巧用廢舊材料探究聲音特性

從巖　都蘋麗

摘 要：本文針對初中物理中聲音特性一節的知識特點，創新設計了聲光信號結合的實驗裝置。將看不見摸不著的聲信號轉化為可視的光信號，通過美麗的聲波圖像激發學生的學習興趣，提高課堂效率。

關鍵詞：聲音特性；可視化；創新實驗

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）11-0054-2

1 實驗原理

該教具針對人教版初中物理八年級上冊第2章第2節——聲音音調、響度的知識點，創新設計了聲光信號結合的實驗裝置。該裝置通過橡膠膜的振動帶動平面鏡振動，將聲信號轉化為可視的光信號，不僅能演示聲音的發生過程，而且能演示聲音的響度、音調等特征，達到聲信號不僅能聽到而且還具有可視化的效果。

2 實驗裝置制作過程

實驗裝置設計如圖1所示。

[制作材料]易拉罐1個，氣球1個，鏡子1塊，激光筆1支。

[制作過程]1.將氣球開口端剪下約為1厘米；易拉罐兩端鋁片剪下，使之成為上下通透的圓柱體；選取1塊直徑為0.5厘米左右的鏡子碎片。

2. 將剪下開口端的氣球從易拉罐頂端向下套在罐體外，僅使橡膠在易拉罐底端留下直徑約為3厘米的圓形開口；將鏡子碎片粘貼在易拉罐上端橡皮膜中心。

3. 選取一個木板及木條制作兩個支架，將易拉罐和激光筆分別固定在支架上，整體裝置如圖2所示。

3 實驗裝置操作步驟

1.實驗前的準備

將易拉罐未綁有橡膠的一段貼近聲源，把激光筆射出的光打在小鏡片上，并讓入射角盡可能大，反射的光斑停留在一個較為寬敞的墻面上。

2.探究聲音的產生

隨著聲源開始發聲，學生可以通過觸摸橡膠上的小鏡片的震動及觀察墻面上的光斑也由靜止開始運動兩種現象，體會聲音是振動產生的。

3.探究聲音的響度

重復步驟1，引導學生觀察當出現不同響度的聲音時，墻面上光斑的最大振幅也不同。響度越大，振幅也越大。其原因就是聲音振動時帶動橡膠振動。

4.探究聲音的音調

重復步驟1，引導學生觀察當出現不同音調的聲音時，墻面上由激光形成的圖像不同。

4 在教學中的使用方法

1.可由此教具演示某段美妙的音樂的波形變化，創設物理情景，激發學生的學習興趣。

2.學生可自行發出do、re、mi、fa、 sol、la、si七個基本音級，觀察聲波波形的變化。

3.此教具可以結合投影儀等多媒體器件，進行演示實驗。

4.也可以人手一套，引導學生進行分組實驗。

5.還可以鼓勵學生自己動手，制作教具，并分析產生該現象的原因。

5 設計特色

1.實驗設計的最大亮點是實現了聲信號的可視化處理，打破了傳統的教與學形成的固定思維，巧妙地將看不見摸不著的聲信號轉化為可見、可測的光斑的運動。實驗設計更有助于學生觀察理解現象，同時也達到激發興趣、培養能力的目的。

2.本實驗裝置從聲音的產生，到聲音的響度、音調三個角度，逐步深入，更有助于培養學生分析問題、解決問題的能力。

3.實驗裝置具有操作簡單，攜帶方便，現象明顯且使用安全的特點。

4.實驗裝置可以結合多媒體器材進行演示實驗，又因其主要材料源于生活，成本低廉，可以進行分組實驗。體現了物理源于生活，回歸生活的本質。

5.也可引導鼓勵學生，自己動手制作教具，從而達到了寓教于樂的目的。

6 注意事項

由于實驗中用到了激光筆，使用時要注意引導學生正確操作，不要相互照射，以避免損傷學生的眼睛。

（欄目編輯 王柏廬）