第二单元   声  音

 

一、单元概述

在周围的生活环境里，我们总能听到各种各样的声音，大自然的风声、雨声、雷声，乡间的蛙声、鸟鸣声，城市里的汽车声……我们生活在一个声音的世界里。儿童怎么能学习声音呢？他们看不到它，也摸不到它，但他们能感受到它并能提出很多关于声音的问题。声音是怎样产生的？又是怎样传播的？声音为什么有的高、有的低、有的弱、有的强？声音的高与低、强与弱是怎么变化的？我们能控制声音吗？“声音”这一单元共7课时，是为四年级学生设计的，里面的一系列活动可以帮助他们找到上述问题以及他们可能还会问到的一些声音问题的答案。

在本单元的前半部分，学生将探索一些关于声音的产生和传播，声音振动的频率与音高、声音的振幅与音量的关系的基本规律。在第1课，学生将用不同型号的音叉制造出声音，并讨论他们听到的声音的异同；在第2课，当学生们探索了由不同物体振动发出的声音后，声音是由振动产生的这一概念会得到初步的理解；第3课和第4课，集中探讨声音的两个基本属性——音量、音高的产生与变化。通过改变尺子振动部分的长度，使振动的频率发生变化，而这种变化用肉眼是可以识别的。学生在仔细观察尺子振动快慢变化的同时，可以倾听到音高的相应变化。讨论尺子振动部分的长度、观察到的振动和相应音高的关系，可以建立较高的音高是由较高的振动频率产生的这一概念；第5课，学生将认识到物体振动产生声音，这个振动同样会使它接触到的物体（包括气体）产生振动，这样声音就从一个地方传播到另一个地方；在第6课，学生通过一个耳鼓模型可以观察到人耳是怎样接受声音的。这种经历会加深学生对声音是怎样通过不同的物质传播的理解；第7课，突出了听力安全的重要性。

在这一单元，学生不仅能找到他们关于声音问题的答案，而且会对他们的不断发现感到骄傲。随着学生用不同的装置做实验并发现他们听到的声音和他们能观察到的现象之间的关系，他们的理解会得到持续加强。用语言来描述他们的发现，同时配上简单的图表，进行归纳和分析，可以进一步加强学生科学解释的能力。

 

二、单元教学目标

 

科学概念

● 声音是由物体的振动产生的。

● 音高和音量是描述声音的两个基本指标。

● 改变物体振动的方式可以改变它产生的音高和音量。

● 音高是由振动的频率决定的；音量是由振动的振幅决定的。

● 人的耳朵有一个膜，当声音碰到它时它会振动；耳朵和大脑会把这些振动转换成声音的感觉。

 

过程与方法

● 按照教科书的步骤和要求做各种声音的实验。

● 运用文字和语言描述观察到的现象。

● 将观察到的现象或数据记录在表格上。

● 比较和讨论不同声音的音高和音量，通过描写和画图交流结果。

● 通过描写和讨论反思声音实验。

● 通过阅读获得关于声音、听力和声带的更多知识。

 

情感、态度、价值观

● 发展对声音调查的兴趣。

● 认识听力安全的重要性。

 

三、分课时教学建议

 

第1课  听听声音

 

（一）背景和目标

我们生活在一个充满声音的世界里，声音对于学生来说好像是很熟悉的东西。但学生有没有真正思考过关于声音的问题呢？有没有思考过他们经常听到的声音有什么不同？我们为什么能听到声音呢？为了了解学生关于声音的认识情况和引发学生关于声音问题的思考，教科书设计了“听听周围的声音”的活动。在这一课，每一组学生将用两种不同型号的音叉（或大小不同的铁钉）做实验，两种音叉（或铁钉）会产生明显不同的音高，学生通过亲自动手实验，从中真切地感受到声音的不同，并进行真实的描述。这一课为学生提供了一个非常好的讨论他们已有的声音知识的机会。通过这些活动，学生将产生更多关于声音的问题，为后面几课对声音问题的深入研究做好铺垫。在这一课中，通过“听听声音”和“听听音叉发出的声音”学生将达到如下学习目标：

 

科学概念

● 我们周围充满着各种不同的声音，我们也可以利用物体来制造出不同的声音。

过程与方法

● 运用语言来描述和记录听到的声音，并能根据声音的高、低、强、弱给听到的声音分类。

情感、态度、价值观

● 在观察和描述各种声音的活动中，逐步养成细致的观察习惯和态度，并乐于与同伴交流。

 

（二）教学准备

课前打开教室的门窗，以便上课时学生能够听到教室外面的声音。

为每个学生准备一个科学笔记本。

为每个活动小组准备大小两个音叉或大小不同的铁钉（事先固定在纸制的鸡蛋盛放盒上）。

为每个学生准备一张“敲击音叉（铁钉）——我听到的”记录单。

为每个学生准备一张“使用音叉的建议”的阅读材料。

 

