初二物理聲現(xiàn)象科技論文(2)
初二物理聲現(xiàn)象科技論文篇二
《聲現(xiàn)象》中的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
【摘 要】實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，做好實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)研究的保障。實(shí)驗(yàn)的選擇，一定要嚴(yán)格遵守科學(xué)性、真實(shí)性、嚴(yán)密性、可操作性，盡可能地把實(shí)驗(yàn)做到操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明了，抓住主因，去除實(shí)驗(yàn)中的非主要因素干擾。
對(duì)于探究規(guī)律性的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選擇多種情況下都能做的普適性實(shí)驗(yàn)，要求在實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象明顯、直觀，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苊黠@突出主要因素，盡可能直觀的說(shuō)明研究的主要問(wèn)題，得出科學(xué)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，做好實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)研究的保障。實(shí)驗(yàn)的選擇，一定要嚴(yán)格遵守科學(xué)性、真實(shí)性、嚴(yán)密性、可操作性，盡可能地把實(shí)驗(yàn)做到操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明了，抓住主因，去除實(shí)驗(yàn)中的非主要因素干擾。
實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，做好實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)研究的保障。實(shí)驗(yàn)的選擇，一定要嚴(yán)格遵守科學(xué)性、真實(shí)性、嚴(yán)密性、可操作性，盡可能地把實(shí)驗(yàn)做到操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明了，抓住主因，去除實(shí)驗(yàn)中的非主要因素干擾。
一、振動(dòng)發(fā)聲
對(duì)于探究規(guī)律性的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選擇多種情況下都能做的普適性實(shí)驗(yàn)，要求在實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象明顯、直觀，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苊黠@突出主要因素，盡可能直觀的說(shuō)明研究的主要問(wèn)題，得出科學(xué)結(jié)論，決不能選擇一些只能反映片面局部的現(xiàn)象規(guī)律或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象中存在其他不明確干擾因素的，特別是對(duì)后面知識(shí)的學(xué)習(xí)容易引起誤導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)，由此，我對(duì)教材上“聲現(xiàn)象”這章的部分實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。
我們知道，聲音是聽(tīng)到卻看不到的，振動(dòng)能看到卻聽(tīng)不到，只有在看到振動(dòng)的同時(shí)聽(tīng)到聲音，才能說(shuō)明振動(dòng)發(fā)聲，所以書上就舉了一些特例，如：拉緊的橡皮筋，在彈動(dòng)時(shí)，可以看到振動(dòng)的同時(shí)聽(tīng)到聲音;再如：用手壓緊尺子在桌子邊上，然后用手撥動(dòng)尺子露在桌外的一端，也可以看到振動(dòng)聽(tīng)到聲音，但是，對(duì)于多數(shù)的發(fā)聲體，如敲擊或碰撞物體所發(fā)出的聲音，多數(shù)是看不清發(fā)聲時(shí)在振動(dòng)的，那么怎樣才能讓多數(shù)情況下的發(fā)出聲音的振動(dòng)清楚的顯示出來(lái)呢?