声音的响度越小。让学生多举些例子，以加深理解。声音的品质音色为了让学生弄清音色的概念，可事先收集几段不同乐器发出的声音（或学生比较熟悉的几位小品演员的声音），在课堂上播放，让学生听后加以判别。这表明，声音除了音调和响度这两个特征外，还有第三个特征，那就是声音的品质，即音色，又叫音品。活动2 辨别不同物体的声音让学生欣赏一段器乐合奏，并分辨合奏中有哪些乐器，使学生明白，不同乐器发出的声音的音色是不同的，然后让学生思考：不同的乐器为什么发出不同音色的声音呢？引导学生讨论或阅读教材，进而让学生认识到发声体的材料、结构以及发生的方式决定了声音的音色。关于不同乐器的波形，除了用示波器显示外，还可以打开电脑的音乐播放器Media Player，单击右键，选择波形/波浪，播放笛子、二胡、钢琴演奏的音乐，即可清晰地显示出响度、音调、音色不同时波形的变化情况。学了音色后，可引导学生对声音的三个主要特征音调、响度和音色，进行对比，简要归纳总结。.教学评价课堂测评1人耳感觉到声音的_叫响度,响度与_和_都有关系。2物理学中用_来描述物体振动的幅度,物体的_越大,响度就越大。3“引吭高歌”与“低声细语”中的“高”与“低”指的是_,“女高音歌唱家” 和“男低音歌唱家”中的“高”与“低”指的是_。4在敲鼓时，用力敲可以使鼓发出的声音 变大。5交响乐队中有各种管弦乐器，当我们听交响乐时，能够把这些乐器的声音分辨出来，主要依据的是声音的（ ）A.音调 B.音色 C.频率 D.响度 6在声学方面，你想搞哪方面的发明？【参考答案】1强弱 振幅 距离声源的远近2振幅 振幅 3响度 音调4响度5B6答案是开放的，如利用音乐诱导睡眠等。“自我评价与作业”指导1B2B3C4响度 音调 音色课外活动提示:例如二胡,它是通过改变弦的长短、粗细、松紧程度来改变弦振动的频率，从而调节音调的高低；通过改变弹拉的力度的大小来改变振幅，从而调节响度的大小。2.4让声音为人类服务1教学目标：知识与技能了解声音的研究对音乐及建筑的影响；了解超声和次声在生活和现代技术中的应用。知道噪声的来源以及控制、减弱噪声的方法途径。过程与方法通过观察、参观、调查或观看录像等，获得社会生活中声的利用方面的知识。情感态度与价值观通过了解生产、生活和现代科技中声音的利用以及噪声的危害，认识科学及其相关技术对于社会发展及人类生活的影响，培养可持续发展的意识和将科学知识服务于人类的使命感。2教材说明从全章看，本节内容是前面所学知识的拓展和应用。主要介绍了声音在音乐、建筑方面的应用；超声、次声的特点及其应用；控制减少噪声的方法和途径。本节的编写思路是：每一部分内容都联系实际，以生产、生活、现代科技背景（大多数都是以图片的形式）为载体，激发学生的探究兴趣，介绍声现象的知识对音乐、建筑和现代生活的影响。目的在于引导学生从“从物理走向社会”，了解科学技术对社会发展的正面和负面影响，认识事物的两面性，培养学生正确的价值观。本节教学重点：噪声污染是当今社会的四大污染之一，引导学生关注身边的噪声问题，有利于树立良好的环境保护意识。因此“控制和减少恼人的噪声”是本节课的重点。3教学建议本节教材，一方面是丰富学生对声现象的认识和了解，另一方面意在对学生进行STS教育。因此教学内容不必拘泥于教材，可以鼓励学生通过多种方式获取信息，教师应该创造条件，让学生参与教学活动，在“活动过程”中学生获得亲身体验，心灵受到震撼，思想受到教育，从而更好地实现“情感态度价值观”的教学目标。声音与音乐可以由教科书图2-32歌咏比赛图片引入声音与音乐的话题，然后播放一些不同风格的乐曲片段，如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，让学生从乐曲的旋律和节奏中感受到音乐的美，最后让学生结合课文内容了解声音与音乐的关系。