（三）教科书说明

第一部分：倾听周围的声音

这是本单元的第一个活动。这个活动要求学生尽可能多地去倾听各种各样的声音，寻找这些声音是什么物体发出来的，然后交流听到过的其他声音，并描述这些声音的不同。学生对声音的经验是各不相同的。而且，不同地点、不同时间、不同物体发出的声音也是有千差万别的。教科书不要求学生记住各种声音的特点和不同，也不要求学生能用准确的语言来描述这些声音。教科书的目的是要引领学生用心去倾听各种声音，体验到声音的多样性，感受不同物体发出的声音的不同，从而思考更多的关于声音的问题，为本单元后续的探究活动做准备。

第二部分：听听音叉发出的声音

音叉是一种带柄的“U”形的金属装置，它是用来调试乐器和测试音高的。不同的音叉可以发出不同音高的声音。在音叉上刻有字母和数字，字母代表音调，数字说明频率（每秒振动的次数）。本单元用到的音叉的音调并不重要，重要的是一个音叉比另一个大，大的产生的音调低，小的产生的音调高。

这个活动要求学生先用同样的力量分别敲击大音叉和小音叉，并描述听到的声音。然后，选取一个音叉，先轻轻击打，再重一点击打，描述听到的声音有什么不同。把对听到的声音的描述记录在表格中。

这个活动的目的，在于让学生通过敲击大小不同的音叉和用不同的力度来敲击同一个音叉，感受发出的声音的高、低、强、弱不同，并能用语言描述出来。

如果学校没有大小不同的音叉，可以用大小不同的铁钉来做这个实验。在用铁钉做实验时，可将铁钉像教科书上那样架放起来，发出的声音会更清脆，持续的时间会比较长。

 

（四）教学建议

1.倾听周围的声音

教师首先应交代从这节课开始，我们将开始研究关于声音的问题，在研究声音的过程中，我们务必要保持教室的安静。

可以让学生先倾听周围发出的声音，接着让学生交流听到了什么声音，描述听到的声音的不同，并说说这些声音是由什么物体发出来的。在聆听了周围物体发出的声音后，让学生交流听到过的其他声音。

然后，教师可小结并提出进一步的问题：“无论在什么时候，什么地点，我们总能听到各种各样的声音，当你们听到这些声音的时候，经常思考哪些问题？”并将学生的问题记录在黑板上。让学生提出声音的问题，并不是我们要在这堂课上来回答这些问题，而是了解学生关注声音的哪些内容，为本单元后面对声音的各个问题的研究活动做好铺垫。

2.听听音叉发出的声音

教师可以出示一个音叉，并向学生介绍音叉是一种发声的仪器，它由一个带柄的U形金属叉、一个起到放大音量的木盒和一个橡胶锤组成。使用时把金属叉插在木盒上面的凹槽内，然后用橡胶锤敲击，就会听到音叉发出的声音。

随后，教师出示两个大小不同的音叉和“敲击音叉——我听到的”表格，让学生按照表格内的各项要求来敲击音叉，并填写他们对听到的声音的描述。

学生开始实验操作前，教师仍然要强调保持教室的安静和应将耳朵靠近音叉去听声音。学生对听到的声音可能不会进行描述。教师在巡视时可引导学生从听到的声音的不同来描述。在区分不同声音的过程中，感受到声音的高、低、强、弱。

最后，学生描述并进行交流。

如果使用大小不同的铁钉来进行上面的实验，可参考上面的步骤来进行。也可将铁钉悬挂起来敲击，效果一样。

 

第2课  声音是怎样产生的

 

（一）背景和目标

当一个物体在力的作用下，不断重复地做往返运动，这个物体就是一个振动物体，声音就是由物体振动产生的。当我们观察一个发声物体时，我们常常看不到这个物体的振动，音叉就是一个例子。它们的振动幅度太小，频率太高以至于很难看到。本课的活动将为学生提供积极观察发声物体振动的机会。

 

科学概念

● 声音是由物体的振动产生的。

过程与方法

● 能观察、比较、描述物体发声和不发声时的不同现象；能从多个物体发声的观察事实中对原因进行假设性解释；可以借助其他物体来观察不容易观察到的现象。

情感、态度、价值观

● 在探究的过程中，积极大胆地阐述自己的发现；乐于与他人合作，养成细致观察的习惯和态度。

 

（二）教学准备

为每一组准备：1面鼓或1个锣、1把钢尺、2根皮筋、1个音叉和1个装有水（占水槽深度的2/3）的水槽。

 

（三）教科书说明

第一部分：使物体发出声音

声音到底是怎么发出来的，可能是学生最为关注的一个问题。本课的教学活动就从“使物体发出声音”开始。

活动时可首先引导学生思考用什么方法使这个物体发出声音，再提示学生思考：为什么当我们用不同方式将力作用在物体上，物体并不都发出声音。在这些活动中，要注意引导学生思考：“这些物体为什么会发出声音？”这里有两层意思：一是这些物体在我们没有敲击或拨动时没有发出声音，当敲击或拨动后会发出声音，这是为什么？二是即使我们对这些物体用了力，被挤压、弯曲、拉伸时，它们为什么不发出声音？当学生观察到物体被敲击和拨动后能发出声音，他们对声音产生的原因可能解释为：“物体受到力的作用”。这显然不是声音产生原因的科学解释。因此教科书用一些物体在力的作用下虽然发生了变形但并不发出声音的实例，来造成学生们的认识冲突。当他们进一步将注意力关注到不同的受力方式物体的状态不同时，将逐渐进入到研究物体振动的活动中。

