第四節(jié)《聲音的特性》的教案
教學(xué)目標(biāo)
1.知識與技能 ①了解聲音的特性包括：音調(diào)、響度和音色;
②知道樂音的音調(diào)跟發(fā)聲體的振動(dòng)頻率有關(guān)，響度跟發(fā)聲體的振幅有關(guān);
③不同發(fā)聲體發(fā)出樂音的音色不同;
2.過程與方法 ①通過做“音調(diào)與頻率有關(guān)的實(shí)驗(yàn)”和“響度與振幅有關(guān)的實(shí)驗(yàn)”進(jìn)一步了解、學(xué)習(xí)用科學(xué)探究的方法研究物理問題;
②學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中歸納簡單的科學(xué)規(guī)律,嘗試應(yīng)用已知的科學(xué)規(guī)律,去解釋具體問題;
③培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的能力,初步的評估和聽取反饋意見的意識.
3.情感態(tài)度和價(jià)值觀
①樂于探索自然現(xiàn)象和身邊物理學(xué)道理,樂于參與觀察、實(shí)驗(yàn)、探究活動(dòng)。
②有主動(dòng)與他人合作交流的愿望，敢于發(fā)表自己的見解。
③體會(huì)現(xiàn)實(shí)世界物體的發(fā)聲是豐富多彩的，更加熱愛世界，熱愛科學(xué)。
教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn)：（1）研究樂音的音調(diào)和響度各與什么因素有關(guān)；
（2）學(xué)習(xí)體會(huì)科學(xué)探究的方法；
難點(diǎn)：感知樂音的音色，理解音色取決于發(fā)聲體本身；
教學(xué)資源
（1）分組探究實(shí)驗(yàn)器材：鋼尺、橡皮筋、固定橡皮筋的底座（間距可調(diào)）、硬塑料片、齒的疏密明顯不同的兩把木梳
（2）演示實(shí)驗(yàn)器材：自制“水瓶琴”、木尺、鐵架臺、細(xì)線懸吊的乒乓球、固有頻率不同的音叉兩個(gè)、音叉錘、示波器、話筒
（3）部分學(xué)生備的樂器：口琴、小提琴兩把、長笛、手風(fēng)琴、薩克斯管等
（4）多媒體顯示屏及反饋練習(xí)
板書設(shè)計(jì)（多媒體顯示）
三、聲音的特性
含 義
決 定 因 素
相 關(guān) 問 題
音 調(diào)
聲音的高低
發(fā)聲體振動(dòng)的頻率
頻率：物體每秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)。
單位：赫茲（HZ）
人的聽覺頻率范圍：20HZ-20000HZ
超聲波與次聲波
響 度
聲音的大小
發(fā)聲體振動(dòng)的振幅
振幅：物體振動(dòng)的幅度。
音 色
聲音的特色
發(fā)聲體本身的材料、結(jié)構(gòu)
音色是辨別不同發(fā)聲體的依據(jù)。
課堂教學(xué)程序
教師活動(dòng)及主要語言
學(xué)生活動(dòng)
說 明
導(dǎo)入新課
復(fù)習(xí)聲音是怎樣產(chǎn)生和傳播的。
敲擊“水瓶琴”發(fā)出音調(diào)不同和響度不同的聲音。由此引出聲音有不同的性質(zhì)特點(diǎn)，而導(dǎo)入新課。
進(jìn)行新課
一、音調(diào)的高低與什么因素有關(guān)
引導(dǎo)學(xué)生從聲音的產(chǎn)生認(rèn)識到聲音的性質(zhì)特點(diǎn)應(yīng)與發(fā)聲體的振動(dòng)情況有關(guān)，并根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)對音調(diào)的高低會(huì)與振動(dòng)的什么因素有關(guān)作出猜想。
讓學(xué)生利用桌面上提供的一些器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使物體發(fā)出高低不同的聲音，仔細(xì)觀察物體發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)情況有什么不同，驗(yàn)證自己的猜想。
鼓勵(lì)學(xué)生交流探究實(shí)驗(yàn)的方案和結(jié)果，引導(dǎo)全班學(xué)生對結(jié)果進(jìn)行評估。
引導(dǎo)學(xué)生歸納實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果，判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否證實(shí)了自己的猜想。
