學而優(yōu)教有方2.2聲音的特性（導(dǎo)學案）【學習目標】1.了解聲音的特性。知道聲音的音調(diào)跟發(fā)聲體的頻率有關(guān)。知道聲音的響度跟發(fā)聲體的振幅有關(guān)。知道不同發(fā)聲體發(fā)出聲音的音色不同。2.通過實驗，進一步了解和學習研究物理學問題的方法。3.通過研究現(xiàn)實世界中豐富多彩的發(fā)聲現(xiàn)象，使學生更加熱愛科學。【學習重點】聲音的三種特性及其影響因素。【學習難點】1.感知聲音特性之間的區(qū)別；2.認識音調(diào)及其決定性因素。【自主預(yù)習】閱讀教材第39頁第2節(jié)《聲音的特性》，并完成以下內(nèi)容：1．頻率是表示物體的物理量，它的單位是，符號為。大多數(shù)人能夠聽到的聲音的頻率范圍是到，頻率高于這個范圍的聲音叫作，頻率低于這個范圍的聲音叫作。2.聲音的稱為音調(diào)。音調(diào)與物體振動的有關(guān)，物體振動頻率越高，發(fā)出聲音的音調(diào)越；物體振動頻率越低，發(fā)出的聲音的音調(diào)越。3.聲音的叫響度。物體的越大，產(chǎn)生聲音的響度越大。響度除跟發(fā)聲體發(fā)聲時的振幅有關(guān)外，還跟人距離發(fā)聲體的有關(guān)系。4.音色是指聲音的特色、品質(zhì)。不同發(fā)聲體的音色是不同的，音色取決于發(fā)聲體本身的、等因素。我們能區(qū)分不同的人或物體發(fā)出的聲音，就是因為它們的有差別。【合作探究】探究一、音調(diào)1.探究聲音的特點【做一做】如圖所示，拿一張硬紙片在梳子上劃過，一次快劃，一次慢劃；仔細聽兩次硬紙片發(fā)出的聲音有什么不同？【實驗現(xiàn)象】當速劃過時，硬紙片發(fā)出的聲音尖細；速劃過時，硬紙片發(fā)出的聲音低沉（選填“快”或“慢”）。【想一想】牛與蚊子發(fā)出的聲音有什么不同？歌唱家男低音與女高音發(fā)出的聲音有什么不同？發(fā)出的聲音低沉，發(fā)出的聲音細高；低音低沉渾厚，高音婉轉(zhuǎn)高亢。以上事例表明，聲音有。2.音調(diào)：聲音的叫作音調(diào)。女高音、男低音就是指音調(diào)的高低，通常女生比男生的音調(diào)高。3.探究影響音調(diào)高低的因素【想一想】音調(diào)的高低與什么因素有關(guān)？【猜想和假設(shè)】音調(diào)可能和振動的快慢有關(guān)，可能和振動的幅度有關(guān)。【設(shè)計實驗】控制變量法：控制鋼尺的不變，只改變鋼尺伸出的（可以改變鋼尺振動的頻率）。如圖所示，將一把鋼尺按緊在桌面上，一端伸出桌邊。撥動鋼尺，聽它振動發(fā)出的聲音，同時觀察振動的快慢。改變鋼尺伸出桌邊的長度，使鋼尺兩次振動的幅度大致相同，再次撥動。【進行實驗】=1\*GB3①把鋼尺緊壓在桌上，使鋼尺的3/4伸出桌面外，用手向下壓伸出的鋼尺使其振動，觀察鋼尺振動的快慢并聽鋼尺發(fā)聲的高低，記錄在表格中；=2\*GB3②再分別把鋼尺的1/2、1/4伸出桌面外，仍用同樣大小的力向下壓伸出的鋼尺使其振動，觀察鋼尺振動的快慢并聽鋼尺發(fā)聲的高低，記錄在表格中。③實驗記錄表：振動鋼尺長度振動快慢聲音高低鋼尺長度的3/4鋼尺長度的1/2鋼尺長度的1/4【實驗結(jié)論】音調(diào)的高低與發(fā)聲物體的振動有關(guān)。振動得越快，發(fā)出聲音的音調(diào)越；振動得越慢，聲音的音調(diào)越。4.頻率（1）物理意義：用來描述物體的物理量。