第二部分：观察发声物体

在前面的活动中，学生已经对研究发声物体的特点产生了浓厚的兴趣，他们希望找到其中的奥秘。而“观察发声物体”的活动正是引导学生观察物体在发声时和不发声时的不同，让学生从中探究发声物体的共同特征。

教科书首先安排了用击打过的音叉轻轻触及水面，观察水面变化的活动，并引导学生讨论变化产生的原因。使学生们认识到正是由于音叉的振动才使水面产生波纹的。

接下来，教科书安排了一个对比观察活动：木板上拴着两根皮筋。拨动一根皮筋使它发出声音，另一根皮筋保持不动，不发出声音。让学生观察发声的皮筋和不发声的皮筋的不同。在对比观察的基础上，引导学生交流他们的想法。思考皮筋的振动和发出声音有什么关系。

通过上面的活动，学生会发现，物体在发声时是振动的，从而对“声音是由物体振动发出来的”这个声音产生的原因有深入地理解。

 

（四）教学建议

1.使物体发出声音

在“听听声音”一课中，学生已经建立了“物体会发出声音”的概念。在本课开始时，教师可以和学生们一起来回忆这个概念。

接着教师提出活动的任务：我们可以用什么方法使鼓（或锣）、钢尺和皮筋发出声音？学生尝试着让这些物体发出声音。学生进行短暂的活动后，交流他们使上面三种物体发出声音的方法。接着教师提出本课要探究的核心问题：“声音是怎样产生的”。这时学生的回答还是在他们已有经验基础上作出的。学生们的解释可能会是“声音是物体受到力的作用产生的”和“声音是由于物体运动产生的”。当然，这样的解释并没有探究到声音产生的本质。此段教学中，教师不能刻意让学生去观察物体的振动现象，而是要让学生通过概括，将自己的解释从具体上升到抽象。

“声音是物体受到力的作用产生的”和“声音是由于物体运动产生的”这样的说法似乎能解释三种产生声音的原因。然而当教师提出“用力按压锣鼓、弯曲钢尺、拉伸皮筋，物体同样也受了力，也会产生运动，却并没有发出声音的事实时，先前学生形成的认识就不能解释了。教学中，要刻意让学生充分讨论和质疑，产生强烈的认识冲突，从而引发学生进一步探究的欲望。

2.观察发声物体

把握了学生的认识冲突，就可以提出这样的问题：“物体发声时和不发声时到底有什么区别？”“发声时，物体有什么共同特点？”接下来开始“观察发声物体”的活动。

在水槽里盛约2/3的水，用击打过的音叉轻轻触及水面，观察水面有什么变化，并引导学生讨论变化产生的原因。使学生们认识到正是由于音叉的振动才使水面产生波纹的。教师可以对振动进行解释。

接下来观察：木板上拴着两个皮筋。拨动一根皮筋使它发出声音，另一个皮筋保持不动，不发出声音。让学生观察发声的皮筋和不发声的皮筋的不同。在对比观察的基础上，引导学生交流他们的想法。思考皮筋的振动和发出声音有什么关系。学生同样会发现是由于皮筋的振动产生了声音。

形成这样的认识后，教师可以进一步追问：物体停止振动后，还会发出声音吗？请学生利用皮筋来设计实验，证明自己的结论。此时，“声音是物体振动产生的”这一概念学生就建立起来了。

接下来，教师可以引导学生做下面的活动：我们每个人的身上就有一个非常敏感、可以感受振动的器官，猜猜它在哪儿。

 

第3课  声音的变化

 

（一）背景和目标

在第1课“听听音叉发出的声音”的活动中，学生们已经初步感受到了声音的高与低、强与弱的变化。当我们观察一个发声物体时，常常看不到这个物体的振动，音叉就是一个例子：它们的振动幅度太小频率太高以至于很难看到。这一课的活动将为学生们提供观察振动产生声音的机会。学生将用不同的力拨动他们熟悉的钢尺，探索声音强弱的变化；通过敲击装有多少不同的水的玻璃杯，以及拨动不同松紧的皮筋、粗细不同的琴弦、敲击大小、粗细、长短不同的物体探索声音高低的不同。学生们通过对听到的不同声音的描述，将对声音有进一步的认识。

 

科学概念

● 音量是由物体振动的幅度决定的，振动幅度越大，声音就越强；振动幅度越小，声音就越弱。音高是由物体振动的频率决定的，振动的频率越快，声音就越高；振动的频率越慢，声音就越低。

过程与方法

● 按教科书要求使物体发出强弱和高低不同的声音，对听到声音的不同进行描述，对物体在发出不同声音时的振动状态进行描述，把物体的振动状态和发出的不同声音联系起来。

情感、态度、价值观

● 形成善于观察，并把事物的特点和性质相联系的习惯。

 

