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視頻課題：第五屆全國高中物理教師微課視頻《聲音的特性》羅硯馨-廣東省深圳
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第五屆全國高中物理教師微課視頻《聲音的特性》羅硯馨廣東省 深圳中學龍崗初級中學初中物理
聲音的特性
深圳中學龍崗初級中學 羅硯馨
一、 使用教材
人教版《物理》八年級上冊第二章第二節“聲音的特性”
二、 實驗器材
自制機械示波器、自制發音齒輪電扇、學生自制樂器（可發出不同音調聲音）、學生自帶樂器（吉他、尤克里里、電子琴、笛子等）、手機應用：oscillo（聲音示波器）、FreqCounter（頻率計/示波器APP）、信號發生器APP、相機、慢鏡頭
三、 實驗創新要點
（一）探究實驗創新：
1、用樂器當實驗器材：摒棄了課本上發聲不明顯的探究實驗，例如鋼尺、橡皮筋等，講聲音，我們就直接拿生活中的樂器來上，學生將平時演奏的樂器和自己制作的樂器帶到課堂，用這來研究聲音的特性。課堂里樂音環繞，每個學生都喜聞樂見，體現了本課“物理、音樂、生活的有機融合”。
2、實驗方法新穎：鼓勵學生發散思維，用各種方法看清楚實驗器材的振動，例如放大法、轉換法等。學生用手機慢鏡頭拍攝或用示波器顯示吉他弦的聲音波形。
（二）演示實驗創新：
1、發音齒輪電扇實驗：由于初中生對頻率的理解有難度，于是我自制了發音齒輪電扇如圖1，做演示實驗，學生們很容易就可以理解：改變轉速即改變頻率，而且齒輪刮硬紙片的聲音響亮而穩定，不同檔位發出聲音的音調差異也非常明顯。因此學生可以毫無猶疑得出結論：音調與頻率有關。這個演示實驗直觀不拐彎，符合學生的認知水平。
圖1 發音齒輪電扇機
2、自制機械示波器實驗：在初中物理教學中，一般是通過話筒用示波器描繪不同頻率的音叉的振動同學，而學生往往會對示波器原理感到抽象，難以將波形與發生物體的振動對應起來，因此我自制了機械示波器，實驗裝置設計圖如圖2，實物圖如圖3。在敲打音叉發聲的同時，旋轉鏡轉動，調整轉速，就可在屏上呈現振動圖像，敲打不同大小的音叉，顯示的波形不同，如圖4、5。
圖2 機械示波器裝置設計圖
圖3 機械示波器裝置實物圖
敲打不同頻率的音叉，學生可以看見小音叉的波形更密，說明音叉的振動更快。通過本實驗，學生可以條理清晰地建立起“聲音——振動——波形”的聯系。
（三）教學手段創新：
老師和學生都帶著手機上課。信息化時代，教學方法一定是不斷革新的，曾經我們只能用聲波的掛圖來上課，后來可以用示波儀器來演示，而如今手機走入課堂，學生已經能使用手機的示波器APP、慢鏡頭拍攝等等來自己探究實驗。同時結合教學工具藍墨云班課，學生利用它完成教學任務，保證課堂一直在高效的軌道上。
四、 實驗原理
1、利用電扇可調轉速的特點制作發音齒輪電扇機；
2、利用轉換法和放大法，將不易觀察到的音叉振動轉換為光斑的運動軌跡；
3、學生探究實驗中，使樂器發出不同音調，同時使用手機慢鏡頭或者示波器APP觀測樂器的振動頻率，定性分析得出結論：發生物體振動頻率越高，音調越高。
五、 實驗教學目標
（一）核心素養目標：
1、物理觀念：學生能感知聲音的特性，形成音調、響度、音色的概念；理解聲音由物體的振動產生，初步認識振動的頻率和振幅；
2、科學思維：基于經驗事實得出發聲規律，通過分析實驗科學推理出音調、響度與振動頻率、振幅的關系；