提出問題：蝴蝶飛去飛來，靠的是翅膀的振動(dòng)，蚊子也是，可為什么我們聽得到蚊子的嗡嗡聲，卻聽不見蝴蝶的聲音呢？
給出蝴蝶和蚊子翅膀每秒振動(dòng)的次數(shù)，指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文第20頁，達(dá)到正確解答上述問題。
引導(dǎo)學(xué)生交流：閱讀課文第20頁還了解到什么？對超聲波和次聲波的應(yīng)用了解多少？
二、響度的大小與什么因素有關(guān)
引導(dǎo)學(xué)生分析前階段的探究實(shí)驗(yàn)中，是否也發(fā)現(xiàn)了能說明響度大小與什么因素有關(guān)的一些現(xiàn)象和事實(shí)？交流實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和判斷結(jié)果。
對學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)真，觀察仔細(xì)，的科學(xué)態(tài)度給予贊賞。
演示課本P21、圖1.3-4實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察比較兩種情況下音叉發(fā)聲的響度和乒乓球被彈開的距離，歸納探究結(jié)果。判斷探究結(jié)果是否證實(shí)了先前的猜想。
三、音色
組織學(xué)生做游戲。請幾位同學(xué)分別用不同的樂器都演奏C調(diào)的“1”和“3”，其他同學(xué)閉上眼睛，只用耳朵聽，看能否辨別出是什么樂器發(fā)出的聲音。（夸學(xué)生辨別準(zhǔn)確。）
提出問題：你是怎么辨別不同的發(fā)聲體的`。
教師歸納：不同發(fā)聲體的音色不同。音色是辨別不同發(fā)聲體的依據(jù)。鼓勵(lì)學(xué)生列舉自己熟知的憑音色辨別不同發(fā)聲體的事例。
用示波器分別顯示音叉發(fā)出的不同音調(diào)、不同響度的聲音信號波形以及不同樂器用相同的音量都發(fā)C調(diào)的“1”的聲音信號波形。指導(dǎo)學(xué)生觀察比較波形的不同特征。
用示波器觀察學(xué)生（男女各一）說“我喜歡物理”的聲音信號波形。
歸納小結(jié)
1、學(xué)生小結(jié)。
2、課堂練習(xí)反饋。
3、組織學(xué)生演奏、欣賞樂曲《歡樂頌》。
布置作業(yè)
舉手回答
加深對聲音的不同性質(zhì)特點(diǎn)的感性認(rèn)識，提高學(xué)習(xí)興趣。
回想所聽到過的高低不同的聲音及發(fā)聲體相應(yīng)的振動(dòng)情況。猜想：音調(diào)的高低可能與發(fā)聲體振動(dòng)的快慢有關(guān)。
明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑑扇艘唤M合作進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，作出判斷。
學(xué)生舉手答問，其他學(xué)生討論、再驗(yàn)證、評估。
舉手發(fā)言。
學(xué)生交流猜測。
自學(xué)并積極思考，相互交流，討論、作答。
積極舉手回答，匯報(bào)自學(xué)成果。展現(xiàn)自己的科學(xué)素養(yǎng)。
學(xué)生分組討論、再實(shí)驗(yàn)，并舉手作答，其他學(xué)生評估。
觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，積極舉手作答。
積極參與做游戲，判斷每次發(fā)聲的樂器是什么樂器，集體回答。
舉手回答
分組討論，踴躍舉手作答。
觀察比較不同聲音的波形，集體回答判斷結(jié)果。
積極參與活動(dòng)，認(rèn)真觀察比較波形的不同。
創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生對聲音的不同特性產(chǎn)生研究的興趣。
嘗試根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)和知識對問題的結(jié)果提出猜想。
嘗試設(shè)計(jì)科學(xué)探究的方法，選擇所需的器材。體會(huì)通過觀察和實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)、整理信息。
培養(yǎng)交流合作和初步的評估能力。
培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納能力。
用學(xué)生熟知的現(xiàn)象提出問題，教育學(xué)生觀察生活、服務(wù)生活。
