师:同学们好,请准备好学习任务单,我们一起开始今天的学习。先来看一段视频,走进声音的世界。
(播放视频后)
师:刚才,你都听到哪些物体发出了声音呢?有奔涌的海浪、婴儿的欢笑、行驶的汽车、飞机、火车、摩托车,还有各种乐器发出的声音,这些声音对我们来说再熟悉不过了。那你们知道它们是怎么产生的,又是如何被我们听到的呢?下面我们通过实验来研究。现在,请同学们让身边的物体发声,可以用橡皮筋、琴弦、钢尺,也可以借助我们自己。请同学们观察、体验并总结这些发声物体有什么共同特点。先将橡皮筋固定在一个空牛奶盒上,开始实验,认真观察橡皮筋发声和不发声时的特点。
(学生实验后)
师:你观察到什么现象呢?
生:橡皮筋振动发出声音,用手捏住橡皮筋,振动停止,发声也停止。
师:很好,再让琴弦发出声音,你又观察到什么现象?
生:拨动琴弦,琴弦振动发出声音,用手按住发声的琴弦,振动停止,发声也停止。
师:我们再来观察钢尺的发声情况。
(学生实验后)
师:可以看到钢尺振动发出声音,振动停止,发声也停止。边说话边用手摸自己近前的喉头部分,能感知到什么?
生:发声的时候声带在振动。
师:通过上述实验,你有什么发现呢?
生:橡皮筋、琴弦、钢尺、声带这些物体在发声时,都在振动,振动停止,发声也停止。
师:其他发声的物体也有这个共同特点吗?我们继续研究。同学们,下面观看 2008 年北京奥运会开幕式上的击缶表演。
(播放击缶表演视频)
师:隆隆的鼓声,多么振奋人心啊!鼓声是由鼓面的振动产生的,演员在舞台上表演打鼓时,能观察到发声的鼓面在振动,用手轻轻触摸鼓面,也能感受到鼓面的振动。但是对于台下的观众来说,鼓面的振动比较微小,难以观察,能不能想想办法,让台下的观众也能观察到鼓面在振动呢?
生:我们可以在鼓面上撒一些纸屑。
师:很好,我们一起来试一试。
(往鼓面上撒碎纸屑,敲击鼓面)
师:你观察到什么现象?
生:可以看到纸屑被弹起,说明发声的鼓面在振动。
师:成功,同学们真棒!鼓面的微小振动转化为纸屑的明显跳动。这种将不易观察测量的量转换为容易观察测量的方法,在物理学中经常用到,我们把它叫做转换法。同学们再来看,这是一支音叉,敲击音叉,音叉振动发声,振动停止,发声也停止。音叉的振动更微小,更难以观察了。如何利用转换法观察发声音叉的振动呢?请同学们继续想办法。
生:我们可以利用水面,将发声的音叉轻轻接触水面。
师:很好,一起来试一试。
(用正发声的音叉接触水面)
师:你观察到什么现象呢?
生:发声的音叉轻轻接触水面,可以观察到水花四溅。
师:方案可行,真棒!还有别的方法吗?
生:可以用乒乓球。
师:那咱们再来试一试。
(敲击音叉,将音叉靠近乒乓球)
师:你观察到什么?
生:可以看到用发声音叉靠近竖直悬挂的静止乒乓球,乒乓球被弹开了。
师:音叉的微小振动转换为乒乓球明显的摆动,这也能说明发声的音叉在振动,特别好。大家看,在两个音箱里面摆放了几枚硬币,这些硬币能在音箱上跳舞,大家相信吗?播放音乐试一试。
(将硬币放在正在发声的音箱上)
师:发生了什么?
生:音箱在振动,硬币真的在跳舞。
师:它们为什么会跳舞呢?
生:原来是发声音箱的振动使这些硬币翩翩起舞。
师:通过大量实验可以表明,一切发声的物体都在振动,声音是由物体的振动产生的。你能举出一些生活当中声现象的实例,并说出其中的道理吗?请你来说。
生:老师,我认为蟋蟀发声是由翅膀振动产生的,这就是生活中声现象的一个实例。
师:挺好的。可以将发声体的振动记录下来,例如早期的机械唱片,将其表面进行放大,就可以看到一圈圈不规则的凹槽。当唱片转动时,唱针随着划过的凹槽振动,就这样把记录的声音重现出来了。还有吗?
生:青蛙的叫声是由鸣囊振动产生的,这也是日常生活中声现象的一个实例。
师:同学们说得真好。人们能听到声音通常与发声的物体有一段距离。那么声音如何由发声的物体传到远处呢?我们一起来做个实验。
(拿出玻璃罩,把正在发声的电铃放在玻璃罩内)
师:我们可以听到铃声。用真空泵将玻璃罩内的空气逐渐抽出,可以发现什么?
生:铃声逐渐变弱,最后几乎听不到声音了。
师:打开真空泵阀门,让空气逐渐进入玻璃罩内,又会怎样?
生:我们又能听到铃声了。
师:从实验中我们看到,玻璃罩内的空气越稀薄,铃声越弱,如果玻璃罩内的空气完全被抽出,也就是玻璃罩内为真空,我们将听不到声音。因此这个实验告诉我们什么?
生:真空不能传声。
师:很好,真空铃实验告诉我们,正是我们平时不太注意的空气传播了声音,如果没有空气,人们将无法正常交流。即声音可以在空气中传播,真空不能传声。在太空中,由于没有空气,宇航员们即使离得再近,也必须通过无线电波才能交流。声音如何在空气中传播呢?我们将以音叉的发声为例进行分析,把空气放大,直至看到空气的粒子为止。现在由其中一粒开始,当物体振动时,就会引起这个粒子前后振动。当第一个粒子向前振动的时候就会碰撞第二个粒子,第二个粒子也会振动。当第二个粒子向前振动的时候就会碰撞第三个粒子,这样连续下去,空气的粒子就产生了一连串的振动。就是这样,空气就能够把声音传开了。这个过程和水波相似,将水滴滴入平静的水面,在水面上就会形成一圈圈的水波,不断地向远处传播。声音在空气中是以波的形式传播的,我们把它称为声波。气体可以传声,那么液体和固体是否也能传声呢?请同学们根据生活经验来回答这个问题。
生:游泳的时候潜入水下依然可以听到岸上的声音,说明液体可以传声。
生:古代战争中,士兵时常利用伏地听声音的方法听几里外的马蹄声,这可以说明固体传声。
师:大家说得很好,下面我们将利用声的传播演示器,通过实验探究声音在气体、液体和固体中传播。
(介绍声传播演示器构造后,进行实验)
师:此时传声筒中的介质是空气,接通电源,我们能听到蜂鸣声。用橡胶软管和夹子密封住传声筒上方的抽气口,将传声筒下方的抽气口与抽气机相连。打开抽气机电源,将传声筒中的空气抽出,可以听到声音减弱。关闭抽气机电源后,可以发现几乎听不到声音。如果将桶中的空气抽尽,我们将完全听不到声音,这表明什么?