声音与建筑关于声音与古代建筑，本部分知识较为简单，可以让学生自学教科书的内容，通过讨论、交流有关“回音壁”与“三音石”的声现象，认识声音的反射，增强学生的民族自豪感。关于声音与现代建筑，可利用教科书图2-36或收集到的其他相关图片，介绍现代建筑中采用吸声材料、设置不同方向的反射板等方式，增强音响效果及所涉及到的声学知识。听不见的声音建议课前教师和学生共同收集超声和次声的有关资料，课上可以在学生自学教科书相关内容的基础上，老师、学生共同交流讨论收集到的资料，以便使学生了解超声、次声的特点、应用以及次声的危害等。控制和减少恼人的噪声课前让学生收集有关噪声的知识，教师可收集或录制一些噪声，如工厂里机器的轰鸣声、自由市场里嘈杂的声音、电锯声、鞭炮声等。课上可以充分利用这些资源，先让学生认识噪声的来源及危害。然后再通过实验或学生的生活经验引导学生寻找减弱噪声的途径和方法。由噪声产生和传播的过程，即声源振动产生声音空气等介质的传播声音鼓膜振动听到声音，通过分析可知：可以分别采取消声、吸声和隔声的方法控制和减少噪声。4教学评价课堂测评1你对本节课的哪部分内容感触最深？为什么？2你在收集与本节内容相关的资料时有什么收获和体会？获得什么启发?3如右图所示，你见过这种装置吗？你从图中得到什么信息？请查阅有关资料，判断是否符合“环保”要求。 4下列不属于噪声的是（ ）A音乐厅里演奏的轻音乐B在家里，几位同学旁若无人地引亢高歌C在空中低飞的喷气式飞机发出的声音D尖钉在铝板上划出的声音5小明想比较几种材料(衣服、锡箔纸、泡沫塑料)的隔音性能，除了待检测的材料外，可利用的器材还有：音叉、机械闹钟、鞋盒。在本实验中适合作声源的是 ；小明将声源放入鞋盒内，在其四周塞满待测材料。他设想了两种实验方案，你认为最佳的是 。A让人站在距鞋盒一定距离处，比较所听见声音的响度。B让人一边听声音，一边向后退，直至听不见声音为止，比较此处距鞋盒的距离L。通过实验得到的结果如下表所示，则待测材料隔声性能由好到差的顺序为_。材料衣服锡箔纸泡沫方案A响度较响较响弱方案B距离L较长最长短6调查某工厂或某商业区噪声污染情况及控制措施和建议。【参考答案】1略2主要从情感态度价值观的角度来谈，比如在收集资料的过程中遇到了什么困难，如何解决的，自己在哪些方面得到了锻炼等。3噪声监测设备 由图可知该区域白天的噪声为63dB。查阅资料可知：城市区域环境噪声标准（详见“课程资源”之“12.我国噪声的控制标准”）中规定，城市中的交通干道两旁的噪声白天不超过70 dB，晚上不超过55 dB。所以符合“环保”要求。4A5机械闹钟 B 泡沫、衣服、锡箔纸6略“自我评价与作业”指导1. 次 超 听不见2. 次 （提示：当地震、火山喷发、台风时都伴有次声波产生，由于次声波振动频率低，不在人的听觉频率范围内，人听不到，但动物可以听到。）3. 吸收4. 禁止鸣笛5. 隔音6.学生自主回答四、课程资源1. 文具盒弹出的乐音用一根橡皮筋和一个文具盒，就可以做成一个简单悦耳的音乐盒，让学生在实验探究中认识乐音的特征，融知识性、趣味性于一体，有效地调动了学生学习的积极性。图2-1把橡皮筋的一端放进文具盒里，关上盒子并把橡皮筋卡住（如图2-1所示）。轻轻拉住橡皮筋，用手指弹动后把耳朵贴在文具盒上，将听到低沉悦耳的声音，此时可观察到橡皮筋的振动较慢，并能清楚地看到橡皮筋振动时留下的视觉暂留的效果（用红色橡皮筋效果最好）。拉紧橡皮筋，使橡皮筋的振动加快，颤影的透明度增强。