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》中的實驗改進(jìn)
【摘 要】實驗是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，做好實驗，是科學(xué)研究的保障。實驗的選擇，一定要嚴(yán)格遵守科學(xué)性、真實性、嚴(yán)密性、可操作性，盡可能地把實驗做到操作簡單，現(xiàn)象明了，抓住主因，去除實驗中的非主要因素干擾。
對于探究規(guī)律性的實驗，應(yīng)該選擇多種情況下都能做的普適性實驗，要求在實驗中現(xiàn)象明顯、直觀，使整個實驗?zāi)苊黠@突出主要因素，盡可能直觀的說明研究的主要問題，得出科學(xué)結(jié)論，實驗是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，做好實驗，是科學(xué)研究的保障。實驗的選擇，一定要嚴(yán)格遵守科學(xué)性、真實性、嚴(yán)密性、可操作性，盡可能地把實驗做到操作簡單，現(xiàn)象明了，抓住主因，去除實驗中的非主要因素干擾。
實驗是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，做好實驗，是科學(xué)研究的保障。實驗的選擇，一定要嚴(yán)格遵守科學(xué)性、真實性、嚴(yán)密性、可操作性，盡可能地把實驗做到操作簡單，現(xiàn)象明了，抓住主因，去除實驗中的非主要因素干擾。
一、振動發(fā)聲
對于探究規(guī)律性的實驗，應(yīng)該選擇多種情況下都能做的普適性實驗，要求在實驗中現(xiàn)象明顯、直觀，使整個實驗?zāi)苊黠@突出主要因素，盡可能直觀的說明研究的主要問題，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)嶒灛F(xiàn)象中存在其他不明確干擾因素的，特別是對后面知識的學(xué)習(xí)容易引起誤導(dǎo)的實驗，由此，我對教材上“聲現(xiàn)象”這章的部分實驗，進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計。
我們知道，聲音是聽到卻看不到的，振動能看到卻聽不到，只有在看到振動的同時聽到聲音，才能說明振動發(fā)聲，所以書上就舉了一些特例，如：拉緊的橡皮筋，在彈動時，可以看到振動的同時聽到聲音;再如：用手壓緊尺子在桌子邊上，然后用手撥動尺子露在桌外的一端，也可以看到振動聽到聲音，但是，對于多數(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)聲時在振動的，那么怎樣才能讓多數(shù)情況下的發(fā)出聲音的振動清楚的顯示出來呢?由于振動發(fā)聲的特性決定了我們?nèi)四苈牭降穆曇粽駝臃秶h(yuǎn)遠(yuǎn)超過了能直接看到的振動范圍，所以要盡量多的看到發(fā)聲音體的振動，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。書上是舉了一個用乒乓球貼近發(fā)聲的音叉，看到乒乓球向旁邊跳動，證明發(fā)聲體音叉在振動，這個實驗中存在的不足是：乒乓球每次跳動的方向、幅度和快慢都有很大的隨意性，無準(zhǔn)確的規(guī)律，無法控制，對后面知識“聲音特性”一節(jié)的學(xué)習(xí)會造成一定的障礙。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規(guī)律的碰撞音叉，似乎音叉的震動也是無規(guī)律的，而事實是音叉的振動各個方面都是非常有規(guī)律的。為此，我改進(jìn)為在投影儀臺上放一盛水玻璃皿，敲擊音叉發(fā)聲后馬上插入水中一部分，在它的周圍會有大量小水珠迅速跳起，這就說明音叉在振動，投影儀把這個現(xiàn)象放大投影，看得更清楚。對于多數(shù)物體的敲擊發(fā)聲振動，如敲桌子，我把這個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，由于角度和距離的關(guān)系，光斑會在原位置上明顯出現(xiàn)振動，把被敲物體原來幾乎看不見的振動，放大轉(zhuǎn)換成光斑的大幅度振動。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。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)象來研究的研究方法稱之為放大法，很多實驗都用到了這種方法，典型的例子是證實萬有引力定律時用到的“卡文迪許扭秤”。
二、聲音的響度與振幅的關(guān)系
