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        “聲音的產(chǎn)生與傳播”的低成本實驗教學(xué)實踐

        2021-12-08 04:10:33楊康弟
        關(guān)鍵詞:教學(xué)實踐

        楊康弟

        [摘 要]初中物理新課標(biāo)提倡學(xué)生利用生活中的廉價用品或廢棄物品進行低成本物理實驗。文章通過“聲音的產(chǎn)生與傳播”的低成本實驗教學(xué)實踐,闡明低成本實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究以及創(chuàng)新意識等科學(xué)素養(yǎng)的作用。

        [關(guān)鍵詞]聲音的產(chǎn)生與傳播;低成本實驗;教學(xué)實踐

        [中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058(2021)32-0052-03

        物理教學(xué)以物理實驗為基礎(chǔ),低成本實驗具有“成本低而智慧不低、技術(shù)含量不低、價值不低”的特點而逐漸被教育界推廣。2011年版物理課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)學(xué)生利用身邊廉價的生活用品或廢棄物品進行低成本實驗。為適應(yīng)新課程的教學(xué)需要,在《初中物理教學(xué)大綱》里鼓勵教師根據(jù)教學(xué)需要合理利用身邊的物品自制教具,進行物理教學(xué)。 以下通過“聲音的產(chǎn)生與傳播”的低成本實驗教學(xué)實踐,闡明低成本實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究、創(chuàng)新意識等科學(xué)素養(yǎng)的作用。

        【教學(xué)片段】聲音的產(chǎn)生與傳播

        生活中到處都有聲現(xiàn)象,本課利用學(xué)生身邊熟悉的、廉價的、容易獲得的物品,如紙、橡皮筋、塑料瓶、易拉罐等材料進行低成本的聲學(xué)實驗教學(xué)。利用音箱制作小舞臺,引起學(xué)生的興趣;用奶粉鐵罐和激光筆制作會跳躍的光斑引發(fā)學(xué)生的好奇心,從而引入主題。利用生活中的紙、橡皮筋、塑料瓶、梳子等物品發(fā)聲,引導(dǎo)學(xué)生理解“聲音的產(chǎn)生”。通過自制真空瓶、水中擊石、鐵棒傳音、土電話等,讓學(xué)生從低成本實驗中探究與聲音傳播有關(guān)的知識。體現(xiàn)了低成本實驗的成本低但智慧不低、技術(shù)不低、價值不低的特點,這也符合物理課標(biāo)要求。

        1.演示實驗,導(dǎo)入新課

        【實驗演示1】讓泡沫雪人站在由音箱做成的舞臺上,當(dāng)音樂響起來時,雪人會隨之舞動,音樂停了,雪人也停止舞動。

        【實驗演示2】把鐵罐一端去蓋,黏上塑料薄膜,且在薄膜中間粘上小塊平面鏡,讓激光筆射出的光通過平面鏡反射到墻上形成光斑。在鐵罐開口一端說話時,會發(fā)現(xiàn)光斑在跳躍,停止說話,光斑也停止跳動。

        利用這兩個低成本實驗,引入新課。

        設(shè)計意圖:利用音箱制作小舞臺,用激光筆、鐵罐等把微小振動放大,營造歡樂的課堂氣氛,激發(fā)學(xué)生的興趣和探索欲望。

        2.實驗探究

        (1)聲音的產(chǎn)生

        【提出問題1】我們每天都聽到或制造很多聲音,聲音的產(chǎn)生需要什么條件?請同學(xué)們猜想,并通過實驗驗證。在進行實驗的過程中思考如下問題:①如何讓物體發(fā)聲?②物體不發(fā)聲時與發(fā)聲時有什么不同?發(fā)聲時都有什么共同特征?

        【小組合作1】自選身邊的器材或選教師提供的器材(橡皮筋、梳子、裝水的瓶子、紙張等),使它們發(fā)聲。小組實驗交流后,請小組代表演示實驗。

        A組.手撥橡皮筋,發(fā)聲時,橡皮筋在跳動;不發(fā)聲時,靜止不動。

        B組.手撥梳齒,梳齒振動同時發(fā)出聲音;梳齒不動,發(fā)聲也停止。

        C組.晃動水瓶,水運動發(fā)聲,停止晃動,發(fā)聲也停止。

        D組.抖動紙張,紙張發(fā)出聲音,停止抖動,發(fā)聲停止。

        引導(dǎo)學(xué)生初步得出聲音是物體振動產(chǎn)生的。

        【提出問題2】物體發(fā)聲一定振動嗎?敲桌子(音叉)、播放音樂、吹筆帽,它們發(fā)出聲音,卻看不到振動,你有什么方法證明發(fā)聲時它們在振動?