培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，指導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)知識分析解釋自然現(xiàn)象。
培養(yǎng)歸納概括能力。檢查學(xué)生平時(shí)搜集資料、對技術(shù)應(yīng)用的關(guān)注情況。
及時(shí)給予鼓勵(lì)，益于形成科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
培養(yǎng)學(xué)生從現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中歸納科學(xué)規(guī)律的能力。
形式多樣調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)。
培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)身邊的物理，聯(lián)系生活實(shí)際的能力。
利于形象深刻地理解聲波
進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
能增強(qiáng)學(xué)生對樂音特性的理解和感受，激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)，熱愛生活的情感。
（二）案例（聲音的特性）：
一、引入新課：
師問：聲音是怎樣產(chǎn)生的？聲音靠什么傳播？
生答：聲音是由于發(fā)聲體的振動(dòng)而產(chǎn)生，聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳聲。
師：出示一些裝有不同水量的啤酒瓶，敲擊它們會(huì)發(fā)出聲音。
師問：啤酒瓶發(fā)出的聲音相同嗎？聽起來有什么不同？
（敲擊啤酒瓶發(fā)出“1，2，3，4，5，6，7，i”的聲音，讓學(xué)生仔細(xì)聽并討論后再回答。）
生答：不同啤酒瓶發(fā)聲的高、低不同。
（同上法，輕敲啤酒瓶發(fā)聲。）
師問：這次啤酒瓶發(fā)出的聲音與上次的有什么不同？
生答：比上次的聲音小。
師：聲音是豐富多彩的，不同的聲音有高低之分，有大小之別，還有不同的特色。人們用音調(diào)、響度和音色來分別描述聲音的這些不同性質(zhì)。這節(jié)課，我們一起來研究聲音的這些性質(zhì)。
板書： 三、聲音的特性
二、教授：
師問：聲音是由于發(fā)聲體的振動(dòng)而產(chǎn)生，聲音的性質(zhì)特點(diǎn)應(yīng)與發(fā)聲體的振動(dòng)情況有關(guān)。那么，音調(diào)的高低是與發(fā)聲體振動(dòng)的什么因素有關(guān)呢？
（引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)：所聽到的聲音的高低、所看到的發(fā)聲體的振動(dòng)情況，作出猜想，并給一定的時(shí)間討論）
生甲答：音調(diào)的高低可能與發(fā)聲體振動(dòng)的快慢有關(guān)。因?yàn)樾√崆侔l(fā)出高音的弦振動(dòng)得比較快。
生乙答：唱歌發(fā)高音時(shí)，聲帶振動(dòng)也比較快。所以音調(diào)的高低應(yīng)該與發(fā)聲體振動(dòng)的快慢有關(guān)。
……
（學(xué)生的猜想可能是多種多樣，甚至有錯(cuò)誤的，但沒關(guān)系，學(xué)生可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想，也需要用實(shí)驗(yàn)事實(shí)來糾正自己的錯(cuò)誤。教師就是培養(yǎng)學(xué)生敢于提出問題、作出設(shè)想，勤于探索實(shí)踐的精神。）
師：同學(xué)們可以利用桌面上提供的一些器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓物體發(fā)出高低不同的聲音，仔細(xì)觀察物體發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)情況有什么不同，驗(yàn)證自己的猜想。然后，說說你的實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)論，供大家討論交流。
生甲答：我們用硬塑料片撥動(dòng)疏密不同的木梳齒，撥動(dòng)密齒時(shí)，塑料片振動(dòng)快，發(fā)聲音調(diào)高。
生乙答：我們把橡皮筋拉緊后撥動(dòng)它，發(fā)現(xiàn)橡皮筋被拉得越細(xì)時(shí)，振動(dòng)越快，發(fā)聲音調(diào)越高。
