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第2节 声音的特性
（共2课时） 第一课时.音调与响度
【知识与技能】 1．了解声音的特性．
2．知道乐音的音调跟发音体的振动频率有关；响度跟发音体的振幅有关． 3．知道人的听觉频率范围，了解超声波、次声波． 【过程与方法】
通过做“音调与频率有关”、“响度与振幅有关”的实验，进一步了解和学习物理学研究问题的方法．
【情感、态度与价值观】
体会现实世界物体的发声是丰富多彩的，从而更加热爱世界，热爱科学，热爱生活．
【重点】
1．让学生在探究中体会和理解音调、响度． 2．通过实验探究音调、响度与什么因素有关． 【难点】
音调与响度的区分．
知识点一.音调 【自主学习】
阅读课本P32－34，完成以下问题：
1．物理学中用每秒内振动的次数——频率来描述物体振动的快慢．频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz.
2．振动的频率决定声音的高低，振动频率越高，声音音调越高，振动频率越低，声音音调越低.
3．大多数人能够听到的频率范围是从20到20 000Hz；人们把高于20 000Hz的声音叫做超声波；把低于20Hz的声音叫做次声波．如下图所示是人和一些动物的听觉和发声频率范围．
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【合作探究】
演示一.音调与振动快慢的关系
实验一：如图所示，把一根塑料尺按在桌面上，露出桌面一定的距离，用力拨动塑料尺，观察塑料尺振动的快慢，听发出的声音；缩短塑料尺露出桌面的长度，再以大致相同的力拨动塑料尺，仔细观察塑料尺的振动快慢，听发出的声音．并回答以下问题．
1．观察上图可知，塑料尺露出桌面的长度越长，物体振动越快？还是露出桌面的长度越短，物体振动越快？
答：露出桌面的长度越短，物体振动越快． 2．塑料尺振动得越快，听到的声音有什么特点？ 答：振动得越快，音调越高．
实验二：在水平桌面上放一铁制容器，不断往铁制容器中倒水，同时用同样的力敲击铁制容器发声，倾听声音的变化．
1．随着容器内水量的增多，听到的声音有没有变化？ 答：有变化．
2．容器中水越多，水振动的快慢如何？ 答：水越多，水振动得越慢．
3．听到的声音和水的振动快慢有什么关系？ 答：水振动得越慢，听到的声音的音调越低． 思考： 人的听觉频率范围
如图所示是人和一些动物的听觉和发声频率范围.
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1．振动会发出声音，为什么我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音，却能听到讨厌的蚊子声？
答：蝴蝶的翅膀一秒钟振动不超过10次，蚊子的翅膀一秒钟振动500次～600次，人耳的听觉频率范围是：20 Hz－20 000 Hz，由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳能够听到的频率范围，所以人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音．而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听觉范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音．
2．什么叫超声波？什么叫次声波？
答：频率高于20 000 Hz的声音叫做超声波；频率低于20 Hz的声音叫做次声波． 【教师点拨】
1．与音调有关的因素是——频率，频率越高，音调越高；频率越低，音调越低. 2．在学习音调的时候，首先应通过一些事例来帮助学生明白物理学中声音的高低(即音调高低)的含义．如对蚊子的声音与牛的声音进行对比，蚊子声音要高些，但小些，牛的声音要低些，但大些．这样可以让学生认识到物理学中声音的“高低、大小”与生活中常讲声音的“高低、大小”是不同的．
3．在探究是什么因素影响声音音调高低问题的时候，应注意保持振动的幅度不变(即每一次用力大小不变)，只改变振动的快慢，以避免声音响度不同对要探究的问题造成干扰．
拓展知识.不同音调的波形图 如图所示是不同音调的波形图．
【跟进训练】
1．如图所示，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面适当的长度，拨动钢尺，就可听到钢尺振动发出的声音．逐渐增加钢尺伸出桌面的长度，钢尺振动发出声音的音调会逐渐
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变低.当钢尺伸出桌面超过一定长度时，虽然用同样的力拨动钢尺振动，却听不到声音，这是由于振动频率低于20 Hz .
2．丽娜同学在观察小提琴、二胡等乐器的弦振动时猜测：即使在弦松紧程度相同的条件下，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关．于是丽娜找来了各种不同的琴弦，想通过实验进行探究．琴弦的编号及情况如下表所示. 控制条件编号 A B C D E 琴弦的材料 钢 钢 尼龙丝 铜 尼龙丝 琴弦的长度( cm) 30 30 40 50 50 琴弦的横截面积( mm) 0.3 0.6 0.5 0.5 0.5 2(1)丽娜同学想探究琴弦发声的音调高低与琴弦的材料的关系，请你帮她选用表中编号为(.A.)的琴弦．
A．D和E. C．C和D
B．C和B D．A和D
(2)丽娜同学想探究琴弦发声的音调高低与琴弦的粗细的关系，请你帮她选用表中编号为(.D.)的琴弦．
A．C和E. C．A和C
(3)探究过程通常采用下列一些步骤：
①实验研究；②分析归纳；③提出问题(或猜想)；④得出结论．你认为丽娜要完成本探究实验的过程，采用的合理顺序应该是(.B.)