如果改变手拉橡皮筋的位置（例如抓住橡皮筋的中央并拉紧橡皮筋），将发现橡皮筋振动得更快，听到音调更高的声音。通过上述实验，学生能深切地体会到音调与振动快慢（频率）的关系。如果加大弹拨力度，将听到更大的声音，同时看到橡皮筋振动幅度明显加大，从而验证响度与振动幅度的关系。如果把耳朵稍微远离文具盒，将发现响度明显减弱。由于铁制文具盒的共鸣效果非常理想，所以实验效果较好。2声音的存储存储声音的技术，由原来的唱片、钢丝录音、碰磁录音，发展到现在十分普及的光盘。 光盘由数字存储介质CD制成，能记录文字、音乐和图像。录音时声音通过话筒转变成电信号，再通过抽样以数字信号记录下来，记录仪每秒钟测量声波高低44100次，把测量结果用0和1组成的16位二进制数字存储起来；生产CD时，这些数字被转变成一系列刻入光盘的凹痕和平面。CD机的读声器是由一未很细的红外线激光构成，光线从里往外跟随凹痕和平面组成多旋轨迹，光线照到无痕处，即被反射到光传感器，而在凹痕处，光被散射几乎没有反光，这样获得的光信息是数字信号，然后转换为模拟信号，经放大送到扬声器，就能发出声音。3.纯音、复合音与音色只有一组频率的声音叫纯音，有两组以上频率合成的声音叫复合音。各种乐器发出的声音就是复合音。在复合音中，频率最低的音叫基音,其他的叫泛音。基音的频率决定复合音的音调，而泛音的频率和强度则决定它的音色。纯音不存在音色问题，复合音才有音色的不同。因为各种乐器和每个人发音时的泛音不同, 所以才各有各的音色。音色对电乐器的研制有非常重要的意义。目前正是根据各种乐器声音的频谱、基音和各次泛音的相对强度，用电声的方法进行模拟来制作电乐器。4电子合成器我们的生活离不开音乐,自从电子合成器问世以来,电子音乐就进入了一个新的天地。20世纪50年代,出现了第一台电子合成器。那时它还只是一个庞然大物。利用计算机技术输入信息,可以改变音调、音量、速度、波形及包络等。但是需要花费很多时间才能产生几分钟的音乐。到了20世纪60年代,合成器装上了琴键,已进入商品化,并且体积也大大缩小了。合成器实际上是一台声音的频率合成仪,可以制作各种声音,改变种种音色。可以把制作好的音色贮存起来取用,可以贮存在合成器里,也可以把制作好的音色贮存在只读存贮器中或软盘里。有一种采样合成器,还可以采集某种声音的音色,然后在整个音域里重放,重放时还可以改调、改速度、改音色。合成器可以当作电子音乐的声源,也可以作键盘输入用,还可以通过MIDI (乐器数字接口)系统作为计算机音乐系统里的声音发生器或控制别的部件的主机等等。目前,由于电子音乐的普及,电子合成器可以解决相当一部分的歌唱及舞厅的伴奏问题。可以事先由一个人制作伴奏音乐乐曲或背景音乐,而不需要乐队,或者部分代替乐队。5.科学家宣称发现莫扎特效应原理新华社北京2004年4月28日电 莫扎特的音乐能提高人的学习和记忆能力,这种现象被称为“莫扎特效应”。它的科学原理在哪里?发现这一效应的美国科学家最近宣布,他们发现了其中的分子基础。1993年,美国威斯康辛州奥什科什大学的神经科学家罗谢等人发现,大学生听10分钟的莫扎特D大调双钢琴奏鸣曲后,在空间推理测试中的得分有明显的提高。这一发现,激起了公众对莫扎特音乐的热情，但一些科学家对此表示怀疑。据英国新科学家杂志网站报道,罗谢及其合作者最近在旧金山举行的认知神经学研讨会上说,莫扎特奏鸣曲也能提高大鼠的学习和记忆能力。研究人员希望,这一发现有助于为阿尔茨海默氏症和其他神经退化疾病的患者设计音乐疗法。此前一些科学家认为“莫扎特效应”的产生只是因为音乐能让人的情绪变好, 或者这与莫扎特作品独特的节奏有关。