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视频标签：全国高中物理,教师微课视频
所属栏目：模拟课、微型课及试讲
视频课题：第五届全国高中物理教师微课视频《声音的特性》罗砚馨-广东省深圳
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第五届全国高中物理教师微课视频《声音的特性》罗砚馨广东省 深圳中学龙岗初级中学初中物理
声音的特性
深圳中学龙岗初级中学 罗砚馨
一、 使用教材
人教版《物理》八年级上册第二章第二节“声音的特性”
二、 实验器材
自制机械示波器、自制发音齿轮电扇、学生自制乐器（可发出不同音调声音）、学生自带乐器（吉他、尤克里里、电子琴、笛子等）、手机应用：oscillo（声音示波器）、FreqCounter（频率计/示波器APP）、信号发生器APP、相机、慢镜头
三、 实验创新要点
（一）探究实验创新：
1、用乐器当实验器材：摒弃了课本上发声不明显的探究实验，例如钢尺、橡皮筋等，讲声音，我们就直接拿生活中的乐器来上，学生将平时演奏的乐器和自己制作的乐器带到课堂，用这来研究声音的特性。课堂里乐音环绕，每个学生都喜闻乐见，体现了本课“物理、音乐、生活的有机融合”。
2、实验方法新颖：鼓励学生发散思维，用各种方法看清楚实验器材的振动，例如放大法、转换法等。学生用手机慢镜头拍摄或用示波器显示吉他弦的声音波形。
（二）演示实验创新：
1、发音齿轮电扇实验：由于初中生对频率的理解有难度，于是我自制了发音齿轮电扇如图1，做演示实验，学生们很容易就可以理解：改变转速即改变频率，而且齿轮刮硬纸片的声音响亮而稳定，不同档位发出声音的音调差异也非常明显。因此学生可以毫无犹疑得出结论：音调与频率有关。这个演示实验直观不拐弯，符合学生的认知水平。
图1 发音齿轮电扇机
2、自制机械示波器实验：在初中物理教学中，一般是通过话筒用示波器描绘不同频率的音叉的振动同学，而学生往往会对示波器原理感到抽象，难以将波形与发生物体的振动对应起来，因此我自制了机械示波器，实验装置设计图如图2，实物图如图3。在敲打音叉发声的同时，旋转镜转动，调整转速，就可在屏上呈现振动图像，敲打不同大小的音叉，显示的波形不同，如图4、5。
图2 机械示波器装置设计图
图3 机械示波器装置实物图
敲打不同频率的音叉，学生可以看见小音叉的波形更密，说明音叉的振动更快。通过本实验，学生可以条理清晰地建立起“声音——振动——波形”的联系。
（三）教学手段创新：
老师和学生都带着手机上课。信息化时代，教学方法一定是不断革新的，曾经我们只能用声波的挂图来上课，后来可以用示波仪器来演示，而如今手机走入课堂，学生已经能使用手机的示波器APP、慢镜头拍摄等等来自己探究实验。同时结合教学工具蓝墨云班课，学生利用它完成教学任务，保证课堂一直在高效的轨道上。
四、 实验原理
1、利用电扇可调转速的特点制作发音齿轮电扇机；
2、利用转换法和放大法，将不易观察到的音叉振动转换为光斑的运动轨迹；
3、学生探究实验中，使乐器发出不同音调，同时使用手机慢镜头或者示波器APP观测乐器的振动频率，定性分析得出结论：发生物体振动频率越高，音调越高。
五、 实验教学目标
（一）核心素养目标：
1、物理观念：学生能感知声音的特性，形成音调、响度、音色的概念；理解声音由物体的振动产生，初步认识振动的频率和振幅；
2、科学思维：基于经验事实得出发声规律，通过分析实验科学推理出音调、响度与振动频率、振幅的关系；