物體振動快，則頻率高；振動慢，則頻率低。（2）定義：物體在1s振動的次數(shù)叫頻率，用符號f表示。（3）單位：，符號是Hz。如物體2s內(nèi)振動了50次，則這個物體振動的頻率f=Hz.（4）音調(diào)和頻率的關(guān)系：決定聲音的音調(diào)。頻率越高，音調(diào)越高；頻率越低，音調(diào)越低。5.音調(diào)的波形【實驗】將音叉發(fā)出的聲信號輸入計算機中，觀察聲音的波形。換一個不同頻率的音叉做實驗，邊聽邊分析它們的波形有何不同。【總結(jié)】通過觀察示波器中的波形（如下圖所示），我們可以看到音調(diào)的高低與波形間的關(guān)系：高音調(diào)的聲音頻率高，波形；低音調(diào)的聲音頻率低，波形較（選填“密集”或“稀疏”）。6.超聲波和次聲波（1）可聽聲：人耳感受的聲音頻率有一定的范圍，大多數(shù)人能夠聽到的頻率范圍從到；圖圖5（2）超聲波：把頻率高于的聲叫超聲波，因為超過人類聽覺的上限；

（3）次聲波：把頻率低于的聲叫次聲波，因為低于人類聽覺的下限。閱讀課本41頁《人和一些動物的聽覺頻率范圍》，了解人和一些動物的發(fā)聲和聽覺頻率范圍。回答：能聽到次聲波的動物有哪些？能聽到超聲波的動物有哪些？【歸納】動物的聽覺頻率范圍一般和人的不同。有的動物能聽到超聲波，有的動物能聽到次聲波。能聽到次聲波的動物有：；能聽到超聲波的動物有：。【例題1】如圖是“探究影響音調(diào)高低因素”的實驗裝置。下列說法不正確的是（）A．通過改變鋼尺伸出桌面的長度來改變鋼尺振動的頻率B．多次實驗中，保持鋼尺振動的振幅相同，運用了控制變量法C．鋼尺伸出桌面越長，振動越慢D．鋼尺振動越快，頻率越高，發(fā)出的聲音音調(diào)越低探究二、響度聲音有音調(diào)的不同，也有強弱的不同。1.響度：物理學中把聲音的強弱叫響度，也就是聲音的。2.探究響度和振幅的關(guān)系【提出問題】響度的大小與哪些因素有關(guān)?【猜想假設(shè)】響度可能振動幅度有關(guān)，物體的振幅越大，產(chǎn)生的聲音響度可能越大。【進行實驗】①把系好乒乓球的細線拴在鐵架臺上，用正在發(fā)聲的音叉輕觸乒乓球，觀察乒乓球被彈開的幅度。②用大小不同的力敲擊音叉，使音叉發(fā)出響度不同的聲音，重做上面的實驗，觀察乒乓球被彈開的幅度。將觀察到的現(xiàn)象記入表格中。乒乓球被彈開幅度振幅大小響度大小大大小小【分析與論證】分別用不同的力敲擊時，聽兩次音叉發(fā)出聲音的強弱，觀察兩次小球被彈開的幅度；用力越大，乒乓球被彈開的幅度越大，聲音的響度也越大。【實驗結(jié)論】響度跟發(fā)聲體有關(guān)，物體振動的幅度越大，產(chǎn)生聲音的響度越。3.振幅（振動的幅度）物理學中用振幅來描述物體振動的幅度。振幅是指發(fā)聲體偏離原來位置的最大距離，物體的振幅越大，產(chǎn)生聲音的響度越大。4.用波形圖表示響度的大小【演示】將音叉發(fā)出的聲信號輸入計算機中，觀察聲音的波形。換一個響度不同的音叉做實驗，邊聽邊分析它們的波形有何不同（如下圖所示）。比較甲、乙兩個發(fā)聲體聲音的波形可知：甲的振幅，響度；乙的振幅小，響度小。5.影響響度大小的因素【想一想】響度還與其它因素有關(guān)嗎？請列舉一些事例。【分析】拿出手機聽音樂，離的近可以清楚地聽見手機的聲音，離得遠幾乎聽不見。表明響度還跟離發(fā)聲體的有關(guān)。距離越遠，聲音越分散，響度越小。減小聲音的發(fā)散，可增大響度。