（二）教学准备

为每组准备：1把钢尺或塑料尺、4个同样的杯子里面装有不同量的水、1张“杯子声音高低的实验记录单”、1块钉两颗钉子的木板、1根橡皮筋、长短不同的3个铁钉、粗细不同的3根钢管、粗细相同长短不同的3根铁管、1把六弦琴。

 

（三）教科书说明

第一部分：观察比较声音强弱的变化

这一活动主要是让学生用不同的力度来拨动钢尺，让学生听听尺子发出的声音有什么不同，尺子的振动状态有什么不同，并让学生将听到的声音和观察到的尺子振动的幅度描述出来。在反复的观察和描述中，学生将声音的强弱（大小）与尺子振动幅度的大小联系起来，从而建立起振动幅度大声音强（大），振动幅度小声音弱（小）的概念。

第二部分：观察比较声音高低的变化

把声音高低的变化和物体振动的频率联系起来是本课的难点。这一部分分三个层次来进行。第一个层次，通过反复敲击四个装有不同水量的杯子，并用声音“高、较高、较低、低”来描述听到的声音，让学生感受声音高低的变化。第二个层次，尽量用同样的力度拨动松紧不同的橡皮筋，描述声音高低的变化；观察松紧不同的橡皮筋的振动状况有什么不同，并同发出的声音联系起来，初步建立物体振动的频率越快，声音越高，频率越慢声音越低的概念。事实上，“橡皮筋越紧声音越高，橡皮筋越松声音越低”只是一种表面现象的描述，并不是对音高本质的认识。第三个层次，学生分别敲击长短不同的三个铁钉、粗细不同的三根钢管、粗细相同长短不同的三根铁管和拨动六弦琴上粗细不同的琴弦是一组体验性实验，目的是感受物体的长短、粗细对音高的影响，并将音高与振动频率联系起来，丰富学生对音高的认识。这组实验可以根据实际情况适当安排，不必全做。

 

（四）教学建议

1.观察比较声音强弱的变化

引导学生回忆在第1课里听到的大小不同的音叉（或铁钉）发出的声音，可以作为这节课的开始。

接下来的做法可以是，提示学生，这节课我们将继续观察一些物体的振动，要求大家要细心观察，仔细倾听。

出示一把钢尺（或塑料尺），问学生，怎样使它发出声音？提醒学生拨动尺子时要避免尺子和桌面撞击。

提出本课利用钢尺（塑料尺）进行实验的要求：

先轻轻拨动钢尺，观察钢尺上下振动的幅度有多大，发出的声音有多强，并用振动幅度大或小、声音强或弱作记录。

再用力拨动钢尺，与前面的实验进行比较，尺上下振动的幅度和发出的声音有什么相同和不同？并记录下来。

重复做上面的实验3~4次，体会物体振动时，振动幅度的大小与声音强弱之间是什么关系，并能准确地进行描述。

学生开始实验活动，仔细倾听和观察，把听到的声音和观察到的现象与小组内的同学交流，并记录下来。

学生分组汇报观察结果。教师适时揭示：声音的强弱可以用音量来描述。振动幅度越大，声音越强；振动幅度越小，声音越弱。音量的单位是分贝（dB）。

2.观察比较四个装有不同水量的杯子声音高低的变化

教师展示4个装有不同水量的杯子，每组发一张实验记录单。引导学生对敲击4个装有不同水量的杯子时声音的高低进行预测：如果用铅笔或小木棒敲击杯口，它们发出的声音会有什么不同？能用声音高、较高、较低、低来描述吗？学生在声音记录单上记录他们的预测。

教师讲解实验方法：按照从1号杯到4号杯的顺序，或从4号杯到1号杯的顺序反复敲击杯口，比较它们发出的声音有什么不同，再与小组的预测进行比较。

每个小组领取一组（4个）装有不同水量的杯子，按要求开始实验。

与全班同学交流本小组的预测和实验结果。并对结果作简单的分析。

3.观察橡皮筋音高的变化

出示一块木板上钉两个钉子，两个钉子之间绑着一根橡皮筋的装置。提问学生：还记得怎样让橡皮筋发出声音吗？在接下来的让橡皮筋发出声音的实验中，老师有新的要求：先拨动橡皮筋，让它发出声音；把橡皮筋拉得紧一些，再拨弹。橡皮筋发出的声音有什么变化？稍稍放松橡皮筋，再拨弹。橡皮筋发出的声音有什么变化？在这个过程中，橡皮筋的振动发生了什么变化。

各小组与全班同学交流实验中的发现。

4.听听更多的物体音高的不同

听听长短、粗细不同的物体发出的声音有什么变化。活动目的是拓展学生对音高的认识。由于课堂时间有限，教师可以引导学生课后观察或在课堂上由教师演示，学生倾听，并对听到的不同声音进行对比。

 

第4课  探索尺子的音高变化

 