3、实验探究：学生具有实验探究意识，发现问题、提出合理猜测与假设；具有设计实验探究方案和获取证据的能力，能使用各种科技手段和方法收集信息；具有合作与交流的意愿与能力，能准确表述、反思实验过程和结果。
（二）教学重难点：
教学重点：能对生活中音乐的三个特性进行辨别，认识音调、响度、音色的概念及其相关因素，探究决定音调、响度的因素
教学难点：探究决定音调的因素；认识声音的波形图
六、 实验教学内容
板块一：通过教师演唱、学生演奏自制乐器感性体验音调高低
板块二：演示实验探究决定音调的因素
板块三：学生设计实验探究音调与发声体振动频率的关系
七、 实验教学过程
（一）感性体验音调高低：
1、教师演唱一段旋律：1——2——3——4——5——6——7——1——，同时投影手机示波器，将声音可视化。
2、引出音调概念后，请学生用自带乐器发出不同音调的声音。
3、提问：一般什么物体发出音调更高？
学生总结规律：短、小、细、紧、薄的物体发出的音调更高。
（二）演示实验探究影响音调的因素：
1、提问：音调高低与什么有关？
2、演示实验：展示发音齿轮电扇机（如图1），打开不同档位改变齿轮的转速，用硬纸片刮出声音，档位越高转速越高，硬纸片发出的声音音调也越高。
学生根据实验现象推测：音调高低与发声物体的振动频率有关。
3、验证实验：通过机械示波器（如图3）展示不同音叉的振动波形（如图4、5），通过对比两道波形再一次证明音调与频率有关，振动频率越高音调则越高。并且通过此实验，学生了解发声体的振动与示波器波形的对应关系，为下面使用示波器APP做探究实验做好知识铺垫。
（三）学生自主探究音调与频率的关系：
设计实验：学生小组讨论如何用自带乐器探究音调与频率的关系
发现问题：乐器的振动频率难以观测
教师点拨：可以采用放大法（如手机上的慢镜头）、转换法（如用示波器将振动转换为波形、再如在乐器出气口贴小纸条）、工具法（如测振仪等）等实验方法。
学生分组实验；
总结与反思：学生在手机的蓝墨云班课APP中分享与交流实验过程与结论，互相提问发现实验的不足并讨论改进方法。
（四）响度：
1、感性体验：请学生用乐器演奏出同音调不同响度的声音
2、探究影响响度的因素：用不同力度敲击同一个音叉，用机械示波器显示振动波形，学生可以得出规律：响度与振动幅度有关。
3、自主设计实验探究响度与振幅的关系。
（五）音色：
请三名学生分别使用不同乐器演奏歌曲，让学生感受不同乐器的音色。课堂在音乐声中接近尾声。
（六）应用与提高：
投影教师手机的信号发生器APP（如图6），改变波形的频率、振幅、形状，从而发出不同音调、响度、音色的声音。学生在此环节中攻克了认识波形图这一困难，对本课知识的理解提升到更高层次。
图6 信号发生器APP
（七）教学流程图如下：
八、 实验效果评价
目标明确：学生通过本节课认识了声音的三个特性，通过探究实验总结出音调、响度与振动频率、振幅的关系；
突破难点：学生不仅深入骨髓认识了音调及其相关因素，而且也能理解声音波形图与声音、振动的对应关系；
高效有序：环节紧凑的教学过程和信息化的教学手段，让课堂高效而有序；
轻松愉悦：用乐器当实验器材、用手机当实验工具，学生在乐声、讨论声中轻松收获知识；
拓展延伸：学生的好奇心在课堂上还未得到满足，课后，几个学生组成了一个小课题组，更深入地研究吉他弦的频率，运用传感器、示波器等现代化仪器，探究吉他弦长与频率、音调的关系。从定性分析走到定量分析，学生的实验能力和分析论证能力更上一层。
作者姓名：罗砚馨
单位名称：深圳中学龙岗初级中学
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视频来源：优质课网 www.youzhik.com
