水瓶发声问题的探究

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时间:2018-07-25

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1、水瓶发声问题的探究湖北省阳新县白杨中学费新仁  一、提出问题   在人教版物理教材《声现象》一章中,有一个“水瓶琴”的动手动脑的活动,其活动要探究的两个主要问题是:“声是如何产生的”及“决定音调高低的因素是什么”,在处理这个习题时,我没有告诉学生答案,而是拿出实验器材,引导学生探究以下几个问题:   1.敲瓶发声主要是什么物体震动产生的?   2.敲瓶发声的音调跟瓶内水的多少是什么关系?   3.随着瓶内水的增多,敲瓶发声的音调和吹瓶发声的音调变化又有何不同呢?   二、猜想   我将问题一一写在黑板上,引导学生对问题的答案进行

2、猜想:   1.瓶子发声主要是什么物体震动产生的?学生提出的猜想有:A.瓶子震动;B.瓶内水震动;C.瓶内空气柱震动;D.瓶子、水、空气柱共同震动。   2.瓶子发声的音调跟瓶内水的多少是什么关系?学生提出猜想是:A.水越多,瓶子发出的声音音调超高;B.水越多,瓶子发出的声音音调越低;B.跟水的多少无关。   3.随着缩口瓶内水的增多,敲瓶发声的音调和吹瓶发声的音调变化又有何不同呢?大多数学生感到茫然,认为应该是一样的。   三、实验   问题有了,猜想也有了,答案到底是什么呢?   1.瓶子发声主要是什么物体震动产生的?是瓶子

3、?是瓶内水?是瓶内空气柱?我们的手头有没有仪器可以用来辨别呢?没有!能用我们的眼睛看出来吗?能用我们的耳朵听出来吗?不能啊!能不能用排除法逐个排除呢?   学生甲:我们可以将瓶子装满水后用筷子敲击瓶子,若瓶子仍能发出声音,就可以将“瓶内空气柱震动发声”排除。   聪明!瓶内没有了空气,瓶子发声怎么能说是空气震动产生的呢!   学生乙:利用甲的方法,将瓶内水全部倒出后用筷子敲击瓶子,若瓶子仍能发出声音,就可以将“瓶内水震动发声”排除。   以此类推,你的数学一定很棒!   看来敲瓶发声,主要是瓶子的震动产生的。是不是瓶内空气柱和瓶

4、内水就不随瓶子一起震动呢?当然不是!它们也会产生震动,但不是主要的发声体。   2.瓶子发声的音调跟瓶内水的多少是什么关系?是“水越多,瓶子发出的声音音调超高”?还是“水越多,瓶子发出的声音音调越低”?还是“跟水的多少无关”?用什么办法可以得到答案呢?能用上面的方法吗?   学生乙:我们可以用实验来验证!   怎么个验证法?你说我做好吗?   学生乙:先将8个空的啤酒瓶子放到桌子上一字摆开,再在瓶内注入不等量的水,从左到右,瓶内注入的水逐渐增多,最后用筷子从左到右依次敲击瓶口,同时用耳朵仔细听,就能辨别音调的高低。   多么清晰

5、的表白!我为我有这样的学生而深感自豪!我提高了声音的分贝,说:我从左到右连续敲瓶口三遍,请同学们仔细听。   有了答案的请举手回答!话音刚落,每一个学生都举起了手。   音乐委员:依次敲击瓶口,瓶内的水越多,音调越低。   第二个问题已经解决,那么,第三个问题呢?   3.随着瓶内水的增多,敲瓶发声的音调和吹瓶发声的音调变化又有何不同呢?   学生丙:可以采用乙的方法,先将8个空的啤酒瓶子放到桌子上一字摆开,再在瓶内注入不等量的水,从左到右水越来越多,最后用嘴从左到右依次吹瓶口,同时用耳朵仔细听,就能辨别音调的高低。   OK,

6、请你上台演示好吗?   吹瓶发声的音调跟水的多少是什么关系?班上的一位小歌手马上站了起来。   小歌手:吹瓶发声时,瓶内水越多,音调超高!   随着瓶内水的增多,敲瓶发声的音调变化和吹瓶发声的音调变化为什么相反呢?原来,敲瓶发声主要是瓶子本身震动产生的,音调的变化跟玻璃的长短、粗细有关;而吹瓶发声主要是瓶内空气柱震动产生的,音调的变化跟空气柱的长短有关。   可见,探究性的习题,一定要动手探究,才能得到准确的答案。   四、结论   1.敲瓶发声主要是瓶子本身震动产生的。   2.敲瓶发声的音调随着瓶内水的增多而变低。   3.

7、随着瓶内水的增多,吹瓶发声的音调随着瓶内水的增多而变高。   五、应用   例1 某同学用5只粗细相同而高矮不同的瓶子做如下实验:如图1所示,用嘴分别对着5只瓶口吹气,发现瓶子越高,发出的音调越低。由此现象,你认为:   (1)嘴对5只瓶口吹气,5只小瓶均发出声音的原因是什么?   (2)5只小瓶产生不同音调的原因是什么?    解析:首先明确本题中研究的对象是参与振动的瓶中的空气柱。而我们知道:一个物体质量越小、绷得越紧、长度越短、截面积越细,它的振动频率就越高,因而音调也就越高。按从左到右的顺序来看,参与振动的空气柱越来越短

8、,因而音调越来越高。这种现象的一个应用就是吹笛子(如图2)。笛子能奏出不同音调的声音,就是由于吹气引起笛腔中空气柱振动。吹笛时,用手指堵住不同的笛孔来改变空气柱的长度,从而改变空气柱振动的快慢,进而改变音调的高低。   答案:(1)由瓶内空气柱的振动产生的。(2

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