（一）背景和目标

在第1课和第2课，学生已经探索了多种物体的振动情况，并研究了振动的幅度和振动的快慢问题。学生研究声音时，已经开始将听到的声音与看到的振动联系起来。在本课，学生将探索可以改变振动长度的物体——尺子的声音。本课的活动将为学生提供积极观察振动产生声音的机会。学生要将尺子与桌子边缘成垂直放置，然后用力弹压尺子。为了观察振动和声音的变化，学生可以改变尺子振动部分的长度。

经过前几课的学习，学生已经了解到物体的长短、大小、松紧的不同，会使物体发出声音的高低发生变化。本节课，学生将通过观察发现，伸出桌外的长度不同，尺子振动的频率不同，会使它发出声音的高低发生变化，这涉及到音高的本质的探索。

尺子可以发出两种完全不同的声音，一种是由尺子在桌子外的部分振动发出的，另一种是由尺子拍打桌子发出的。在让学生初学探索之后，要把他们的注意力集中到伸出桌面的那部分尺子的振动上去。

学生将会发现，尺子振动的频率受尺子伸出桌子外的那部分长度的影响。他们还将观察到，改变这部分尺子的长度会引起音高的变化：越长音高越低，越短音高越高。

 

科学概念

● 尺子振动的频率受尺子延伸到桌子外的那部分长度的影响。这部分的长度会引起音高的变化：越长音高越低，越短音高越高。

过程与方法

● 探索和描述尺子伸出桌外不同长度在振动时发出的声音的变化情况，通过柱状图的分析，将尺子不同长度的振动与其声音联系起来。

情感、态度、价值观

● 养成勤于观察，乐于动脑的习惯。

 

（二）教学准备

每个小组一把钢尺或塑料尺、1本厚的硬皮书、1张“振动的尺子——我能听到和看到的”活动记录单、1张“我们的观察柱形图”表格。

 

（三）教科书说明

教科书第32页下面的文字是引导学生对“尺子伸出桌面的长度和发出声音的音高有什么变化”进行探究的基本步骤。上面的图展示了实验操作的方法。

教科书第33页上面是实验的记录单，其中音高的变化顺序一栏可以填写数字序号。下面的“我们的观察柱形图”是用来帮助学生对上面的实验数据进行整理，便于学生分析数据，得出规律的。

 

（四）教学建议

上课时，教师可以提问学生：音叉和钉子的型号是如何影响它们的声音的？并与学生一起复习前几课听到的声音，对物体发声时的振动情况进行描述。

接下来教师出示一把尺子，提问学生，我们是如何让它发出声音的？然后教师提出本课研究的核心问题：“如果我们不断地改变尺子伸出桌面的长度，它振动时发出声音的音高会发生变化吗？”

1.预测

发给每个小组“振动的尺子——我能听到和看到的”记录单，完成表中当尺子分别伸出桌面4厘米、8厘米、12厘米、16厘米时，音高（高、较高、较低、低）和对应的尺子发声时振动的快慢（快、较快、较慢、慢）的预测，并让学生说出预测的理由是什么。

2.实验并记录数据

教师交代实验时的注意事项：要按照尺子振动部分长度的变化顺序依次进行实验，并能够清楚地听到声音的变化和观察到尺子振动频率的变化，还要将观察到的现象记录下来。要注意区分尺子敲击桌面发出的声音和尺子引起周围空气振动发出的声音。教师应边讲解边演示：将尺子的一部分露出桌边，用一本厚的硬皮书压放在桌子上的那部分尺子上，再用力压住书，然后拨动尺子，使其发出声音。虽然使尺子发出声音在前两课学生做过多次，但这一细节仍然是本课实验活动的关键，教师有必要进行强调。因为只有这样，学生研究的对象才可能是问题的本质。

学生实验时，教师要注意观察，及时了解学生的探究状况，并适时地给予指导。特别要指导学生如何运用对比的方法，对观察到的音高和振动的频率划分成不同的等级。

3.整理数据

学生实验操作完毕后，可发给每个小组“我们的观察柱状统计图”的表格。由小组根据实验得出的数据，对应尺子伸出桌面的长度，把音高达到的高度以下涂上颜色，制成柱状图。各小组还要对柱状图进行讨论，找出尺子伸出桌面的长度和它发出声音的音高变化规律。

4.总结、交流和拓展

各小组对发现的规律进行交流。

引导学生在课后用同样的方法，探究音量与物体振动幅度大小的关系。

 

第5课  声音是怎样传播的

 

（一）背景和目标

当一根针落到地上、当我们朗读课文、当一架飞机急速划过长空，就会将声音一波一波地发送出去，就像一块石头被扔进池塘引起的波纹一样，我们把这称为声波。我们看不见声波，但是我们的耳朵可以探测到它们，我们的大脑能将它们加工成声音。

声音是以波的形式传播的。当声波碰到物体时，它们会使物体振动。尽管声音能够穿过各种物质（固体、液体和气体），但在不同的物质中，声音传播的速度是不同的。在空气中声音传播的速度是每秒340米（每小时约1224千米）。声音传播得如此之快，以至于在短距离内，声音对发出者与接受者来说似乎是同时发生的。但事实并非如此，声音从一个地方传播到另一个地方确实需要一定的时间，比如雷雨天，我们经常是先看到闪电，后听到雷声。