3、實驗探究：學生具有實驗探究意識，發現問題、提出合理猜測與假設；具有設計實驗探究方案和獲取證據的能力，能使用各種科技手段和方法收集信息；具有合作與交流的意愿與能力，能準確表述、反思實驗過程和結果。
（二）教學重難點：
教學重點：能對生活中音樂的三個特性進行辨別，認識音調、響度、音色的概念及其相關因素，探究決定音調、響度的因素
教學難點：探究決定音調的因素；認識聲音的波形圖
六、 實驗教學內容
板塊一：通過教師演唱、學生演奏自制樂器感性體驗音調高低
板塊二：演示實驗探究決定音調的因素
板塊三：學生設計實驗探究音調與發聲體振動頻率的關系
七、 實驗教學過程
（一）感性體驗音調高低：
1、教師演唱一段旋律：1——2——3——4——5——6——7——1——，同時投影手機示波器，將聲音可視化。
2、引出音調概念后，請學生用自帶樂器發出不同音調的聲音。
3、提問：一般什么物體發出音調更高？
學生總結規律：短、小、細、緊、薄的物體發出的音調更高。
（二）演示實驗探究影響音調的因素：
1、提問：音調高低與什么有關？
2、演示實驗：展示發音齒輪電扇機（如圖1），打開不同檔位改變齒輪的轉速，用硬紙片刮出聲音，檔位越高轉速越高，硬紙片發出的聲音音調也越高。
學生根據實驗現象推測：音調高低與發聲物體的振動頻率有關。
3、驗證實驗：通過機械示波器（如圖3）展示不同音叉的振動波形（如圖4、5），通過對比兩道波形再一次證明音調與頻率有關，振動頻率越高音調則越高。并且通過此實驗，學生了解發聲體的振動與示波器波形的對應關系，為下面使用示波器APP做探究實驗做好知識鋪墊。
（三）學生自主探究音調與頻率的關系：
設計實驗：學生小組討論如何用自帶樂器探究音調與頻率的關系
發現問題：樂器的振動頻率難以觀測
教師點撥：可以采用放大法（如手機上的慢鏡頭）、轉換法（如用示波器將振動轉換為波形、再如在樂器出氣口貼小紙條）、工具法（如測振儀等）等實驗方法。
學生分組實驗；
總結與反思：學生在手機的藍墨云班課APP中分享與交流實驗過程與結論，互相提問發現實驗的不足并討論改進方法。
（四）響度：
1、感性體驗：請學生用樂器演奏出同音調不同響度的聲音
2、探究影響響度的因素：用不同力度敲擊同一個音叉，用機械示波器顯示振動波形，學生可以得出規律：響度與振動幅度有關。
3、自主設計實驗探究響度與振幅的關系。
（五）音色：
請三名學生分別使用不同樂器演奏歌曲，讓學生感受不同樂器的音色。課堂在音樂聲中接近尾聲。
（六）應用與提高：
投影教師手機的信號發生器APP（如圖6），改變波形的頻率、振幅、形狀，從而發出不同音調、響度、音色的聲音。學生在此環節中攻克了認識波形圖這一困難，對本課知識的理解提升到更高層次。
圖6 信號發生器APP
（七）教學流程圖如下：
八、 實驗效果評價
目標明確：學生通過本節課認識了聲音的三個特性，通過探究實驗總結出音調、響度與振動頻率、振幅的關系；
突破難點：學生不僅深入骨髓認識了音調及其相關因素，而且也能理解聲音波形圖與聲音、振動的對應關系；
高效有序：環節緊湊的教學過程和信息化的教學手段，讓課堂高效而有序；
輕松愉悅：用樂器當實驗器材、用手機當實驗工具，學生在樂聲、討論聲中輕松收獲知識；
拓展延伸：學生的好奇心在課堂上還未得到滿足，課后，幾個學生組成了一個小課題組，更深入地研究吉他弦的頻率，運用傳感器、示波器等現代化儀器，探究吉他弦長與頻率、音調的關系。從定性分析走到定量分析，學生的實驗能力和分析論證能力更上一層。
作者姓名：羅硯馨
單位名稱：深圳中學龍崗初級中學
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