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1、“音调与频率关系”的演示实验设计在初中物理“声音的特性”的教学中，为了让学生理解声音的高低是由声源的振动快慢决定的，教师要设法演示这样的实验现象：声源振动快慢发生变化的同时，声音的音调也会发生相应的变化。常用的演示方法有这样几种：（1）用硬纸片接触不同转动速度的发音齿轮；（2）用硬纸片（或金属片）以不同的速度在梳子（或锯条）上划过；（3）先后拨动伸出桌边不同长度的弹性尺这些实验在帮助学生理解音调与频率的关系上起到了一定的作用，但都存在同样的两个问题：（1）由于声源的振动频率变化不大，学生感受到的音调变化不明显；（2）由于人眼存在视觉暂留效应，学生很难直接观察到声源振动速度所发生的变化。教学中用
2、这些演示实验并不能给学生最直观的感受。 演示实验效果的好坏直接关系到学生对所学知识的信任度和理解。为了追求更好的演示效果，我们设计了一套实验装置，成功地对“音调”以及“音调与频率的关系”进行了直观演示，而且还能演示其他一些声现象。 1 实验器材 低频信号发生器（EE1641C型），便携式电脑小音箱，仿真蝴蝶（冰箱贴），BNC转双鳄鱼夹线。 2 演示方法 2.1 演示声音具有“音调”这一特性 如图1所示，将仿真蝴蝶用胶水粘在音箱的纸盆上，用BNC转双鳄鱼夹线将低频信号发生器与音箱相连。通过低频信号发生器的“频率选择”按钮，使信号源的频率在“10”、“100”、“1K”三个档位之间进行切换。这时，
3、音箱既可以发出低沉的声音也可以发出尖锐的甚至是刺耳的声音，音调变化十分显著。由此，学生可以深刻地感受到声音可高可低，具有“音调”这样的特性。 图1 演示装置 注意事项：实际上，在调节信号源频率时，声音的响度也会发生变化。为了将学生的注意力集中在音调的变化上，可以适当地提高音箱的音量，因为当声强大于85 dB时，耳朵对各个频率声音的灵敏度基本上相等。 2.2 演示“音调与频率的关系” 将低频信号发生器的频率档位选择在“10”，转动“频率微调”旋钮，对信号源频率进行连续调节，可以观察到：蝴蝶振动速度发生变化的同时，声音的音调也发生了变化。蝴蝶振动加快，音调变高；振动变慢，音调变低。这样的实验现象强
4、化了学生的直观感受，为学生作出合理猜想和进一步的实验检验奠定了基础，也有利于学生“频率”概念的建立。 注意事项：一定要在“低频”档对信号进行“连续”调节。声音控制在低频是为了人眼能够观察到振动，对信号频率进行连续调节可以使音调以及振动速度的变化更易察觉。 3 演示用途拓展 此套装置除了可以很好地演示“音调与频率的关系”外，还可以演示其他一些声现象，而且效果也相当不错。 3.1 演示“声音是由于物体的振动产生的” 音箱发出声音的同时，蝴蝶也在振动，音箱不发声，蝴蝶振动停止。借助于这一现象，学生可以猜想到：声音可能是由于物体的振动产生的。 3.2 演示“声音是一种波” 如图2所示，将点燃的蜡烛放在
5、音箱前，在频率较低的情况下，可以清楚地看到烛焰周期性的来回晃动，借助于此实验现象，教师可以引出“声波”的概念。 3.3 演示“响度与振幅的关系” 如图3所示，在小音箱的喇叭口置一透明容器，将橡皮泥捏成的小球放在音箱的纸盆上，调节音箱的音量，可以控制小球的弹跳高度。小球的重量较轻，在不同响度的声音下，小球振动幅度的变化较为明显，这一现象可以演示响度与声源的振动幅度的关系。 图2 演示“声音是一种波” 图3 演示“响度与振幅的关系” 3.4 演示“次声波” 和“超声波” 从“0”到“10M”顺次切换低频信号发生器的频率档位，可以发现人耳并不是所有频率的声音都能听到。借助这一现象，教师可以引出“超声波”和“次声波”的概念。 以上介绍的演示实验，现象新奇、直观，在激发学生学习兴趣的同时能帮助学生理解所学的概念，希望能为教师们的实际教学提供些许参考。