对于很多学生来说，很难理解声音的传播能穿过空气等物质。用不同的物质做实验的经验会让他们逐渐理解这一现象。

 

科学概念

● 声音是通过物体以波的形式，从一个地方传到另一个地方的。

过程与方法

● 借助实验和想象，对声音传播的方式进行描述。设计声音在不同物体中的传播实验，对声音在不同物体中的传播情况进行比较。

情感、态度、价值观

● 意识到从实验中获取事实是认识世界的基本方法。

 

（二）教学准备

每个小组一个音叉（敲击小锤）、一个水槽（里面装有1/2的水）、每两个人一个土电话。

为每组准备：一个音叉（敲击小锤）、1米长的铝箔条、木制米尺、棉线、尼龙绳，每个小组一张“声音在不同物体中传播的记录表”，空气传播声音实验装置。

 

（三）教科书说明

第一部分：振动物体与波

对于很多学生来说，很难理解物体振动会发出声音，而振动又可以引起周围物体的振动，从而使声音从一个地方传播到另一个地方。本课通过用不同的物质做实验的经验会让他们逐渐理解这一现象。

音叉的振动引起水面的波动，学生已经在第2课中观察到了。本课再次让学生观察这一实验，重点是要让学生观察到振动的音叉是怎样引起水面波动的。通过观察和与同学的交流，应让学生认识到：水面的波动是从振动的音叉开始，逐渐向四周传播的。使学生真实地感受到“物体振动发出声音，同时可以引起周围物体的振动，从而使声音向四周传播”。

通过在玩“土电话”过程中思考“纸杯里听到的声音是怎样传播过来的”，学生能感受到声音在棉线中传播的过程，初步形成对声波的认识。

第二部分：声音在不同物体中的传播

学生以铝箔米尺、木制米尺、棉线、尼龙绳等作为声音的传播媒介，让音叉发出的声音通过它们传到耳朵中，来感受不同的物质可以传播声音，并比较不同物质传播声音能力的不同。学生采取用同样的力量敲击音叉，在另一端感受声音的大小，来区分不同物质传播声音能力的不同。

空气是传播声音的重要物质。教科书通过放置在玻璃罩内的闹钟，和月球上两个人难以直接对话资料的介绍，让学生对声音依靠空气传播有深刻的认识。

 

（四）教学建议

1.振动与声波

首先和学生回忆在第2课中，音叉是怎样引起水面的波动的。再指出，我们今天再来观察这个实验，看一看振动的音叉究竟是怎样引起水面波动的。提醒学生，把音叉放到水面上的时候，应等到水面平静之后；另外要轻轻敲击音叉，同时轻轻地用敲击后的音叉去接触水面。

在学生按要求实验，仔细观察，并把观察到的现象在全班交流的过程中，教师要对学生的描述语言进行指导，使学生的描述更加准确，能描述出水面波动的细微变化。

在拿出“土电话”，指导学生玩“土电话”的方法时，需特别强调，说话人的声音的大小应以听话人不能直接听到为宜；连接两个“话筒”的线应拉紧。

然后组织讨论：纸杯里听到的声音是怎样传播的。

讨论结束后，教师可以小结声音的传播方式：声音以波的形式传播，当声波遇到物体时，会使物体产生振动，就这样，声音通过各种物质，从一个地方传播到另外一个地方。

2.声音在不同物体中的传播

现在将学生的注意力转移到出示的几个物体上：铝箔米尺、木制米尺、棉线、尼龙绳。提问学生，你们认为声音通过哪一种物体传播的效果最好，为什么？说说你们假设的理由。并把学生的预测记录在“声音在不同物体中传播的记录表”上。

这时，向学生介绍怎样研究声音在不同物体中传播的方法是必要的：一个同学在物体的一端，握住振动音叉的柄，使音叉与物体接触或把物体的一端缠绕在音叉上，另一个同学把物体的另一端靠紧耳朵，并使物体绷紧。拿音叉的同学尽量用同样的力度敲击音叉，另一端的同学须仔细地听，并随后把实验中听到的情况记录在“声音在不同物体中传播的记录表”上。

在实验时要让学生思考下列两个问题：

穿过所有的材料你们都能听到音叉的声音吗？

你们发现声音穿过哪种材料时效果最好（声音最大）？

在交流各组的实验发现时，要让学生说说，声音是怎样在这些物质中传播的，并对这些物质传播声音能力的不同作简单的解释。

实验材料不一定拘泥于教科书中的材料，教师可以根据实际情况选定，但要使用不同质地的材料。

最后，教师可以出示“声音在空气中传播”的实验装置，让小闹钟发出声音并放置在玻璃罩内。先让学生说一说小闹钟的声音是怎样传到我们耳朵里的，简要地画出传播路线图：闹铃→空气→玻璃→空气→耳朵。接下来，教师打开抽气机，学生倾听声音的变化。当学生将听到的情况作汇报后，教师要引导学生思考声音变化的原因是什么，并进一步引导学生猜想，当玻璃罩中的空气全部被抽出后，我们听到的声音会有什么变化，你们认为声音在空气中传播是事实吗？