生活中的喊話器、醫(yī)生用的聽診器都利用了這個道理。【總結(jié)】①響度的大小與有關(guān)：發(fā)聲體的振幅越大，產(chǎn)生聲音的響度越大。②響度的大小與人距發(fā)聲體的有關(guān)：離發(fā)聲體距離越遠，聲音越分散，響度越小。6.區(qū)分音調(diào)與響度音調(diào)和響度是聲音的兩個不同的特征。響度大的聲音，音調(diào)高；音調(diào)高的聲音，響度也大（選填“一定”或“不一定”）。【想想議議】蚊子的叫聲與黃牛的叫聲相比，哪個音調(diào)高？哪個響度大？蚊子的叫聲音調(diào)；黃牛的叫聲響度。【例題3】男低音獨唱時由女高音輕聲伴唱，對二人聲音的描述正確的是（）A.男低音比女高音音調(diào)低、響度大B.男低音比女高音音調(diào)低、響度小C.男低音比女高音音調(diào)高、響度大D.男低音比女高音音調(diào)高、響度小探究三、音色【做一做】播放用不同的樂器演奏的古典音樂《梁祝》，控制音調(diào)和響度差不多相同，你能分辨它們是哪種樂器發(fā)出的嗎？為什么？【歸納】頻率的高低決定聲音的音調(diào)，但是不同的物體發(fā)出的聲音，即便音調(diào)相同，我們還是能夠分辨它們。這表明在聲音的特征中還有一個因素是十分重要的，它就是。1.探究不同發(fā)聲體的音色【演示或播放視頻】將音叉、鋼琴與長笛發(fā)出的聲音分別輸送到計算機（或示波器）中，觀察聲音的波形圖，比較他們的波形有何異同。【分析】根據(jù)觀察到的聲音波形可以知道：①音叉、鋼琴、長笛發(fā)出的聲音波形，總體上的疏密程度是的，即頻率相同，音調(diào)。②振動幅度相同（振幅相同），響度。③波的形狀不同，即音色（以上均選填“相同”或“不相同”）。2.音色聲音的品質(zhì)叫做音色，它反映了每個物體發(fā)出的聲音特有的品質(zhì)。3.音色的決定因素①音色是由發(fā)聲體的、等因素決定的。不同發(fā)聲體的材料、結(jié)構(gòu)不同，發(fā)出聲音的音色就不同。“聞其聲而知其人”就是利用每個人發(fā)出聲音的音色不同來辨別的。②音色是由發(fā)聲體本身決定的，發(fā)聲體有變化，音色也將變化。例如，有經(jīng)驗的鐵路工人師傅，可以通過用鐵錘敲擊鋼軌發(fā)出的聲音的音色而得知鋼軌上的螺絲是否松動。【例題3】AI（人工智能）語音播報能夠模仿不同人物的聲音，是因為它學會了模仿人物聲音中的哪個特性（）A．音調(diào) B．響度 C．音色 D．振動頻率【例題4】如圖所示，將一把鋼尺壓在桌面上，一部分伸出桌面，用手撥動其伸出桌外的一端，輕撥與重撥鋼尺，則鋼尺發(fā)出聲音的______不同；改變鋼尺伸出桌面的長度，保持尺的振動幅度不變，則鋼尺發(fā)出聲音的______不同；換用一把塑料尺子繼續(xù)實驗，其他條件不變，則尺子發(fā)出聲音的______不同。（均選填“響度”、“音調(diào)”和“音色”）探究四、樂音和樂器閱讀課本42頁《科學世界》，完成下列問題：①什么是樂音？②常見的樂器打擊樂器、弦樂器、管樂器靠什么發(fā)聲？音調(diào)的高低與什么有關(guān)？【總結(jié)】1.樂音：悠揚、悅耳，聽起來很舒服的聲音叫。從鋼琴和長笛的波形圖中可以看出，樂音的波形是的（選填“有規(guī)則”或“無規(guī)則”）。2.樂器：樂器可以分為打擊樂器、弦樂器和管樂器等不同類型。（1）打擊樂器：編鐘、鼓、鑼等樂器受到敲擊時發(fā)生振動，產(chǎn)生聲音。演奏編鐘時，敲擊大小不同的鐘能發(fā)出不同音調(diào)的聲音。