由于振動(dòng)發(fā)聲的特性決定了我們?nèi)四苈?tīng)到的聲音振動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了能直接看到的振動(dòng)范圍，所以要盡量多的看到發(fā)聲音體的振動(dòng)，就要借助轉(zhuǎn)換法，轉(zhuǎn)換成我們能清楚明了的看到的隨著振動(dòng)發(fā)聲一起發(fā)生的有相互作用的某一現(xiàn)象。書上是舉了一個(gè)用乒乓球貼近發(fā)聲的音叉，看到乒乓球向旁邊跳動(dòng)，證明發(fā)聲體音叉在振動(dòng)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)中存在的不足是：乒乓球每次跳動(dòng)的方向、幅度和快慢都有很大的隨意性，無(wú)準(zhǔn)確的規(guī)律，無(wú)法控制，對(duì)后面知識(shí)“聲音特性”一節(jié)的學(xué)習(xí)會(huì)造成一定的障礙。如：學(xué)生看到的是乒乓球方向不一、振幅不一和快慢不一的無(wú)規(guī)律的碰撞音叉，似乎音叉的震動(dòng)也是無(wú)規(guī)律的，而事實(shí)是音叉的振動(dòng)各個(gè)方面都是非常有規(guī)律的。為此，我改進(jìn)為在投影儀臺(tái)上放一盛水玻璃皿，敲擊音叉發(fā)聲后馬上插入水中一部分，在它的周圍會(huì)有大量小水珠迅速跳起，這就說(shuō)明音叉在振動(dòng)，投影儀把這個(gè)現(xiàn)象放大投影，看得更清楚。對(duì)于多數(shù)物體的敲擊發(fā)聲振動(dòng)，如敲桌子，我把這個(gè)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上的光斑，當(dāng)敲擊時(shí)，由于角度和距離的關(guān)系，光斑會(huì)在原位置上明顯出現(xiàn)振動(dòng)，把被敲物體原來(lái)幾乎看不見(jiàn)的振動(dòng)，放大轉(zhuǎn)換成光斑的大幅度振動(dòng)。還可以把玻璃皿換成一面小鏡子，以更方便貼在豎直方向的物體表面上顯示振動(dòng)。物理學(xué)里，把這種把微小的變化現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成與之相互作用的其他的較大的變化現(xiàn)象來(lái)研究的研究方法稱之為放大法，很多實(shí)驗(yàn)都用到了這種方法，典型的例子是證實(shí)萬(wàn)有引力定律時(shí)用到的“卡文迪許扭秤”。
二、聲音的響度與振幅的關(guān)系
由于運(yùn)用了放大法顯示振動(dòng)發(fā)聲，那么在探究響度與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，我們只要改變上述實(shí)驗(yàn)中的敲擊力度，使聲音變得更響，同時(shí)來(lái)觀察反射光斑偏離原來(lái)位置的大小幅度，就很明顯的觀察到：響度越響振幅就越大。這比教材中用敲音叉看懸吊的乒乓球彈開幅度大小的實(shí)驗(yàn)要先進(jìn)和簡(jiǎn)單得多，因?yàn)樵谧銮脫粢舨婵雌古仪驎r(shí)，乒乓球每次彈起的幅度和方向都會(huì)由于彈回時(shí)接觸音叉的部位不同而不均勻地彈動(dòng)，特別是用不同的力敲擊音叉以顯示不同的響度時(shí)，乒乓球第一下的震動(dòng)幅度很大，很容易被理解為音叉對(duì)乒乓球的推動(dòng)引起的，后面的振動(dòng)彈起就很不均勻，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象存在隨意性和不準(zhǔn)確性，這就給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)困難，使實(shí)驗(yàn)中的主要研究對(duì)象受到干擾而存在一定的疑惑，難以順暢的得出科學(xué)結(jié)論。而使用我們前面“振動(dòng)發(fā)聲”實(shí)驗(yàn)中的“盛水玻璃皿”或“小鏡子”反射的方法，來(lái)觀察光斑的變化，就不存在這樣的干擾。在任何物體表面，都會(huì)真實(shí)的反映振動(dòng)的幅度和快慢。
三、頻率決定音調(diào)的高低
實(shí)驗(yàn)的選擇，一定要嚴(yán)格遵守科學(xué)性、真實(shí)性、嚴(yán)密性、可操作性，盡可能地把實(shí)驗(yàn)做到操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明了，抓住主因，去除實(shí)驗(yàn)中的非主要因素干擾，突破教學(xué)難點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率。