有研究发现,这些节奏与人类大脑的一些节奏周期相符. 但是,不管莫扎特效应的奥秘是什么,莫扎特音乐已在临床上应用。阿尔茨海默氏症患者在听了莫扎特奏鸣曲后,其空间推理和社交能力有明显的提高。莫扎特音乐还被发现能缓解严重癫痛患者疾病发作的症状,而其他音乐则不能。6.回声回声是日常生活中常见的一种声现象。声音在传播过程中,碰到大的反射面(如建筑物的墙壁等)，在界面处将发生反射,人们把听到的反射声波叫做回声。人耳能辨别出回声的条件是：反射声具有足够大的声强,并且与原声的时间差须大于0.1 s。当反射面的尺寸远大于入射声波长时,听到的回声最清楚。关于回声的应用,最典型的可谓声呐装置。用回声测海深、测冰山的距离和敌方潜艇的方位,都是由不同功能的声呐装置完成的。 1912年,英国大商船“泰坦尼克”号在赴美途中发生了与冰山相撞沉没的悲剧。这次大的海难事件引起了全世界的关注,为了寻找沉船,美国科学家最先设计并制造出第一台测量水下目标的回声探测仪,用它在船上发出声波,然后用仪器接收障碍物反射回来的声波信号。测量发出信号和接收信号之间的时间,根据水中的声速就可以计算出障碍的距离和海的深浅。第一台回声探测仪于1914年成功地发现了3 km 以外的冰山。实际上这就是现在被广泛应用于国防、海洋开发事业的声呐装置的雏形。第一次世界大战时,德国潜水艇击沉了协约国大量战舰、船只,几乎中断了横渡大西洋的海上运输线。当时潜水艇潜在水下,看不见,摸不着,一时横行无敌。于是利用水声设备搜索潜艇和水雷就成了关键的问题。法国著名物理学家郎之万等人研究并造出了第一部主动式声呐, 1918年在地中晖芦次接收过(23) km以外的潜艇回波。这种声呐可以向水中发射各种形式的声信号,碰到需要定位的目标时产生反射回波，接收回来后进行信号分析、处理,除掉干扰,从而显示出目标所在的方位和距离。第二次世界大战期间,由于战争需要,声呐装置更趋完善。战后,人们开始实验使用军舰上的声呐探测鱼群。不但测到了鱼群,而且还能分辨出鱼的种类和大小。人们在此基础上研制出各种鱼探机，极大地促进了渔业的发展。 回声在地质勘探中也有广泛的应用。例如在石油勘探时,常采用人工地震的方法,即在地面上埋好炸药包,放上一列探头,把炸药引爆,探头就可以接收到地下不同层间界面反射回来的声波,从而探测出地下油矿。在建筑方面,设计、建造大的厅堂时,必须把回声现象作为重要因素加以考虑。在封闭的空间里产主声音后,声被就在四壁上不断反射,即使在声源停止辐射后,声音还要持续一段时间,这种现象叫做混响。混响时间太长,会干扰有用的声音。但是混响太短也不好,给人以单调、不丰满的感觉。所以设计师们须采取必要的措施,例如,改善厅堂的内部形状、结构、吸声、隔声等,以获得适量的混响,提高室内的音质。7. “双耳效应”的应用之一火炮无处藏身要准确地测出敌炮兵阵地的位置,主要用炮位侦察雷达和光测、声测装备。炮兵声测系统一般由一个预报哨、46个声测哨和一个中央所组成。在敌炮发射时,预报哨配置靠前,最先听到炮声, 立即按下开关，启动中央所的记录仪。声测哨的作用是把收到的声音信号经过电线或无线电发给中央所。中央所一般安装在机动能力很强的卡车上,由接收部分和计算部分组成。接收部分把声测哨收音器收到的声音记录下来；计算部分按每对声测哨收到敌炮声的时间差,计算出敌炮方向,然后在图上画出每对声测哨测定的方向,几条方向的交点就是炮位。为什么炮兵声测系统能准确测出炮位呢?因为火炮发射时产生的声音通过空气向远处传播,每秒钟行程约340m, 3 s后可传到1 km之外。假如我们把测量声音的仪器按一定距离或一条弧线排列起来,保证它们能很好地收听到发射的声响。