“聲現象”實驗中存在的問題及對策

庚王申

【關鍵詞】 物理教學;“聲現象”;實驗;存

在問題;策略

【中圖分類號】 G633.7

【文獻標識碼】 A

【文章編號】 1004—0463（2015）

04—0122—01

一、存在的問題

（一）“聲音”與“振動”關系的直觀實驗存在的問題

課本上列舉了一個用乒乓球貼近發聲的音叉的例子，看到乒乓球向旁邊跳動，證明發聲體音叉在振動。這個實驗中存在的不足是：乒乓球每次跳動的方向、幅度和快慢都有很大的隨意性，無準確的規律，無法控制，對后面知識“聲音特性”一節的學習會造成一定的障礙。如，學生看到的是乒乓球方向不一、振幅不一和快慢不一的無規律的碰撞音叉，似乎音叉的震動也是無規律的，而事實是音叉的振動是非常有規律的。

（二）聲音的“響度”與“振幅”關系實驗存在的問題

教材中為了測定聲音的“響度”與“振幅”的關系，設計了這樣一個實驗：敲音叉看懸吊的乒乓球彈開幅度的大小。這個實驗存在的不足是：敲擊音叉時，發現乒乓球每次彈起的幅度和方向都會由于彈回時接觸音叉的部位不同而不均勻地彈動。特別是用不同的力敲擊音叉以顯示不同的響度時，乒乓球第一下的振動幅度很大，很容易被理解為音叉對乒乓球的推動引起的，后面的振動彈起也很不均勻，使實驗現象存在隨意性和不準確性，這就給學生的學習帶來困難，使實驗中的主要研究對象受到干擾而存在一定的疑惑，難以準確而順利地得出結論。

（三）“頻率”決定“音調”高低實驗存在的問題

教材上設計的實驗是：將一根鋼尺一端壓緊在桌面上，一端伸出桌面，用力撥動伸出來的一端聽聲音。然后改變鋼尺伸出桌面的長度，再次撥動，注意使鋼尺兩次的振動幅度大致相同。比較兩種情況下，鋼尺振動的快慢和發出的音調。此實驗存在的不足是：1.振動快慢很難看得清楚、準確;2.撥動方向，開始向上和向下結果大不相同;3.實驗中很難做到“兩次的振動幅度大致相同”，因為鋼尺伸出的長度發生變化，要使振動幅度大致相同，必須用不同大小的力量去撥動。而學生在做這個實驗時第一感覺是其所用力量的大小，這必然會使學生誤認為力的大小決定了音調的高低，引起知識性理解的錯誤。

二、對策

（一）借鑒 “卡文迪許扭秤”的思路解決發聲與振動的關系

物理學中，把這種將微小的變化現象，轉換成與之相互作用的其他的、較大的變化現象來研究的方法稱之為放大法。很多實驗都用到了這種方法，典型的例子是證實萬有引力定律時用到的“卡文迪許扭秤”。筆者利用“卡文迪許扭秤”的思路將課本上的實驗進行了改進。在投影儀臺上放一盛水玻璃皿，敲擊音叉發聲后馬上插入水中一部分，在它的周圍迅速會有大量小水珠跳起，這就說明音叉在振動，投影儀把這個現象放大投影，看得更清楚。對于多數物體的敲擊發聲振動，如敲桌子，筆者把這個盛水玻璃皿放在其上，然后用一激光器，打出激光斜照在水面上，觀察它反射到天花板或墻面上的光斑。當敲擊時，由于角度和距離的關系光斑會在原位置上明顯出現振動，把被敲物體原來幾乎看不見的的振動，放大轉換成光斑的大幅度振動。

（二）開拓實驗思路解決聲音與振幅的直觀觀察關系

由于運用了放大法顯示振動發聲，那么在探究響度與什么因素有關的實驗中，只要改變上述實驗中的敲擊力度，使聲音變得更響。同時來觀察反射光斑偏離原來位置的大小幅度，就很明顯地觀察到：響度越響振幅就越大。而使用我們前面“振動發聲”實驗中的“盛水玻璃皿”或“小鏡子”反射的方法，來觀察光斑的變化，則就不存在這樣的干擾。在任何物體表面，都會真實地反映振動的幅度和快慢。

（三）用簡單而實用的方法解決頻率與音調的直觀關系

頻率這個詞對學生還是比較陌生的，應該主要強調快慢，要明顯地讓學生看到快慢的不同，然后聽到音調的變化。在做了大量的實驗后，讓學生用不同的速度快速拉動拉鏈，并注意聽拉拉鏈的速度不同時，拉鏈發出的音也不同。這個做法可以完全避免用力大小影響音調的誤導，不存在用力大小因素，實驗中也排除了其他干擾因素，只剩下快慢與音調的關系了，非常明了地突出了音調與快慢的關系。這樣，就徹底解決了非主要因素對學習主要知識點的學習干擾，避免了次要因素對主要知識學習的誤導，突破了教學的難點，突出了教學的重點。

編輯：謝穎麗