音调、音色、响度三例

音调、音色、响度三例
初中学生对物体发声的现象并不陌生．对于发声的过程及声音的传播特点，只要教师在课前认真准备，做好有关发音及传播的几个演示实验，并在实验中对学生的观察进行指导，并适时通过一些可以亲自动手实践的小实验，进一步增强感性认识，在此基础上是不难归纳出有关发声过程和声音传播特点的．
# Y! ^+ V& }5 S1 s, r　　 然而，在有关乐音的三要素：音调、响度、音色的教学中，虽然教学大纲的要求不高，仅要达到了解层次，不求严格的概念定义．但是，由于初中学生的基础知识十分薄弱，抽象思维的能力有待逐步培养，导致在应用这三个“概念”进行有关问题的讨论时，无法从现象分析入手抓住本质．再加上少数教学参考资料错解的误导，致使不少学生无法正确地将不同声音现象的主要决定“要素”抓住，从而得出正确结论．现将教学中常遇到的几个典型体现声音三要素的题例分析如下：
　　 问题1(人教版教科书第３３页习题)　　北宋时代的沈括，在他的著作《梦溪笔谈》中记载着：行军宿营，士兵枕着牛皮制的箭筒睡在地上，能及时听到夜袭敌人的马蹄声．沈括的这段记载有什么科学道理吗?
5 F: b; Z& E/ I" x& w8 Z( D　　 分析　　这道题看似简单，但在没有老师提示的前提下，大多数学生的回答不得要领，往往认为此现象是由大地传声比空气传声的速度快所决定的．可见，如何培养学生由陌生的物理情景，通过分析把握问题中的关键字、词，并由关键的字、词发散和联想到课本知识的相关内容，从而架起知识与问题间的桥梁，然后用简洁的语言加以表达，这将是我们初中物理启蒙阶段尤其要注意培养的基本能力．
　　 本题要抓住问题的关键，兴奋点显然应该集中在“箭筒”、“听”等关键字词上，要引起听觉就要有一定的响度和频率(音调)范围要求．马蹄声，其音调范围显然符合听觉要求，不是本题应该注意的焦点，而响度在此至关重要，特别是沉睡中的人要惊醒应有足够的响度， 而箭筒在此正是具有增大响度的作用．而“睡在地上”才是利用了大地传声快、声音损失少的特点，因此，我认为《教师教学用书》(人教版)中对本题的解答是不完全准确的．
. l1 V  S. F1 ?: C　　 问题2　　用一套相同的玻璃杯，杯里深浅不同地盛上水，按水的多少顺次排列，就可以组成一件乐器，只要拿一只筷子，就可以敲出曲子来，你能说说其中的道理吗?
, N6 E- t' n3 R* a, U: U　　 分析 中学生课外辅导系列--广东教育出版社《物理学习辅导》一书对此问题的回答是：杯子发出声音，主要是杯壁的振动，空杯时，整个杯都在振动，发出声音较低．盛上水后，振动范围主要是水面以上的杯壁，发出的音调较高．装上不同量的水后，整套杯子发出的音调各不相同，就可以组成一件乐器了．
. v7 E4 B; R; A& Q$ C　　 这一回答看似很有道理，但是，只要我们亲手实践就会发现，客观结果恰恰与上述结论相反；空杯音调高，而水装得越多，音调越低．为什么呢?在于上述回答过程没有抓住发声体的振动部分而导致错误的结论．在此种情况下，杯子是作为一个整体发声的，在有水时，相当于整个杯子变厚，从而发出的声音较低，就像人的声带一样，男生声带比女生厚，从而说话声显得低沉--音调低的道理相同．
" r( z9 e1 ?( s+ `9 ?0 _　　 此时，我们尤其要区分清楚本题与开水瓶灌水时音调的变化，后一种情况是水面上方空气柱的振动发声，音调随水面的上升而提高．
- I# E! w: L. A3 |) C, E7 B3 t　　 问题3　　妈妈买碗时常把两只碗碰一碰，听听发出的声音．她判断碗的好坏时主要的根据是声音的
0 n  \( ~) U- J8 r0 [: t% f　　 Ａ．?音调　　 Ｂ．响度　　 Ｃ．?音色　　 Ｄ．音量
　　 分析《全国奥林匹克初中竞赛教材》(奥林匹克出版社)的回答是：音色是由发声体本身决定的．音色好时，碗的质量也好．故选Ｃ．
　　 中国地质大学出版社《初中物理疑难分析与试题精解》的回答是：两只碗相碰振动发声，它们的振幅是差不多的，所以响度、音量区别不大；好碗、坏碗音色是相差不大的，唯一有较大区别的是振动的频率，即音调，故选Ａ．
( u8 g; W  ?5 [9 X+ w　　 对此问题的讨论，显然要依据乐音的要素来加以判断，“响度”和“音量”在此问题中，已可排除，问题的焦点显然集中在是依据“音调”，还是依据“音色”呢?
　　 在此，只要我们向同学们演示同一型号的碗，因制作过程中工艺水平存在偏差，碗的厚薄一般存在差异，因此，既使是两只完好的碗，我们轻击让其发声，即会发现音调一般亦有高低之分，故我们不能从音调的高低去判断一个碗质量的好坏．而坏碗同好碗相比，发声明显发沙沉闷，好碗不管音调是高还是低，发声均显得清脆，这正是“音色”的基本特性，可见，本题的正确答案应该是第一种．
3 N' Z, z, Z# z( t　　 以上三例，是在教学中关于乐音“三要素”的具体事例，但由于初中生刚刚接触物理知识 ，还不善于从客观现象出发进行理性分析，来解释客观现象，还习惯于“等靠要”的学习习惯，这就要求学科教师要从学科特点--物理课的实践特点出发，多动手、多演示、多分析、多思考，养成具体问题具体分析的良好习惯，在学习新知识和解决新问题时，自觉地建 立在科学的思维基础上，从而优化思维品质，这样才能适应素质教育的基本要求