        【小組合作2】利用身邊的器材或教師提供的器材(乒乓球、紙屑、裝水的盤子等)證明發(fā)聲物體在振動,小組交流后,請代表演示給其他組員看。

        A組.將紙屑(水盆)放在桌上。敲打桌面,紙屑(水)在動;停止敲桌面,紙屑(水)也停止跳動。

        B組.將音叉敲響,觸碰懸掛的乒乓球(盤子里的水),乒乓球被彈開(水濺出來);或用手摸音叉,感到音叉在振動。

        C組.把乒乓球(水盤)放在喇叭上,播放音樂,發(fā)現(xiàn)乒乓球(水)在動。

        D組.將紙屑放入筆帽里,吹筆帽時,紙屑跳躍。

        【歸納總結(jié)】聲音靠物體振動產(chǎn)生;振動一旦停止,發(fā)聲也停止。正在發(fā)聲的物體叫作聲源。

        設(shè)計意圖:提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考交流,再組織學(xué)生利用生活中常見且易得的物品設(shè)計簡單的發(fā)聲實驗,讓學(xué)生動手操作、探究思考、歸納總結(jié),從而初步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、創(chuàng)新意識等科學(xué)素養(yǎng)。

        【交流討論】在日常生活及自然界中,發(fā)聲現(xiàn)象隨處可見,請說出以下物體是如何發(fā)聲的。說話聲(聲帶振動);琴聲(琴弦振動);笛聲(空氣柱振動);蟬鳴(鼓膜振動)。

        設(shè)計意圖:鞏固發(fā)聲與振動的關(guān)系,感受生活中處處都有物理知識。

        (2)聲音的傳播

        【提出問題】在學(xué)校里,我們每天都能聽到大家的歡聲笑語,但在月球上的宇航員即使近在咫尺也聽不到對方的聲音。那么聲音靠什么傳到人耳?是否需要物質(zhì)?

        【實驗演示】如圖3所示,在密封的玻璃瓶中放入一個蜂鳴器,接通電源,明顯聽到“嗡嗡”響聲,用抽氣筒(由注射器和空氣閥門等材料組成)把瓶內(nèi)的空氣逐漸抽出,感受聲音有何變化?(發(fā)現(xiàn)聲音逐漸變小,但還有微弱的響聲)

        如果把所有氣體抽走,使瓶內(nèi)處于真空狀態(tài),還會聽到聲音嗎?(聽不到任何聲音)

        再把瓶蓋上的空氣閥門打開,讓空氣進入瓶內(nèi),再感受聲音有何變化?(聲音逐漸變大)

        【歸納總結(jié)】聲音通過空氣傳播到人耳,真空不能傳聲。

        設(shè)計意圖:利用廢棄玻璃瓶演示真空不能傳聲,引導(dǎo)學(xué)生觀察聆聽、感受總結(jié),培養(yǎng)學(xué)生觀察表達以及歸納總結(jié)的能力,同時對“理想推理法”有初步認(rèn)識。

        【提出問題】氣體可以傳聲,那液體、固體能傳聲嗎?組員可利用身邊的器材或老師提供的器材(鬧鈴、密封塑料袋、石頭、水槽、鐵棒、音叉、土電話等)設(shè)計檢測的方案,實驗交流后演示。

        【小組合作】小組成員討論并確定實驗方案,利用器材進行實驗驗證,并邊演示實驗邊講解。

        A小組.將鬧鈴放入密封的塑料袋中,然后浸沒在水槽里,仍能聽到聲音。

        B小組.在水槽里敲打石頭,仍能聽到聲音。

        (說明液體能傳聲)