 

第6课我们是怎样听到声音的

 

（一）背景和目标

声音是以声波的形式传播的。声波在空气中传播，碰到物体就会引起物体的震动。我们耳朵中的鼓膜就是接收声音振动的“探测器”。鼓膜是一个很薄而且有弹性的组织，即使很轻的声音都可以让它产生振动。在这节课，学生要用一块很薄的橡胶皮，包住一个塑料杯口制作一个鼓膜模型，通过观察橡胶皮的振动，来探索鼓膜的作用以及人的耳朵是如何工作的。从实验中，学生可以得出距离的远近是如何影响耳朵振动的剧烈程度的结论，共同讨论他们的探索结果。通过阅读让学生深入思考他们的观察结果，从而提高他们对于听力和人类耳朵的理解。

 

科学概念

● 人的耳朵是由外耳、中耳和内耳构成的，外耳的耳廓把收集到的声音通过耳道传到鼓膜，引起鼓膜的振动，这种振动信号传递给大脑，通过大脑的加工，我们就能听到各种各样的声音了。

过程与方法

● 通过研究大小、远近不同的声音是怎样对自制的鼓膜模型的振动产生影响的，解释人耳鼓膜的作用；通过体验活动感受耳廓的作用。

情感、态度、价值观

● 养成细心观察、留心周围事物的习惯。

 

（二）教学准备

为全班同学准备：一张大的“耳的结构”挂图或耳的结构模型。

为每组学生准备：一张“耳的结构”图片或模型、1个塑料杯、1块大于塑料杯口的薄橡胶（气球皮）、1根橡皮筋、一个音叉（或锣等能发出声音的器具）、少量的盐或细沙。

 

（三）教科书说明

第一部分：耳的结构和功能

这一活动的主要目的，是让学生通过观察耳的结构图或耳的模型，了解人耳的基本结构，并在此基础上让学生对人耳各部分的功能进行推测。如果让学生观察能够拆装的耳的模型，学生将对耳的结构有更加形象的认识。从学生推测的过程中教师可以了解学生对“我们是怎样听到声音的”这一问题的初始认识。通过观察和推测，学生对人耳的某些结构，如耳廓、鼓膜等的作用还不能形成清晰的认识，这样，就很自然地引入了下面的活动。

第二部分：观察比较鼓膜的振动

这一活动将探索耳朵的重要部位——鼓膜的作用。指导学生在一个杯子口上覆盖一块绷紧的薄橡胶或气球皮，并用皮筋绑紧，来制成一个“鼓膜模型”。为了便于观察气球皮的振动，可以在气球皮上撒上少量的盐、细沙或纸屑。

用音叉或其他发声物体，在鼓膜的上方制造大小不同的声音，观察气球皮有什么现象，比较气球皮的振动有什么不同；在距离“鼓膜模型”远近不同的地方敲击音叉或其他发声物体，观察气球皮的振动有什么不同。

通过这一活动，学生可以观察到物体发声产生的振动传播到气球皮时，会使气球皮产生振动，当声音的大小和远近不同时，气球皮的振动也不相同。从而推测出人耳鼓膜的作用：外界各种不同的声音通过外耳传到鼓膜，鼓膜会产生不同的振动。此活动是利用模型对科学问题做出解释的典型实例。

这张照片和下面的文字是引导学生先用耳来听物体发出的声音，再把手放到耳后听同样的声音，然后将听到的声音变化进行对比，体会耳廓的作用。

 

（四）教学建议

1.耳的结构

教学时，首先以“我们的耳朵是怎样听到声音的”引出关于耳朵的话题。

接着教师可以出示“耳的结构”的挂图或模型，指出我们要想知道“我们的耳朵是怎样听到声音的”，就要先知道我们的耳的结构是什么样的。利用挂图或模型向学生介绍耳的结构。

随后可以让学生推测耳各部分的功能，以及它们在帮助我们听到声音的过程中起到的作用。可以为每个小组提供一张“耳的结构”的图片或模型，以小组为单位，结合“耳的结构”图片或模型讨论外耳、中耳、内耳的主要功能。教师要重点提问鼓膜在帮助我们听到声音中的作用，让学生充分表达他们的观点，以引出后面对鼓膜的深入探索。当然，现在的学生知识面较广，如果确实有学生课前通过查找资料，已经对鼓膜的作用有了了解，教师可以提出，你们是否真切地感受过鼓膜是怎样振动的，来引导学生对鼓膜的进一步探索。

2.观察比较鼓膜的振动

教师指出，我们无法拿真实的鼓膜来研究，但我们可以利用（教师出示制作“鼓膜模型”的材料）这些材料，制作一个“鼓膜模型”来研究鼓膜的作用。

在讲解制作方法时，应提示学生，尽量将气球皮绷紧，因为我们的鼓膜就是很薄的、有弹性的一层膜。

在指导学生观察声音是怎样使气球皮振动的时候，为了观察方便，可先在气球皮上放少量的细沙或盐。提醒学生，在气球皮的前方敲击音叉或其他发声物时，要仔细观察气球皮以及上面的细沙（盐）有什么变化。

