物理課外實(shí)踐活動(dòng)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(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》，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(jìn)課程改革深化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一時(shí)間，“核心素養(yǎng)”成為社會(huì)、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(qiáng)學(xué)生知識(shí)的內(nèi)涵學(xué)習(xí)、探究方法的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)、提升學(xué)科思維能力和解決實(shí)際問(wèn)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(shí)踐活動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)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(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)其探索精神、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)等。同時(shí)，應(yīng)提倡教學(xué)方式多樣化，鼓勵(lì)將信息技術(shù)融于物理教學(xué)。本文通過(guò)制作水杯琴這一趣味實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)過(guò)程中鼓勵(lì)與引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

水杯琴實(shí)驗(yàn)的原理：通過(guò)沾水的手摩擦高腳杯的杯口，使其發(fā)生振動(dòng)，在杯內(nèi)產(chǎn)生了駐波而發(fā)聲。初步研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)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(zhǔn)確的結(jié)論，我們?cè)O(shè)定當(dāng)杯內(nèi)水柱每升高0.50cm時(shí)（從0.00cm開(kāi)始），用音調(diào)測(cè)量?jī)x測(cè)一次杯子發(fā)聲的音調(diào)（頻率）。

1.研究方法與器材

本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，實(shí)驗(yàn)用到的器材有DELI牌高腳杯一個(gè)、鋼尺一把（分度值為0.1cm）、鐵架臺(tái)一個(gè)、智能手機(jī)（聲音分析儀）一個(gè)、水、燒杯一個(gè)、膠頭滴管一只。聲音的產(chǎn)生是由于物體的振動(dòng)[1]。實(shí)驗(yàn)通過(guò)用沾水的手摩擦高腳杯的杯口，使其發(fā)生振動(dòng)，在杯內(nèi)產(chǎn)生了駐波而發(fā)聲。初步研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)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(guò)程

（1） 高腳杯發(fā)聲時(shí)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(dòng)發(fā)聲;杯內(nèi)水振動(dòng)發(fā)聲;杯和水共同振動(dòng)發(fā)聲。對(duì)于發(fā)聲體的上述3 種可能，研究采用下列實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(dòng)。②相同的高腳杯在摩擦過(guò)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(dòng)產(chǎn)生的。

（2）具體研究過(guò)程

①把剛尺豎直固定在鐵架臺(tái)上，把DELI高腳杯移到剛尺旁邊。把手機(jī)固定在高腳杯旁邊，利用手機(jī)軟件聲音分析儀測(cè)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(diǎn)是9.50cm。我們?cè)O(shè)定當(dāng)杯內(nèi)水柱每升高0.50cm時(shí)（從0.00cm開(kāi)始），然后用沾水的手摩擦高腳杯的杯口，用音調(diào)測(cè)量?jī)x測(cè)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(zhǔn)確數(shù)據(jù)，我們重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)。

3.研究結(jié)論

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

（2）當(dāng)杯內(nèi)水柱大于3cm時(shí)，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(dòng)心得體會(huì)：通過(guò)本次科學(xué)探究，我懂得了高腳杯發(fā)聲的原理，學(xué)會(huì)了如何科學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題。第一步是有問(wèn)題（有疑問(wèn)）、然后進(jìn)行探討、探討之后進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、總結(jié)交流。在實(shí)驗(yàn)中我的動(dòng)手能力得到了提升，思考能力得到了發(fā)展。相信我們的實(shí)驗(yàn)?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(jiān)持到底是很艱難的，不是三言兩語(yǔ)，動(dòng)動(dòng)嘴皮子就可以完成的。陳老師說(shuō)，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(wèn)題，積極思考才能在實(shí)驗(yàn)中收獲成功。實(shí)驗(yàn)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(huì)[2]。貼近學(xué)生生活，符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和探索掌握物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能，并能將其運(yùn)用于生活、生產(chǎn)實(shí)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(gè) ，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(lè)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(lè)趣，提高學(xué)生們學(xué)習(xí)物理的興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭前程.義務(wù)教育教科書(shū)物理八年級(jí)上冊(cè)[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(biāo)準(zhǔn)（2011版）.