        C小組.將鐵棒插在共鳴箱上,敲打音叉,把音叉的末端接觸鐵棒,共鳴箱發(fā)出嗡嗡的響聲。

        D小組.同學(xué)甲把土電話一端的紙杯貼在耳朵上,同學(xué)乙拉直繩子,在另一端紙杯內(nèi)說話,同學(xué)甲能聽到同學(xué)乙的聲音。

        (說明固體能傳聲)

        【歸納總結(jié)】氣體、液體、固體都能傳聲,把能傳聲的物質(zhì)統(tǒng)稱為介質(zhì)。

        設(shè)計意圖:引導(dǎo)學(xué)生利用身邊物品設(shè)計實驗,進行實驗探究,培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦學(xué)物理的技能。從生活實驗中得出物理理論知識,這樣學(xué)生更容易接受。

        【交流討論】能否再列舉一些生活例子證明氣體、液體、固體能傳聲?

        學(xué)生聯(lián)系生活思考、回答。自然界的風(fēng)聲、雨聲,課堂上的讀書聲(氣體傳聲);白鯨在水里聽著訓(xùn)練員的哨聲進行表演(液體傳聲);嚼餅干時,感覺聲音特別大(固體傳聲)。

        設(shè)計意圖:用所學(xué)的物理知識解釋生活中與聲音有關(guān)的現(xiàn)象,促使學(xué)生形成物理觀念。

        (3)聲速

        【實驗演示】聲音看不見摸不著,利用易拉罐把聲音在介質(zhì)中的傳播形式展現(xiàn)出來。把易拉罐一邊去掉蓋子,用橡皮膜包著,在罐身鉆一排小孔,再充液化氣進去,點燃后會發(fā)現(xiàn),火焰隨著手機鈴聲而有規(guī)律跳動著,如圖4所示。

        【歸納總結(jié)】聲音在介質(zhì)中以波的形式向遠(yuǎn)方傳播,我們稱它為聲波。

        設(shè)計意圖:聲波看不見摸不著,通過易拉罐制作跳動的火焰,把抽象的物理知識形象化,便于學(xué)生理解聲音在介質(zhì)中的傳播形式,激發(fā)學(xué)生的興趣和探索精神。

        【提出問題】古代打仗,為什么士兵將耳朵貼在地上就能知道遠(yuǎn)方是否有敵軍來襲?

        【課后活動】讓一名學(xué)生站在走廊一端,敲擊一下鐵欄桿(欄桿大概長81 m),讓另一名學(xué)生站在走廊另一端,耳朵貼在欄桿上,感受聲音在空氣中和鐵欄桿中傳播的快慢。學(xué)生聽到兩次聲音,第一次響度很大,是由欄桿傳來的,第二次響度很弱,是通過空氣傳來的。

        【歸納總結(jié)】在不同介質(zhì)中,聲音傳播速度不同,把聲音在單位時間內(nèi)經(jīng)過的距離叫作聲速。

        設(shè)計意圖:強化學(xué)生對聲速的理解,同時消除物理課外實驗的神秘感,激發(fā)學(xué)生參與活動的積極性。

        【自主學(xué)習(xí)】閱讀聲速表,歸納影響聲速的因素。

        ①聲速與介質(zhì)種類有關(guān):[v固>v液>v氣]。

        ②聲速與介質(zhì)、溫度有關(guān):當(dāng)溫度為15 ℃時,[v氣=340 m/s]。

        設(shè)計意圖:培養(yǎng)學(xué)生閱讀和獲取信息的能力。

        聲現(xiàn)象在生活中無處不在,直接利用身邊物品開發(fā)各種與聲現(xiàn)象有關(guān)的低成本物理實驗,并把它們用于實驗探究和教學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗、動手操作實驗、觀察分析實驗現(xiàn)象、歸納總結(jié)規(guī)律的能力。拉近了物理與生活的距離,讓學(xué)生感到生活中隨處都有物理,大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。同時也符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的 “從生活走向物理,從物理走向社會”的要求。

        [? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

        [1]? 蔣顯翠.初中低成本物理實驗教學(xué)研究[D].昆明:云南師范大學(xué),2009.

        [2]? 人民教育出版社,物理課程教材研究開發(fā)中心.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,2012:27-30.

        [3]? 陳懷華,陳宗榮.低成本物理實驗的特點及其教學(xué)功能[J].物理教學(xué)探討,2014(1):64-66,80.

        (責(zé)任編輯 易志毅)

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