“聲現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中存在的問題及對(duì)策

庚王申

【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué);“聲現(xiàn)象”;實(shí)驗(yàn);存

在問題;策略

【中圖分類號(hào)】 G633.7

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 1004—0463（2015）

04—0122—01

一、存在的問題

（一）“聲音”與“振動(dòng)”關(guān)系的直觀實(shí)驗(yàn)存在的問題

課本上列舉了一個(gè)用乒乓球貼近發(fā)聲的音叉的例子，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)是非常有規(guī)律的。

（二）聲音的“響度”與“振幅”關(guān)系實(shí)驗(yàn)存在的問題

教材中為了測(cè)定聲音的“響度”與“振幅”的關(guān)系，設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：敲音叉看懸吊的乒乓球彈開幅度的大小。這個(gè)實(shí)驗(yàn)存在的不足是：敲擊音叉時(shí)，發(fā)現(xiàn)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)，乒乓球第一下的振動(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)彈起也很不均勻，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，難以準(zhǔn)確而順利地得出結(jié)論。

（三）“頻率”決定“音調(diào)”高低實(shí)驗(yàn)存在的問題

教材上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是：將一根鋼尺一端壓緊在桌面上，一端伸出桌面，用力撥動(dòng)伸出來(lái)的一端聽聲音。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)存在的不足是：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.實(shí)驗(yàn)中很難做到“兩次的振動(dòng)幅度大致相同”，因?yàn)殇摮呱斐龅拈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)第一感覺是其所用力量的大小，這必然會(huì)使學(xué)生誤認(rèn)為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。

二、對(duì)策

（一）借鑒 “卡文迪許扭秤”的思路解決發(fā)聲與振動(dòng)的關(guān)系

物理學(xué)中，把這種將微小的變化現(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”。筆者利用“卡文迪許扭秤”的思路將課本上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。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，在它的周圍迅速會(huì)有大量小水珠跳起，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，筆者把這個(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面上的光斑。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)幾乎看不見的的振動(dòng)，放大轉(zhuǎn)換成光斑的大幅度振動(dòng)。

（二）開拓實(shí)驗(yàn)思路解決聲音與振幅的直觀觀察關(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，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，就很明顯地觀察到：響度越響振幅就越大。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，則就不存在這樣的干擾。在任何物體表面，都會(huì)真實(shí)地反映振動(dòng)的幅度和快慢。

（三）用簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法解決頻率與音調(diào)的直觀關(guān)系

頻率這個(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，要明顯地讓學(xué)生看到快慢的不同，然后聽到音調(diào)的變化。在做了大量的實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生用不同的速度快速拉動(dòng)拉鏈，并注意聽拉拉鏈的速度不同時(shí)，拉鏈發(fā)出的音也不同。這個(gè)做法可以完全避免用力大小影響音調(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。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)，突破了教學(xué)的難點(diǎn)，突出了教學(xué)的重點(diǎn)。

編輯：謝穎麗