A．③②①④. 知识点二.响度. 【自主学习】
阅读课本P34－35，完成以下问题： 1．物理学中，声音的强弱叫做响度. 2．物理学中用振幅来描述物体振动的幅度. 3．物体的振幅越大，产生声音的响度越大．
4．人听到声音是否响亮，除跟发声体发声时的响度有关外，还跟人距离发声体的远近有关．
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B．B和D D．A和B
B．③①②④
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【合作探究】
演示二.响度与振幅的关系
实验一：如图所示，将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度，并听音叉发出的声音．
1．音叉发出的声音与乒乓球被弹开的幅度有什么关系？ 答：音叉发出的声音越大，乒乓球弹开的幅度越大． 2．听到的声音大小(响度)与振幅有什么关系？ 答：振幅越大，响度越大．
实验二：让你的同桌站在操场，大声的说话，你从距离他较远的地方向他走去． 1．在此过程中，听到的声音(响度)有什么变化？ 答：听到的声音响度变大． 2．响度大小与什么因素有关？ 答：与到声源的距离有关． 拓展知识.不同响度的波形图 如图所示是不同响度的波形图．
甲
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乙
【教师点拨】
1．响度的影响因素是——振幅和距离发声体的远近，振幅越大或距离发声体越近，响度越大；同理，振幅越小或距离发声体越远，响度越小．
2．在响度的演示实验中，要注意使乒乓球慢慢地轻触正在发声的音叉，否则快速碰撞音叉会影响实验结果．
3．在响度的演示实验中，除了每一次都要敲击同一个音叉(运用控制变量法)之外，还运用了转换法(通过观察乒乓球的摆动幅度来了解音叉的振幅)．
【跟进训练】
牛的叫声与蚊子的叫声相比较，下列结论正确的是(.D.)
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A．牛叫的声音音调高，响度大 B．牛叫的声音音调低，响度小 C．牛叫的声音音调高，响度小 D．牛叫的声音音调低，响度大
1．音调的高低由声源振动的频率决定，频率越高，音调越高．
2．影响响度的因素：振幅的大小、距离发声体的远近和声音的传播方式有关．振幅越大，距离发声体越近，传播方向越集中，则声音的响度越大．
完成本课对应训练．
第二课时.音色和声波分析
【知识与技能】
1．音色的概念及其相关因素．
2．了解不同发声体发出乐音的音色不同． 【过程与方法】
通过对三种波形图的对比分析，进一步了解和学习物理学研究问题的方法． 【情感、态度与价值观】
体会现实世界物体的发声是丰富多彩的，从而更加热爱世界，热爱科学，热爱生活．
【重点】
音色及其影响因素． 【难点】
音调、响度、音色三种波形图的辨析．
知识点一.音色 【自主学习】
阅读课本P35，完成以下问题：
不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色就不同． 【合作探究】
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演示一.音色
实验一：让一个同学用手帕蒙住眼睛，找几个同学喊蒙住眼睛的同学的名字，让他“听音辨人”，每个同学蒙眼一次，看谁辨得又快又准．
1．听音辨人的依据是什么？ 答：因为不同的人音色不同． 2．产生上述现象的原因是什么？ 答：是因为发声体不同．
实验二：拿一根筷子轻轻地敲击一个结构完整的瓷碗，仔细听听它发出的声音；再拿这根筷子轻轻地敲击同样的但已经破了的瓷碗，仔细听听它发出的声音．可以发现它们发出声音的音色相同吗？
答：发出声音的音色不同． 【教师点拨】
1．音色是由发声体本身决定的，发声体有变化，音色也将变化．
2．同一人的音色随着年龄增长以及饮食、起居、健康、训练等因素而变化． 【跟进训练】
有一种专门存放贵重物品的“银行”，当人们存放了自己的贵重物品后，要用仪器记录下自己的“手纹”“眼纹”“声纹”等，以便今后用这些细节独有的特征才能亲自取走物品，防止被别人取走．这里的“声纹”记录的是人说话的(.C.)
A．音调. C．音色
知识点二.音调、响度、音色声波分析 【自主学习】
阅读课本P35，完成以下问题：
音调相同的不同乐器发出的波形总体上的疏密程度是相同的，即频率相同；但是波的形状不同，即音色不同．
【合作探究】
演示二.音调、响度、音色的波形图
如下图所示是音叉、钢琴与长笛发出的 C 调1(do)的波形图，用计算机播放这几个声音片段(在相同的时间内)，边听边比较它们的波形有何异同．
B．响度 D．三者都有
音叉甲
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钢琴乙
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长笛丙
1．观察上图中的波形，不同乐器发出的声音波形相同吗？ 答：不同．
2．观察上面的波形图会得到什么结论？
答：音调相同的不同乐器发出波形总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，但音色不同；声音振动的幅度不同，即响度不同．
【教师点拨】
1．发声体不同，所产生的声音音调、响度可能相同，但音色一般不同．可以通过音色的不同来区分不同的乐器、不同的人．
2．音色不同的波主要区别在形状上；音调由频率决定，它们在示波器上显示同一个时间段内，波的个数有多少之分，多的频率就高.音调就高，反之越低；响度由振幅决定，它们在示波器上显示的主要区别是波偏离平衡位置的高低不同，离平衡位置越远的波，响度越大．
【跟进训练】
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(.D.)
A．甲音叉比乙音叉发声的音调低 B．甲音叉比乙音叉发声的响度大 C．甲、乙两音叉发声的频率相同 D．甲音叉比乙音叉振动得快
1．音色是指声音的品质，由发声体本身的材料、结构决定． 2．音色是辨别不同发声体的依据．
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3．不同发声体发出的声音的音色不同，但音调、响度可能相同．
完成本课对应训练．
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