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对“探究音调和频率的关系”演示实验的改进建议

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翻新时间:2022-07-28

对“探究音调和频率的关系”演示实验的改进建议

对“探究音调和频率的关系”演示实验的改进建议

实验是中学物理课程的关键环节,实验的直观性,将直接影响学生对相关内容的理解。教材上给出的演示实验是学校进行实验的根本参考标准。例如,教材上关于音调的演示实验是拨动钢尺,笔者觉得不够直观,如果老师不给予足够的解说,学生很容易得出错误的结论。这就需要执教者发散思维,从生活中取材,采用更加直观的演示实验来激发学生参与和探究的兴趣。 这个演示实验的器材是学生的身边之物,易引起学生的操作兴趣,但是笔者认为此实验现象不明显,存在以下几处不足:

1、按紧钢尺时,钢尺发出的声音是很小,几乎听不见,如果不按紧听到的声音是钢尺打击桌面发出的声音,并非钢尺发出的声音。

2、音调的选择范围较小,音 调差异不明显。

3、此实验不是一个直接性关系的实验,是通过改变尺子的长度达到改变频率。如果不加以引导提示,确定就是观察尺子振动快慢和听音调,学生容易得出结论:尺子越长。音调越低,认为音调最根本的是跟尺子长短有关而不是跟频率直接相关。所以在有的习题里面学生就容易写出此类不确切的答案。

4、人眼的视觉暂留的时间是0.05-0.2秒,但是人要听到声音频率必须大于20HZ,也就是说每振动一次的时间最多是0.02秒。钢尺振动的时间小于视觉暂留的时间,学生看到钢尺振动大部分是连续的,振动越快反而感觉像没振动一样。因而容易得出错误的结论:尺子伸出桌面越长,振动越快,音调越低。

笔者在两年的教学中,每每讲到这一部分的知识时总有很多学生得出这一结论:尺子伸出桌面越长,振动越快,音调越低。对此,笔者都要反复解说,对学生的错误结论进行纠正,交流后发现科组内其他老师也有同样的困惑。

经过反复思考和实践,笔者认为可采用以下几种方法对上述实验进行补充。以期取得更好的效果。

方法一:用琴弦代替钢尺,实验装置如图2,用手指拨动琴弦可发出悦耳的声音,学生的兴趣马上被调动起来。教师用手指按住琴弦,改变发声体的长度,此时琴弦的声音洪亮、变化明湿,学生听得十分清楚。随着发声的琴弦变短,音调叫显升高。教师可请几位同学亲自动手操作。感受其中的变化。最后,可以用无线话筒拾取声音输入电脑,用虚拟示波器软件配合电脑输出波形图,在屏幕上就可以得到明显的波形图,弦越长。音调越低,图像分布越疏,说明振动的频率越低,如图3、图4所示。通过计算机的辅助实验,使实验的效果明显得多。此实验增强了学生的动手能力,同时加强了学生对波形图的理解。

方法二:准备几根长约60至70厘米的有皱褶的软塑料管。可选取几种管径相同但皱褶间隔不同的塑料管。演示操作十分简单,可让学生在教师的指导下完成:用手握住塑料管的一端。使管子在空中较快地旋转,就会发出悦耳的声音,旋转的速度不同,发出声音的音调也就不同,塑料管旋转得越快,由于发声的频率增大,发出的音调越高。演示时稍改变其旋转速度,就会发现发声的音调不同,且整个教室均可很清晰听到、看到,效果非常明显。在塑料管旋转时,因为旋转端快速运动使之气压减小,空气从手握的管端流向旋转端,从而发生振动,其振动频率南管子皱褶的间隔及空气的流速决定。

方法三:用发音齿轮演示。如图5所示,发音齿轮的中轴上附有三个齿轮片分别是40齿、60齿、80齿。以一定的速度转动中轴,分别用纸片接触三个齿轮片,就会清楚的听到三次不同的声音,纸片划过40齿齿轮片时声音音调最低,纸片划过80齿齿轮片时声音音调最高。图6所示的发音齿轮原理和图5所示发音齿轮一样。 上述几种实验方法新颖有趣,操作起来简单方便,现象明显。在实际教学中,教师可根据具体情况选取其中的一些方法对教材中的实验进行补充。以上是笔者对此演示实验的一些改进建议,不当之处恳请同行批评指正。

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