擊鼓時的力度越大，鼓面的振動幅度就越大，聲音就越響亮。（2）弦樂器：古琴、琵琶、二胡、小提琴和鋼琴等樂器通過弦的振動發(fā)聲。長而粗的弦發(fā)聲的音調(diào)低，短而細的弦發(fā)聲的音調(diào)高。繃緊的弦發(fā)聲的音調(diào)高，不緊的弦發(fā)聲的音調(diào)低。弦的振動幅度越大，聲音就越響。弦樂器通常有一個共鳴箱來使聲音更洪亮。（3）管樂器：簫和笛等樂器，包含一段空氣柱，吹奏時空氣柱振動發(fā)聲。手指在不同的音孔上，就會改變空氣柱的長度，從而改變音調(diào)。長的空氣柱產(chǎn)生低音，短的空氣柱產(chǎn)生高音。【例題5】古箏，因其音域?qū)拸V、音色優(yōu)美、演奏技巧豐富、表現(xiàn)力強而被稱為“眾樂之王”，亦稱為“東方鋼琴”，是中國獨特的、重要的民族樂器之一。如圖所示是表演者彈奏古箏的情景，下列有關(guān)說法正確的是（）A．演奏時用力撥動琴弦，音調(diào)升高B．演奏時撥動琴弦越快，聲音傳播速度越快C．演奏前需要調(diào)弦，繃緊的弦發(fā)聲的音調(diào)高D．演奏時的聲音悅耳動聽，細琴弦發(fā)聲的響度大【精講點撥】1.音調(diào)是指聲音的高低，與物體振動的快慢（頻率）有關(guān)，用高、低來描述；響度是指聲音的大小，與物體振動的幅度（振幅）有關(guān)，用大、小來描述；音調(diào)高的聲音不一定響度大，響度大的聲音也不一定音調(diào)高。2.發(fā)聲體不同，所產(chǎn)生聲音的音調(diào)、響度可能相同，但音色一般不同。可以通過音色的不同來區(qū)分不同的樂器、不同的人。3．物理中的“高”、“低”只用來描述音調(diào)。而聲音的“大”、“小”則用來描述響度。而在日常生活中的“高”、“低”有時指音調(diào)，有時指響度，如“這個聲音很高，我唱不上去”這里的“高”指的是音調(diào)；“引吭高歌”“低聲細語”這里的“高”、“低”指的是響度，注意區(qū)分。【歸納整理】【課堂練習】1.百度地圖是一款導(dǎo)航APP，在語音播報設(shè)置上，用戶可從系統(tǒng)中眾多演員的個性語音包中進行選擇。用戶更換語音包能變更聲音的（）A．響度 B．音色 C．音調(diào) D．頻率2．下列關(guān)于中國傳統(tǒng)樂器的描述和分析，不正確的是（）ABCDA．彈奏琵琶時，同樣大小的力撥動粗細不同的琴弦，可以發(fā)出音調(diào)不同的聲音B．吹葫蘆絲時，是因為空氣柱振動產(chǎn)生了聲音C．吹陶笛時，按住不同的氣孔是為了改變聲音的音調(diào)D．用大小不同的力敲擊揚琴的同一位置，發(fā)出聲音的音色不相同3．曾侯乙編鐘包含若干個大小不同的鐘，用大小相同的力敲擊不同的鐘，發(fā)出的鐘聲不同，這是指聲音的什么特性不同（）A．響度 B．音調(diào) C．音色 D．傳播速度4．如圖所示是甲、乙、丙三個聲音在示波器上顯示的波形圖（縱軸數(shù)值的單位相同，橫軸中1ms＝10-3s），以下判斷正確的是（）A．乙比甲的響度大 B．甲的音調(diào)比乙低C．甲比丙的頻率小 D．甲、丙的音色相同5．某調(diào)弦軟件可以測量出吉他弦發(fā)聲的參數(shù)，吉他聲是由弦的產(chǎn)生的。下圖是先后兩次撥吉他A弦后軟件界面顯示的內(nèi)容，此時軟件顯示兩次撥動產(chǎn)生的吉他聲不同，主要是指聲音的（填“音調(diào)”“響度”或“音色”）不同。6.為了探究聲音的三個特性，小偉同學用兩把大小完全