物理課外實踐活動初探

陳中謙

摘要：2014年3月，教育部發布《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》，提出了“核心素養”這一重要概念，要求將研制與構建學生核心素養體系作為推進課程改革深化發展的關鍵環節。一時間，“核心素養”成為社會、學校和媒體熱議的話題。發展學生核心素養應注重加強學生知識的內涵學習、探究方法的學習，培養問題意識、提升學科思維能力和解決實際問題的能力。本文嘗試在日常教學中，將培養學生的核心素養與初中物理學科的實踐活動結合在一起，摸索建設出具有學校特色的課程體系。

關鍵詞：高腳杯發聲;聲音分析儀;頻率;水深度

前言

物理課程標準提倡注重科學探究，提倡教學方式多樣化。在教學中，應注重采用探究式的教學方法，讓學生經歷科學探究過程，學習科學研究方法，培養其探索精神、實踐能力以及創新意識等。同時，應提倡教學方式多樣化，鼓勵將信息技術融于物理教學。本文通過制作水杯琴這一趣味實驗，在教學過程中鼓勵與引導學生進行實驗探究。

水杯琴實驗的原理：通過沾水的手摩擦高腳杯的杯口，使其發生振動，在杯內產生了駐波而發聲。初步研究發現當杯內水柱高度不同，發出的聲音音調不同，為得到更為準確的結論，我們設定當杯內水柱每升高0.50cm時（從0.00cm開始），用音調測量儀測一次杯子發聲的音調（頻率）。

1.研究方法與器材

本實驗采用控制變量法，實驗用到的器材有DELI牌高腳杯一個、鋼尺一把（分度值為0.1cm）、鐵架臺一個、智能手機（聲音分析儀）一個、水、燒杯一個、膠頭滴管一只。聲音的產生是由于物體的振動[1]。實驗通過用沾水的手摩擦高腳杯的杯口，使其發生振動，在杯內產生了駐波而發聲。初步研究發現當杯內水柱高度不同，發出的聲音音調一般不同。

2.研究過程

（1） 高腳杯發聲時發聲體的確定。摩擦高腳杯發聲，其發聲物可能有：高腳杯振動發聲;杯內水振動發聲;杯和水共同振動發聲。對于發聲體的上述3 種可能，研究采用下列實驗進行確定： ①我們將高腳杯裝部分水，然后用沾水的手摩擦高腳杯并發出聲音;將高腳杯內水全部倒出，然后用沾水的手摩擦高腳杯，高腳杯仍能夠發出聲音。我們可以確定發聲體肯定包含高腳杯振動。②相同的高腳杯在摩擦過程中，隨著杯內水量的變化，其發出聲音的音調不同，可以確定摩擦高腳杯發聲，其發聲體是由高腳杯與水共同振動產生的。

（2）具體研究過程

①把剛尺豎直固定在鐵架臺上，把DELI高腳杯移到剛尺旁邊。把手機固定在高腳杯旁邊，利用手機軟件聲音分析儀測音調。

②用膠頭滴管逐漸把燒杯中的水加入到高腳杯中，其中杯子裝水的起始點是9.50cm。我們設定當杯內水柱每升高0.50cm時（從0.00cm開始），然后用沾水的手摩擦高腳杯的杯口，用音調測量儀測一次杯子發聲的音調（頻率）。

③記錄并處理數據。為得到準確數據，我們重復三次實驗。

3.研究結論

（1）當杯內水柱為0-3cm時，高腳杯發出聲音音調無明顯變化，頻率約為1246Hz。

（2）當杯內水柱大于3cm時，高腳杯發出聲音音調隨著水柱的升高而降低，杯內水柱越高音調降低越明顯，最后音調降低到690Hz左右。

（3）用沾水的手摩擦高腳杯的杯口，高腳杯發聲的音調在690-1250Hz之間。

（4）水深為10cm，音符為do，9cm為re，8cm為mi，7cm為fa，6cm為sol，5cm為la，4cm為si，1.5cm為高音do。

4.成果與結論

學生活動心得體會：通過本次科學探究，我懂得了高腳杯發聲的原理，學會了如何科學的設計實驗探究問題。第一步是有問題（有疑問）、然后進行探討、探討之后進行設計實驗、進行實驗、記錄數據、分析數據、得出結論、總結交流。在實驗中我的動手能力得到了提升，思考能力得到了發展。相信我們的實驗能讓更多的人感受科學，喜歡科學，一起探究世界的奧秘。我發現做一件事很容易，但把一件事做好并堅持到底是很艱難的，不是三言兩語，動動嘴皮子就可以完成的。陳老師說，方法總是比困難多，只有不畏艱辛敢于挑戰，不斷解決遇到的問題，積極思考才能在實驗中收獲成功。實驗是如此，學習與生活亦是如此，持之以恒是成功的秘訣。

從生活走向物理，從物理走向社會[2]。貼近學生生活，符合學生認知特點，激發并保持學生的學習興趣，讓學生通過學習和探索掌握物理學的基礎知識與基本技能，并能將其運用于生活、生產實際，為以后的學習、生活和工作打下基礎。所以我們取相同的高腳杯多個 ，排成一排 ，杯中灌入不同體積的水， 用手摩擦杯口， 就可以發出“ do 、 re 、mi 、fa 、sol 、…”的聲音，這樣就構成了具有另一種特色的摩擦樂器：“高腳杯琴”。將此研究應用于課堂，將大大增加物理學習的樂趣，提高學生們學習物理的興趣。

參考文獻：

[1]彭前程.義務教育教科書物理八年級上冊[M]北京.人民教育出版社2012.6.1-28.

[2]義務教育物理課程標準（2011版）.