頻率決定音調(diào)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，一直是個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，究竟是難在哪里呢?我認(rèn)為，主要是教材中所選的實(shí)驗(yàn)不合適，難度過(guò)大，實(shí)驗(yàn)中存在影響主要知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的誤導(dǎo)干擾因素，影響了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，對(duì)主要知識(shí)點(diǎn)的突出理解，造成了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解困擾，也就造成了學(xué)習(xí)難點(diǎn)。教材中的實(shí)驗(yàn)，是利用一根一端被壓緊在桌面上，一端伸出桌面的鋼尺，“用力撥動(dòng)探出來(lái)的一端聽(tīng)聲音，然后改變鋼尺伸出桌面的長(zhǎng)度，再次撥動(dòng)，注意使鋼尺兩次的振動(dòng)幅度大致相同。比較兩種情況下，鋼尺振動(dòng)的快慢和發(fā)出的音調(diào)”。此實(shí)驗(yàn)存在的缺陷：1.振動(dòng)快慢很難看得清楚準(zhǔn)確，2.撥動(dòng)方向，開始向上和向下結(jié)果大不相同，3.“兩次的振動(dòng)幅度大致相同”，實(shí)驗(yàn)中很難做到，因?yàn)殇摮呱斐鲩L(zhǎng)度發(fā)生變化，要使振動(dòng)幅度大致相同，必須用不同大小的力量去撥動(dòng)，而學(xué)生在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)第一感覺(jué)是其所用的力的大小，這必然誤導(dǎo)了是力的大小決定了音調(diào)的高低，引起知識(shí)性理解的錯(cuò)誤，造成學(xué)習(xí)困難，所以這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)經(jīng)常成為教學(xué)難點(diǎn)。教材中還建議使用發(fā)音齒輪，發(fā)音齒輪的各個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度是相同的，因?yàn)辇X數(shù)的不同來(lái)說(shuō)明振動(dòng)快慢的不同，而頻率不同恰是快慢的不同，所以讓學(xué)生在知識(shí)的理解上多了一個(gè)臺(tái)階，使思路繞了個(gè)彎，顯然對(duì)知識(shí)的理解會(huì)很困難，在發(fā)音齒輪的操作中，又因?yàn)楹茈y選出的發(fā)出音調(diào)明顯不同的相同材料，我曾經(jīng)試過(guò)好多種材料，在多種轉(zhuǎn)速的情況下發(fā)出音調(diào)明顯不同，包括相同的材料在同一齒輪上的不同角度，要達(dá)到預(yù)想的效果很難，都不是很理想，后來(lái)改成不同松緊的橡皮筋，音調(diào)能明顯感覺(jué)到，但振動(dòng)快慢不同難以看出來(lái)，撥動(dòng)梳子，也是存在力度的不同影響音調(diào)的因素，難以突出快慢的因素。后來(lái)改做示波器顯示，雖然圖像很清晰，也很說(shuō)明問(wèn)題，但畢竟是屏幕上顯示的，不是親自感受到的振動(dòng)頻率決定音調(diào)，總感覺(jué)到不是那么直觀令人簡(jiǎn)單地信服。其實(shí)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)鍵是快慢與音調(diào)的關(guān)系，因?yàn)轭l率這個(gè)詞對(duì)學(xué)生還是比較陌生的，應(yīng)該主要強(qiáng)調(diào)快慢，要讓學(xué)生明顯的看到快慢的不同，然后聽(tīng)到音調(diào)的變化，在做了大量的試驗(yàn)后，感覺(jué)用一根拉鏈拉直后，用不同的速度快速拉動(dòng)，發(fā)出的音調(diào)不同，這個(gè)做法就完全避免了用力大小影響音調(diào)的誤導(dǎo)，不存在用力大小因素，實(shí)驗(yàn)中也排除了其他干擾因素，只剩下快慢與音調(diào)的關(guān)系了，非常明了地突出了音調(diào)與快慢的關(guān)系，然后再交代一下快慢用頻率表示，這樣，就徹底解決了非主要因素對(duì)學(xué)習(xí)主要知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)干擾，避免了次要因素對(duì)主要知識(shí)學(xué)習(xí)的誤導(dǎo)，解決了這部分知識(shí)教學(xué)的難點(diǎn)和學(xué)習(xí)困難。
【參考文獻(xiàn)】
[1]人民教育出版社 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材 《物理八年級(jí)上》
[2]人民教育出版社 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材 《教師參考書物理八年級(jí)上》
(作者單位：山東省青島市第五十六中學(xué))
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