生丙答：我們按書上的方法，把鋼尺一端緊壓在桌面上，另一端伸出桌邊，撥動(dòng)鋼尺，發(fā)現(xiàn)鋼尺伸出桌邊較長時(shí)，振動(dòng)較快，發(fā)聲音調(diào)較高。
（教師和學(xué)生對不同的方法和結(jié)論共同討論、評判、再驗(yàn)證，達(dá)成共識，得出較科學(xué)的結(jié)論。）
師問：通過以上研究，哪位同學(xué)能概括得出的結(jié)論？
生丁答：音調(diào)的高低取決于發(fā)聲體振動(dòng)的快慢。物體振動(dòng)得快，發(fā)聲音調(diào)高，振動(dòng)得慢，發(fā)聲音調(diào)就低。
師：物理學(xué)里，用頻率表示物體振動(dòng)的快慢。發(fā)聲體振動(dòng)快的，頻率大，音調(diào)高；振動(dòng)慢的，頻率小，音調(diào)低。所以，頻率的大小決定音調(diào)的高低。
師問：我們知道蝴蝶飛去飛來，靠的是翅膀的振動(dòng)，蚊子也是，但我們聽得到蚊子的嗡嗡聲，卻聽不見蝴蝶的聲音，你知道這是為什么嗎？
（稍停、讓學(xué)生猜測、交流，更多的學(xué)生會(huì)不知其解。）
師：我給大家提供一組數(shù)據(jù)：蝴蝶翅膀每秒振動(dòng)5-6次，蚊子翅膀每秒振動(dòng)500-600次。為解答這一問題，同學(xué)們還需要了解：什么叫頻率？它的單位是什么？人的聽覺頻率范圍有多大？請閱讀課本第20頁的內(nèi)容，看誰能盡快完整地回答。
（學(xué)生閱讀并交流。）
生答：因?yàn)槿硕穆犛X范圍是20HZ-20000HZ，蝴蝶翅膀每秒振動(dòng)5-6次，頻率低于人的聽覺范圍，所以人聽不到蝴蝶翅膀振動(dòng)發(fā)聲。而蚊子翅膀每秒振動(dòng)500-600次，振動(dòng)頻率在人的聽覺范圍內(nèi)，人能聽到蚊子翅膀振動(dòng)發(fā)出的聲音。
師：回答的很好，我們向他表示祝賀。
師問：同學(xué)們通過閱讀課文第20頁還了解到什么？
生甲：頻率低于20HZ的聲音叫次聲波，頻率高于20000HZ的聲音叫超聲波。
生乙：動(dòng)物的發(fā)聲頻率范圍不同。如貓和狗發(fā)聲頻率較低，在人的聽覺范圍內(nèi)，人能聽見；而蝙蝠和海豚的發(fā)聲頻率很高，可以發(fā)出人聽不到的超聲波。
生丙：動(dòng)物的聽覺頻率范圍也不同，有的對低頻聲波反應(yīng)靈敏，有的對高頻聲波反應(yīng)靈敏。大象就是對低頻聲波反應(yīng)靈敏，使用次聲波交流的。
師：很好。次聲波和超聲波有哪些應(yīng)用，你了解嗎？
生甲答：人們可以通過探測地震、臺風(fēng)、火山爆發(fā)等自然災(zāi)害發(fā)生前輻射出的次聲波，來預(yù)測、預(yù)報(bào)它發(fā)生，以減少災(zāi)害帶來的損失。
生乙答：醫(yī)學(xué)上可以利用超聲波進(jìn)行診斷和治療。如B超檢測、超聲碎石等。
（學(xué)生積極舉手，發(fā)言踴躍。）
師：超聲波和次聲波在醫(yī)療技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)以及各種探測等諸方面都有著廣泛的應(yīng)用，同學(xué)們課后可以進(jìn)一步收集資料并撰寫小論文發(fā)表、交流。
師問：在研究音調(diào)的高低與什么因素有關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)中，你是否在不經(jīng)意中也發(fā)現(xiàn)了一些現(xiàn)象和事實(shí)，能說明聲音的大小——響度與什么因素有關(guān)？
生甲答：我們撥動(dòng)橡皮筋發(fā)聲時(shí)，發(fā)現(xiàn)撥動(dòng)的幅度越大，橡皮筋發(fā)聲的響度越大。說明響度大小應(yīng)該與發(fā)聲體振動(dòng)的幅度有關(guān)。
生乙答：我們把鋼尺一端緊壓在桌面上，另一端伸出桌邊一定長度，用不同的力撥動(dòng)鋼尺，發(fā)現(xiàn)鋼尺振動(dòng)幅度較大時(shí)，發(fā)聲的響度較大。
師：同學(xué)們的確是實(shí)驗(yàn)認(rèn)真，觀察仔細(xì)，有科學(xué)方法和科學(xué)精神。請同學(xué)們再觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將發(fā)聲的音叉接觸懸吊著的乒乓球，比較輕敲和重敲音叉兩種情況下，音叉發(fā)聲的響度和乒乓球被彈開的距離。你觀察到什么現(xiàn)象？
（教師演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件許可，也可讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究。）
