對“認識聲現(xiàn)象”實驗教具的創(chuàng)新與改進

付鴻 張迪

摘 要：“認識聲現(xiàn)象”這節(jié)課，是激發(fā)學生學習物理的興趣與信心的好章節(jié)，教師通過演示實驗可以展現(xiàn)物理學科的魅力與趣味，同時又能加深學生對知識的理解，提高課堂教學效率，促進學生成長。因此，提出一個創(chuàng)新性實驗。此外，又對教材中的一個演示實驗提出了兩種改進方法，改進后的實驗不但現(xiàn)象明顯、操作方便，而且還體現(xiàn)了物理與生活的密切聯(lián)系。

關鍵詞：認識聲現(xiàn)象；實驗；教具；創(chuàng)新

“認識聲現(xiàn)象”選自教科版八年級物理上冊第三章“聲”第1節(jié)，這節(jié)課的內(nèi)容非常貼近學生的生活，通過師生的雙邊活動，可以激發(fā)學生對自然現(xiàn)象與生活中的物理道理的探索欲望。但在實際教學中發(fā)現(xiàn)，相關的演示實驗還存在一定的不足之處。為此，我提出一個創(chuàng)新實驗并對課本中的一個演示實驗提出了兩種改進方法，旨在提高學生學習物理的熱情，加深對知識的理解，促進學生的成長。

一、探究聲音產(chǎn)生原因?qū)嶒灥膭?chuàng)新

在學習“認識聲現(xiàn)象”這節(jié)課時，學生通過自主探究，利用身邊的刻度尺、塑料袋、橡皮筋等物品發(fā)出聲音，初步得出了聲音是由于物體振動產(chǎn)生的這種猜想。為了驗證這個猜想的正確性，大部分的教師都會利用音叉同時借助乒乓球來進行演示實驗（篇幅所限，圖略）。即用未發(fā)聲的音叉輕輕貼近懸掛的靜止的乒乓球，觀察到乒乓球不動。當在遠處敲擊音叉后，再讓它輕輕貼近乒乓球，通過乒乓球被彈起的現(xiàn)象，說明發(fā)聲的音叉在振動。

但在實際教學中，我們發(fā)現(xiàn)該實驗有時存在一些不足：①將在遠處敲擊的音叉輕輕貼近乒乓球時，有時音叉沒有好好貼準乒乓球，比如貼到了乒乓球側(cè)面的一小部分，乒乓球的振動不是很明顯。②課堂上不是所有的學生都能清晰地看到乒乓球被彈起的現(xiàn)象，在后排或者左右兩側(cè)的同學經(jīng)常會說沒看到，實驗效果不是特別理想。

實驗是物理課的魅力所在。在物理實驗過程中，學生的學習興趣得到激發(fā)，實踐能力、分析能力、思維能力得到提高。因此，我們要重視每一個物理實驗。鑒于該實驗的不足，我利用生活中一些常見的物品自制教具對聲音的產(chǎn)生實驗進行了創(chuàng)新。實驗新穎生動，現(xiàn)象直觀明顯，非常便于學生觀察，同時也有利于激發(fā)學生的學習熱情，達到了良好的教學效果。具體內(nèi)容如下：

①所需器材：電源、音響、音樂播放器（如手機）、氣球薄膜、小鏡片、激光筆、小紙盒、膠帶等。

②制作過程：在音響上面蒙一層氣球薄膜，并在薄膜中央貼一塊可以反光的小鏡片。

③設計意圖：讓固定好的激光筆發(fā)射激光去照射音響上的小鏡片，激光反射到墻面上會形成光斑。如果音響發(fā)聲時在振動，那音響的振動會使膜內(nèi)的空氣振動，引起貼有鏡片的薄膜也發(fā)生振動，從而就會使反射的光斑舞動起來。在課堂上演示該實驗，學生會觀察到光斑舞動的實驗現(xiàn)象，此時讓學生對此現(xiàn)象進行解釋，進而得出發(fā)聲的音響真的在振動的結(jié)論。

④操作步驟：a.將激光筆用膠帶固定在小紙盒上，讓固定好的激光筆對準音響上的小鏡片，使激光筆射出的激光經(jīng)小鏡片反射到教室的白墻上，形成光斑。b.將音響接通電源，同時與音樂播放器（如手機）連接，播放手機中的音樂，音響就會發(fā)出聲音，此時注意觀察白墻上光斑的變化；停止播放音樂，再觀察白墻上光斑的變化（篇幅所限，圖略）。

⑤現(xiàn)象與結(jié)論：播放音樂時，音響正在發(fā)聲，光斑明顯舞動了起來；停止播放音樂時，音響發(fā)聲停止，光斑的舞動也隨即停止，由此得出了音響發(fā)出聲音時在振動，聲音是由物體振動產(chǎn)生的結(jié)論。

⑥該創(chuàng)新實驗的優(yōu)點：通過這一實驗，我們將音響不易察覺的振動轉(zhuǎn)換為激光明顯舞動，班級所有的學生在用耳聽音樂的同時也都能用眼直觀地看到光斑舞動。該實驗現(xiàn)象更加直觀、生動，為學生展現(xiàn)了物理世界的神奇與美妙，有利于激發(fā)學生學習物理的興趣。此外，該實驗中還滲透了“轉(zhuǎn)換”與“放大”的科學研究方法，學生通過物理實驗不但掌握了知識、方法，而且培養(yǎng)了思考問題、解決問題的能力，綜合素質(zhì)得到了全面提高。

