對“認(rèn)識聲現(xiàn)象”實驗教具的創(chuàng)新與改進

付鴻 張迪

摘 要：“認(rèn)識聲現(xiàn)象”這節(jié)課，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)科的魅力與趣味，同時又能加深學(xué)生對知識的理解，提高課堂教學(xué)效率，促進學(xué)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(guān)鍵詞：認(rèn)識聲現(xiàn)象；實驗；教具；創(chuàng)新

“認(rèn)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(xué)生的生活，通過師生的雙邊活動，可以激發(fā)學(xué)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(xué)中發(fā)現(xiàn)，相關(guān)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(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，加深對知識的理解，促進學(xué)生的成長。

一、探究聲音產(chǎn)生原因?qū)嶒灥膭?chuàng)新

在學(xué)習(xí)“認(rèn)識聲現(xiàn)象”這節(jié)課時，學(xué)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(dāng)在遠(yuǎn)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(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)該實驗有時存在一些不足：①將在遠(yuǎn)處敲擊的音叉輕輕貼近乒乓球時，有時音叉沒有好好貼準(zhǔn)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(xué)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(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生觀察，同時也有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到了良好的教學(xué)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(shè)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(xué)生會觀察到光斑舞動的實驗現(xiàn)象，此時讓學(xué)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(zhǔn)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(xué)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(xué)生展現(xiàn)了物理世界的神奇與美妙，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。此外，該實驗中還滲透了“轉(zhuǎn)換”與“放大”的科學(xué)研究方法，學(xué)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(rèn)識聲現(xiàn)象”這節(jié)課，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)科的魅力與趣味，同時又能加深學(xué)生對知識的理解，提高課堂教學(xué)的效率。學(xué)習(xí)“認(rèn)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(xué)中發(fā)現(xiàn)，由于一些偏遠(yuǎn)學(xué)校的實驗儀器設(shè)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(xué)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(shè)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(shè)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(zhǔn)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(xué)生的學(xué)習(xí)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(gòu)簡單、操作方便、節(jié)省時間、并且效果明顯，不但給學(xué)生帶來了新鮮感，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

總結(jié)：“認(rèn)識聲現(xiàn)象”這節(jié)課，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)科的魅力與趣味，同時又能加深學(xué)生對知識的理解，提高課堂教學(xué)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(xué)生的好奇心與求知欲，同時還能加深學(xué)生對知識的理解，從而達(dá)到了優(yōu)化課堂教學(xué)，提高課堂效率的目的。

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（哈爾濱師范大學(xué)）