生答：重敲時(shí)，音叉發(fā)聲響度大，乒乓球被彈開的距離大，表明音叉振動(dòng)的幅度大。
師問：分析以上各實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你可以得出什么結(jié)論呢？
生答：上述各實(shí)驗(yàn)說明：發(fā)聲體振動(dòng)的幅度越大，響度越大。
師：物理學(xué)中，我們把物體振動(dòng)的幅度叫振幅。可見，發(fā)聲體的振幅越大，響度越大。
師：同學(xué)們，我們來做個(gè)游戲。我請幾位同學(xué)分別用不同的樂器都演奏C調(diào)的“1”和“3”，其他同學(xué)閉上眼睛，只用耳朵聽，看能否辨別出是什么樂器發(fā)出的聲音，好嗎？
（事先請幾位同學(xué)準(zhǔn)備好口琴、小提琴、笛子、薩克斯管等，有三、四樣最好。學(xué)生幾乎都能靠聽聲音，辨別出各種樂器。）
師問：（非常驚奇地）你們怎么辨別得如此準(zhǔn)確？是怎么辨別的？
生答：不同物體發(fā)聲有不同的特色，只要你曾經(jīng)聽過這些物體發(fā)出的聲音，知道它的聲音特色，再次聽到時(shí)就能辨別出來。
師：對，說得好。由于不同發(fā)聲體的材料、結(jié)構(gòu)不同，發(fā)出的聲音有不同的特色，也就是聲音的音色不同。人們通過聽聲音來辨別不同的發(fā)聲體，就是靠音色來辨別的。
師問：哪位同學(xué)能舉出人們憑音色來辨別不同發(fā)聲體的事例？
生甲答：鐵路工人檢查火車機(jī)械部件是否有裂縫，總是用鐵錘敲幾下，就是靠聽機(jī)械部件發(fā)聲的音色來辨別的。
生乙答：同班同學(xué)，我們未見其人，只聞其聲，就能辯知是誰，也是靠辨別聲音的音色。
師：以上事實(shí)告訴我們，音色取決于發(fā)聲體本身，是除了音調(diào)、響度外，聲音的又一重要特性。
師：為了讓同學(xué)們對聲音的三個(gè)特性：音調(diào)、響度和音色，有更形象、深刻的理解和認(rèn)識，我們把不同的聲音信號輸入到示波器上，可以觀察到不同聲音的波形不同，請同學(xué)們注意觀察比較波形的特征。
（教師先后輸入音調(diào)不同的音叉聲音信號、響度不同的音叉聲音信號、不同樂器用相同的音量都發(fā)C調(diào)的“1”的聲音信號，讓學(xué)生觀察示波器的波形。由于第一次使用示波器，需要教師簡單說明和引導(dǎo)。）
生甲答：音叉發(fā)聲的音調(diào)不同時(shí)，波形的疏密不同，音調(diào)高的，波形密。
生乙答：音叉發(fā)聲的響度不同時(shí)，波形的幅度不同，響度大的，波形幅度大。
生丙答：不同樂器用相同的音量都發(fā)C調(diào)的“1”音時(shí)，聲音的響度和音調(diào)都基本相同，觀察到各組波形的幅度和疏密就基本相同，但由于發(fā)聲體不同，發(fā)聲的音色不同，觀察到波形上附加的小振動(dòng)不同。
師：也就是說，聲音的響度大小，可以比較波形的幅度；聲音的音調(diào)高低，可以比較波形的疏密；聲音的音色特征，可以看波形的附加小振動(dòng)。
（可讓同學(xué)看課本第22頁的波形圖。）
師問：有誰想看看自己聲音信號的波形特征？
（學(xué)生舉手踴躍，爭著觀察自己的聲音信號波形。）
師：請兩位同學(xué)（男女各一）上講臺，用話筒說“我喜歡物理！”。
（學(xué)生觀察波形特征。）
三、小結(jié)鞏固：
師問：同學(xué)們學(xué)習(xí)物理真的有趣有用，對嗎？這節(jié)課學(xué)習(xí)至此，你有什么收獲呢？
生甲答：我懂得了聲音有音調(diào)、響度和音色三大特性。
生乙答：我還知道音調(diào)與發(fā)聲體的振動(dòng)頻率有關(guān)，響度與發(fā)聲體的振幅有關(guān)，音色取決于發(fā)聲體本身。
生丙答：我學(xué)會(huì)了靠音色來辨別不同的發(fā)聲體。
生丁答：我覺得發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，是學(xué)習(xí)物理知識的一種科學(xué)、有效、有趣的方法。
師：請同學(xué)們解答下面幾個(gè)問題，檢查自己是否掌握了本節(jié)主要內(nèi)容。
（學(xué)生集體解答鞏固練習(xí)，教師及時(shí)反饋評價(jià)。）
師：同學(xué)們的收獲真不小！同學(xué)們，樂音是美妙的，生活是美好的，我們請備有樂器的同學(xué)為大家同奏一曲《歡樂頌》。
（全班同學(xué)熱烈鼓掌，在歡樂、優(yōu)美的音樂中結(jié)束新課。）
四、布置作業(yè)：
1、閱讀科學(xué)世界《樂音和樂器》。
2、做課本第23頁“想想議議”。
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