二、演示聲音傳播需要介質(zhì)實驗的改進

“認識聲現(xiàn)象”這節(jié)課，是激發(fā)學生學習物理的興趣與信心的好章節(jié)，教師通過演示實驗可以展現(xiàn)物理學科的魅力與趣味，同時又能加深學生對知識的理解，提高課堂教學的效率。學習“認識聲現(xiàn)象”這節(jié)課時，教材中的演示實驗是把一個電鈴放入扣在抽氣盤上的玻璃鐘罩內(nèi)，通電后我們可以聽到電鈴發(fā)出的聲音。然后用抽氣機從鐘罩內(nèi)往外抽氣，此時注意聲音的變化；停止抽氣，讓空氣重新進入玻璃鐘罩內(nèi)，再次注意聽到的鈴聲會怎么變化（篇幅所限，圖略）。

在實際教學中發(fā)現(xiàn)，由于一些偏遠學校的實驗儀器設備并不完善，存在種類不全、數(shù)量不足等問題，所以無法演示該實驗。而有實驗條件的學校也很少演示，主要原因在于該實驗存在一些不足之處：①抽氣泵比較笨重，操作上不太方便，而且耗時過長。②抽氣盤的密封效果不是很好。

鑒于該實驗的不足，我利用生活中的一些物品自制教具對該實驗進行了改進，重點介紹兩種改進方法。

方法一：

①所需器材：2個外徑為7.5cm的拔罐器、真空抽氣槍、MP3、銅絲、凡士林油等。

②設計意圖：密封罐體內(nèi)存在一定體積的空氣，空氣可以傳播聲音，用真空抽氣槍向外抽取罐內(nèi)的空氣，隨著空氣密度的逐漸減小，音樂的聲音也逐漸減弱。由此推理，在完全真空的情況下，將聽不到音樂聲，進而說明真空不能傳聲，聲音的傳播需要介質(zhì)。

③操作步驟：a.先用銅絲將MP3固定在罐體內(nèi)的密封膠堵上（可以避免MP3接觸罐體內(nèi)壁而引起固體傳聲），然后播放MP3中的音樂并且將音量調(diào)至最大，接著在兩個拔罐器罐口的邊緣涂抹凡士林油，將兩個拔罐器罐口對齊密封，此時可以清晰地聽到悅耳的音樂聲。b.將真空抽氣槍與一端拔罐器的抽氣口相連，然后不斷地向外抽氣，注意音樂聲的變化情況；最后慢慢提起罐體上方的放氣閥桿，注意此時音樂聲又是如何變化的（篇幅所限，圖略）。

④實驗現(xiàn)象：隨著氣體的不斷抽出，罐體內(nèi)的空氣逐漸減少，明顯可以聽到音樂的聲音在逐漸減弱，再迅速地抽幾次，聲音變得越來越小；提起罐體上方的放氣閥桿后，空氣漸漸涌入罐體內(nèi)，音樂聲又逐漸變大了。

方法二：

①所需器材：1個50cm×70cm的真空壓縮袋、滑片、單管真空泵、椅墊、MP3等。

②設計意圖同方法一。

③操作步驟：a. 將椅墊平整地放在壓縮袋內(nèi)，把MP3放在椅墊上，然后播放MP3中的音樂并且將音量調(diào)至最大，接著裝上滑片，從壓縮袋的一端用手壓住滑片拉鏈緩慢而輕巧地拉向拉鎖另一端，此時可以清晰地聽到音樂聲。b. 打開壓縮袋上的氣嘴蓋，將單管真空泵對準壓縮袋的氣嘴口，旋緊螺紋接口，托住單管柄往上拉，不斷地向外抽氣，注意音樂聲的變化情況；最后慢慢把袋子的拉鏈口掀開，注意此時音樂聲又是如何變化的（篇幅所限，圖略）。

④實驗現(xiàn)象：隨著壓縮袋內(nèi)的空氣逐漸減少，可以明顯聽到音樂聲在逐漸減弱，再快速抽幾次，音樂聲變得越來越小；把袋子的拉鏈口慢慢掀開后，空氣漸漸進入袋內(nèi)，音樂聲又逐漸變大了。

由這兩個改進實驗的現(xiàn)象進行推理可知：在完全真空的情況下，音樂聲將消失，從而得出真空不能傳聲，聲音的傳播需要介質(zhì)的結(jié)論。

用這兩種方法改進后實驗的優(yōu)點：用生活中的物品來演示實驗，激發(fā)了學生的學習興趣，體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念；此外改進后的實驗裝置結(jié)構簡單、操作方便、節(jié)省時間、并且效果明顯，不但給學生帶來了新鮮感，而且有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

總結(jié)：“認識聲現(xiàn)象”這節(jié)課，是激發(fā)學生學習物理的興趣與信心的好章節(jié)，教師通過演示實驗可以展現(xiàn)物理學科的魅力與趣味，同時又能加深學生對知識的理解，提高課堂教學的效率。因此，本文提出一個創(chuàng)新性實驗。此外，又對教材中的一個演示實驗提出了兩種改進方法，改進后的實驗不但現(xiàn)象明顯、操作方便，而且還體現(xiàn)了物理與生活的密切聯(lián)系。而以上創(chuàng)新與改進實驗的材料，都源于生活中的常見物品，實驗裝置易于制作，實驗現(xiàn)象直觀明顯，有利于激發(fā)學生的好奇心與求知欲，同時還能加深學生對知識的理解，從而達到了優(yōu)化課堂教學，提高課堂效率的目的。

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（哈爾濱師范大學）