物理課外實踐活動初探

陳中謙

摘要：2014年3月，教育部發(fā)布《關(guān)于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務(wù)的意見》，提出了“核心素養(yǎng)”這一重要概念，要求將研制與構(gòu)建學(xué)生核心素養(yǎng)體系作為推進課程改革深化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一時間，“核心素養(yǎng)”成為社會、學(xué)校和媒體熱議的話題。發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)應(yīng)注重加強學(xué)生知識的內(nèi)涵學(xué)習(xí)、探究方法的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)問題意識、提升學(xué)科思維能力和解決實際問題的能力。本文嘗試在日常教學(xué)中，將培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)與初中物理學(xué)科的實踐活動結(jié)合在一起，摸索建設(shè)出具有學(xué)校特色的課程體系。

關(guān)鍵詞：高腳杯發(fā)聲;聲音分析儀;頻率;水深度

前言

物理課程標準提倡注重科學(xué)探究，提倡教學(xué)方式多樣化。在教學(xué)中，應(yīng)注重采用探究式的教學(xué)方法，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)其探索精神、實踐能力以及創(chuàng)新意識等。同時，應(yīng)提倡教學(xué)方式多樣化，鼓勵將信息技術(shù)融于物理教學(xué)。本文通過制作水杯琴這一趣味實驗，在教學(xué)過程中鼓勵與引導(dǎo)學(xué)生進行實驗探究。

水杯琴實驗的原理：通過沾水的手摩擦高腳杯的杯口，使其發(fā)生振動，在杯內(nèi)產(chǎn)生了駐波而發(fā)聲。初步研究發(fā)現(xiàn)當杯內(nèi)水柱高度不同，發(fā)出的聲音音調(diào)不同，為得到更為準確的結(jié)論，我們設(shè)定當杯內(nèi)水柱每升高0.50cm時（從0.00cm開始），用音調(diào)測量儀測一次杯子發(fā)聲的音調(diào)（頻率）。

1.研究方法與器材

本實驗采用控制變量法，實驗用到的器材有DELI牌高腳杯一個、鋼尺一把（分度值為0.1cm）、鐵架臺一個、智能手機（聲音分析儀）一個、水、燒杯一個、膠頭滴管一只。聲音的產(chǎn)生是由于物體的振動[1]。實驗通過用沾水的手摩擦高腳杯的杯口，使其發(fā)生振動，在杯內(nèi)產(chǎn)生了駐波而發(fā)聲。初步研究發(fā)現(xiàn)當杯內(nèi)水柱高度不同，發(fā)出的聲音音調(diào)一般不同。

2.研究過程

（1） 高腳杯發(fā)聲時發(fā)聲體的確定。摩擦高腳杯發(fā)聲，其發(fā)聲物可能有：高腳杯振動發(fā)聲;杯內(nèi)水振動發(fā)聲;杯和水共同振動發(fā)聲。對于發(fā)聲體的上述3 種可能，研究采用下列實驗進行確定： ①我們將高腳杯裝部分水，然后用沾水的手摩擦高腳杯并發(fā)出聲音;將高腳杯內(nèi)水全部倒出，然后用沾水的手摩擦高腳杯，高腳杯仍能夠發(fā)出聲音。我們可以確定發(fā)聲體肯定包含高腳杯振動。②相同的高腳杯在摩擦過程中，隨著杯內(nèi)水量的變化，其發(fā)出聲音的音調(diào)不同，可以確定摩擦高腳杯發(fā)聲，其發(fā)聲體是由高腳杯與水共同振動產(chǎn)生的。

（2）具體研究過程

①把剛尺豎直固定在鐵架臺上，把DELI高腳杯移到剛尺旁邊。把手機固定在高腳杯旁邊，利用手機軟件聲音分析儀測音調(diào)。

②用膠頭滴管逐漸把燒杯中的水加入到高腳杯中，其中杯子裝水的起始點是9.50cm。我們設(shè)定當杯內(nèi)水柱每升高0.50cm時（從0.00cm開始），然后用沾水的手摩擦高腳杯的杯口，用音調(diào)測量儀測一次杯子發(fā)聲的音調(diào)（頻率）。

③記錄并處理數(shù)據(jù)。為得到準確數(shù)據(jù)，我們重復(fù)三次實驗。

3.研究結(jié)論

（1）當杯內(nèi)水柱為0-3cm時，高腳杯發(fā)出聲音音調(diào)無明顯變化，頻率約為1246Hz。

（2）當杯內(nèi)水柱大于3cm時，高腳杯發(fā)出聲音音調(diào)隨著水柱的升高而降低，杯內(nèi)水柱越高音調(diào)降低越明顯，最后音調(diào)降低到690Hz左右。

（3）用沾水的手摩擦高腳杯的杯口，高腳杯發(fā)聲的音調(diào)在690-1250Hz之間。

（4）水深為10cm，音符為do，9cm為re，8cm為mi，7cm為fa，6cm為sol，5cm為la，4cm為si，1.5cm為高音do。

4.成果與結(jié)論

學(xué)生活動心得體會：通過本次科學(xué)探究，我懂得了高腳杯發(fā)聲的原理，學(xué)會了如何科學(xué)的設(shè)計實驗探究問題。第一步是有問題（有疑問）、然后進行探討、探討之后進行設(shè)計實驗、進行實驗、記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、總結(jié)交流。在實驗中我的動手能力得到了提升，思考能力得到了發(fā)展。相信我們的實驗?zāi)茏尭嗟娜烁惺芸茖W(xué)，喜歡科學(xué)，一起探究世界的奧秘。我發(fā)現(xiàn)做一件事很容易，但把一件事做好并堅持到底是很艱難的，不是三言兩語，動動嘴皮子就可以完成的。陳老師說，方法總是比困難多，只有不畏艱辛敢于挑戰(zhàn)，不斷解決遇到的問題，積極思考才能在實驗中收獲成功。實驗是如此，學(xué)習(xí)與生活亦是如此，持之以恒是成功的秘訣。

從生活走向物理，從物理走向社會[2]。貼近學(xué)生生活，符合學(xué)生認知特點，激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)和探索掌握物理學(xué)的基礎(chǔ)知識與基本技能，并能將其運用于生活、生產(chǎn)實際，為以后的學(xué)習(xí)、生活和工作打下基礎(chǔ)。所以我們?nèi)∠嗤母吣_杯多個 ，排成一排 ，杯中灌入不同體積的水， 用手摩擦杯口， 就可以發(fā)出“ do 、 re 、mi 、fa 、sol 、…”的聲音，這樣就構(gòu)成了具有另一種特色的摩擦樂器：“高腳杯琴”。將此研究應(yīng)用于課堂，將大大增加物理學(xué)習(xí)的樂趣，提高學(xué)生們學(xué)習(xí)物理的興趣。

參考文獻：

[1]彭前程.義務(wù)教育教科書物理八年級上冊[M]北京.人民教育出版社2012.6.1-28.

[2]義務(wù)教育物理課程標準（2011版）.