由于運用了放大法顯示振動發(fā)聲，那么在探究響度與什么因素有關(guān)的實驗中，我們只要改變上述實驗中的敲擊力度，使聲音變得更響，同時來觀察反射光斑偏離原來位置的大小幅度，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驗要先進(jìn)和簡單得多，因為在做敲擊音叉看乒乓球時，乒乓球每次彈起的幅度和方向都會由于彈回時接觸音叉的部位不同而不均勻地彈動，特別是用不同的力敲擊音叉以顯示不同的響度時，乒乓球第一下的震動幅度很大，很容易被理解為音叉對乒乓球的推動引起的，后面的振動彈起就很不均勻，使實驗現(xiàn)象存在隨意性和不準(zhǔn)確性，這就給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來困難，使實驗中的主要研究對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“振動發(fā)聲”實驗中的“盛水玻璃皿”或“小鏡子”反射的方法，來觀察光斑的變化，就不存在這樣的干擾。在任何物體表面，都會真實的反映振動的幅度和快慢。
三、頻率決定音調(diào)的高低
實驗的選擇，一定要嚴(yán)格遵守科學(xué)性、真實性、嚴(yán)密性、可操作性，盡可能地把實驗做到操作簡單，現(xiàn)象明了，抓住主因，去除實驗中的非主要因素干擾，突破教學(xué)難點，提高學(xué)習(xí)效率。
頻率決定音調(diào)這個知識點，一直是個教學(xué)難點，究竟是難在哪里呢?我認(rèn)為，主要是教材中所選的實驗不合適，難度過大，實驗中存在影響主要知識點學(xué)習(xí)的誤導(dǎo)干擾因素，影響了學(xué)生在實驗中，對主要知識點的突出理解，造成了對知識點的理解困擾，也就造成了學(xué)習(xí)難點。教材中的實驗，是利用一根一端被壓緊在桌面上，一端伸出桌面的鋼尺，“用力撥動探出來的一端聽聲音，然后改變鋼尺伸出桌面的長度，再次撥動，注意使鋼尺兩次的振動幅度大致相同。比較兩種情況下，鋼尺振動的快慢和發(fā)出的音調(diào)”。此實驗存在的缺陷：1.振動快慢很難看得清楚準(zhǔn)確，2.撥動方向，開始向上和向下結(jié)果大不相同，3.“兩次的振動幅度大致相同”，實驗中很難做到，因為鋼尺伸出長度發(fā)生變化，要使振動幅度大致相同，必須用不同大小的力量去撥動，而學(xué)生在做這個實驗時第一感覺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，引起知識性理解的錯誤，造成學(xué)習(xí)困難，所以這部分知識的學(xué)習(xí)經(jīng)常成為教學(xué)難點。教材中還建議使用發(fā)音齒輪，發(fā)音齒輪的各個齒輪轉(zhuǎn)動速度是相同的，因為齒數(shù)的不同來說明振動快慢的不同，而頻率不同恰是快慢的不同，所以讓學(xué)生在知識的理解上多了一個臺階，使思路繞了個彎，顯然對知識的理解會很困難，在發(fā)音齒輪的操作中，又因為很難選出的發(fā)出音調(diào)明顯不同的相同材料，我曾經(jīng)試過好多種材料，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，后來改成不同松緊的橡皮筋，音調(diào)能明顯感覺到，但振動快慢不同難以看出來，撥動梳子，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。后來改做示波器顯示，雖然圖像很清晰，也很說明問題，但畢竟是屏幕上顯示的，不是親自感受到的振動頻率決定音調(diào)，總感覺到不是那么直觀令人簡單地信服。其實這個知識點的關(guān)鍵是快慢與音調(diào)的關(guān)系，因為頻率這個詞對學(xué)生還是比較陌生的，應(yīng)該主要強調(diào)快慢，要讓學(xué)生明顯的看到快慢的不同，然后聽到音調(diào)的變化，在做了大量的試驗后，感覺用一根拉鏈拉直后，用不同的速度快速拉動，發(fā)出的音調(diào)不同，這個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，實驗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學(xué)習(xí)主要知識點的學(xué)習(xí)干擾，避免了次要因素對主要知識學(xué)習(xí)的誤導(dǎo)，解決了這部分知識教學(xué)的難點和學(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)實驗教材 《物理八年級上》
[2]人民教育出版社 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教材 《教師參考書物理八年級上》
(作者單位：山東省青島市第五十六中學(xué))
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