大炮发射时,由于各声测哨距火炮远近不同,它们收到的声音的时间就存在着差异。这个时间差乘以声音在空气中的传播速度,就可得到这两个测声点距离敌炮兵阵地的距离差值。知道了两个测声点距炮位的差值,经过计算或图解,即可测得敌炮位置。8.超声波的应用实例之一不用洗衣粉的洗衣机新华社2003年5月7日电 普通洗衣机一般是用洗涤剂与衣物上的污垢发生化学反应,再用清水将污垢排出机外,达到洗净衣物的目的。但是，这种洗净作用比较有限，只能清洁衣物表面,而且衣物表面残留的洗衣粉或洗涤剂还会剌激人体皮肤。 超声波洗衣机与传统洗涤方式不同,它主要利用超声波的“空化”作用,产生巨大能量,将污垢从衣物上“震”落下来溶解到水中,然后再通过内桶的转动对衣物进行摔打和水流穿透,洗净衣物。 用超声波洗衣,最大的优点是环保。普通洗衣粉中,起去污作用的是一种叫磷酸纳的助剂,含磷酸铀的污水排入地下后会造成水质污染；无磷洗衣粉采用的代磷剂4A沸石也会污染水质。超声波洗衣机不仅无污染,而且比普通就衣机节水三分之一。9.超声医学(1)超声医学的发展。虽然人类早已观察到不少动物(如蝙蝠、鲸、海豚等)能发出及感受超声,但压电效应发现后,人类才可能制造适用于医学应用的超声波,超声治疗机和更为复杂的超声诊断仪的发明均基于科学技术的发展。如“A型”超声诊断是以曲线的幅度来反映反射回声的强弱,必须用阴极射线示波器来实现,而“B型”超声诊断则除了扫描技术外,更须灰阶调制,实时成像、聚焦、图像的预处理和后处理等技术。1927年出现关于超声波生物学效应的文章后,次年就有人将超声波试用于慢性耳聋的治疗。以后超声波治疗不断发展, 1950年超声治疗工作已经成熟。但超声诊断工作对仪器要求更高,故发展较慢。直至于1950年随着电子科学技术的发展,超声脉冲反射技术和阴极射线示波器的采用,幅度调制型(Amplitude Mode, A型)超声诊断才得以用于临床。在辉度调制型(Brightness Mode, B型)超声诊断中,运动型或时间运动型(M型或T-M型)出现较早,此即日后称为超声心电图的心脏诊断技术。二维声像图则需要更高级、更尖端的技术,故出现更晚。(2)超声的生物、生理效应及医学实验研究。超声波对人体可以产生热的作用。这种热作用在很长一段时间内被当作超声治疗的主要机理。此后又发现过声振动会引起组织内细微的按摩作用(又称细胞按摩),虽然人体不能感觉,但它起到治疗的作用,其他的理论效应以及热作用均源于此。超声能改变神经系统(中枢和周围神经系统)兴奋性、传导功能和动作电位等, 甚至引起结构、形态的变化。超声可引起肌张力变化、肌原纤维凝集,其中出现空泡、变性；可引起消化液增加,胃肠蠕动增强、水肿,渗出、淤血,甚至出血。小剂量 (安全量)超声波对生殖、泌尿、内分泌、骨骼、心血管等系统有促进功能的作用,但大剂量(损害量)则造成不可逆的损伤。超声对人体组织有选择作用,如超声只去除坚硬的牙垢而不损伤柔软的牙龈，故超声洁齿有不出血操作的美称。体外震波(压电效应震波)对结石的粉碎作用远大于对周围组织的破坏。超声对某种细胞有特殊的“亲和力”, 或某些细胞对超声特别敏感,在一定条件的超声作用下，一些细胞破坏、死亡,而夹杂其间的其他细胞却安然无恙。如脑垂体直射治疗能选择性地破坏肿瘤细胞而不波及其他细胞,是一种治疗肢端肥大症的安全方法。10.次声波次声波又称亚声波,它是一种频率低于人的可听声波频率范围的声波。次声波的频率范国大致为104Hz20Hz。次声波产生的声源是相当广泛的,现在人们已经知道的次声源有：火山爆发、坠入大气层中的流星、极光、地震、海啸、台风、雷暴、龙卷风、电离层扰动,等等。利用人工的方法也能产生次声波,例如核爆炸、火箭发射