接下来指导学生，让音叉（或其他发声物）与气球皮的距离保持不变，用不同的力使音叉（或其他发声物）发出强弱不同的声音，观察气球皮的振动有什么不同，在距离“鼓膜模型”远近不同的地方用相同的力敲击音叉（或其他发声物），观察气球皮的振动有什么不同。

在各小组汇报观察的发现之后，教师可以小结：我们耳朵里的鼓膜和气球皮一样，当外界的声音传到鼓膜时，它就会产生振动。

3.了解耳廓的作用

教师可以拿出一个能持续发出声音的物体。这个物体发出的声音不宜过大，以学生刚好能听得到为宜，如音乐贺卡。先让学生感受声音的大小，再让学生将手放到耳后，感受听到的声音有什么变化。把两手同时放到耳后效果会更佳。这时还可以举出一些动物耳朵的例子，以加强学生对耳廓作用的了解。

4.总结我们是怎样听到声音的

让学生回答上课开始时提出的本课核心问题“我们是怎样听到声音的？”对于耳蜗、耳神经等的作用，教师可以直接告诉学生，以便使学生对“我们是怎样听到声音的”形成比较全面、清晰的认识。

 

第7课保护我们的听力

 

（一）背景和目标

很多人喜欢长时间使用耳塞听声音很高、很强的音乐，但并没有意识到这正在对他的听力产生伤害。在听力伤害中，绝大多数是由于过高或过强的声音对鼓膜或耳内的其他组织持续造成损伤，从而导致听力下降的。因此，保护听力就是避免我们的耳朵受到过强或过高声音的侵害。避免我们受到噪声侵害的根本方法就是控制噪声。从前一课中，学生了解了鼓膜在帮助我们听到声音中的重要作用，而且通过“鼓膜模型”的活动，认识到鼓膜是非常薄的一层膜，是很脆弱的，这对于提高学生保护听力的意识将起到很大的作用。

 

科学概念

● 过高或过强的声音会对我们的听力产生伤害，保护听力就是要避免我们的耳朵听到过高或过强的声音并控制噪声。

过程与方法

● 通过阅读保护听力的资料，了解我们的听力经常受到哪些伤害，知道保护听力的做法。

情感、态度、价值观

● 认识到保护听力的重要性，养成良好的用耳习惯和在公共场所保持肃静的习惯。

 

（二）教学准备

本单元资料库中的《呵护自己的听觉器官》阅读材料。

为每个小组准备：一个塑料罐或空易拉罐、几粒黄豆、棉花、毛巾、废报纸等。

 

（三）教科书说明

第一部分：远离噪声

在课堂上，噪声及其对听力的危害是不能让学生去亲身体验的。只能通过学生们对以前听到的噪声的描述，来认识噪声对听力的危害。音乐是不是就对我们的听力没有危害呢？也是不能让学生去听过高或过强的音乐或长时间使用耳塞听音乐来体会的。所以，学生对这些信息的获得主要来自于阅读或经验的积累。单元后的资料库为学生提供的《呵护自己的听觉器官》一文可供学生在学习时阅读。

第二部分：控制物体发声

这个活动主要是让学生通过制作“发声罐”，并想办法使“发声罐”的声音变轻，领会“我们可以采取一些办法控制物体发出的声音”。在让学生选择不同材料和方法减轻“发声罐”声音的过程中，去思考声音是怎样被控制的，这些方法有什么联系和区别，使学生经历从现象到本质的思维过程。积累控制声音的经验，有助于对减少噪声方法的理解。活动的重点在于让学生多思考，采用多种方法展开探究，培养学生的创造力。

在前面的阅读和减轻“发声罐”发出声音的活动中，学生知道了噪声对听力的危害和如何通过控制声源和阻碍声音传播的办法来减小声音。这就为教师引导学生发现生活中减少噪声的方法，以及使用这些方法提供了依据。轻声细语和嗓音洪亮应该运用于不同场合。教学中，可以引导学生对轻声细语和嗓音洪亮的优缺点和应该适应什么场所进行讨论和分析，并对在电影院、医院等场所中如何控制我们的说话声音进行讨论和交流，使学生意识到，在不同的场所应该注意控制自己的声音，以免对周围人的生活和工作造成不良的影响。

 

（四）教学建议

1.远离噪声

在上课开始时，关闭声音，播放一段有情节和对话的短片，时间不超过一分钟。看后让学生谈谈对短片内容的理解。带着声音再次播放短片，让学生谈谈自己的感受，感受声音的重要。

然后，播放一段悦耳的音乐（比如钢琴曲），让学生说说听的过程中的感受。再提问学生有没有听到过嘈杂刺耳、使人心烦意乱的声音，谈谈听到这些声音时的感受。

接下来，让学生阅读资料库中《呵护自己的听觉器官》一文。阅读后让学生谈谈有什么收获。

引导学生交流，在生活中，有哪些地方需要我们注意保护听力？怎样保护听力？就如何使用耳塞等进行讨论。

2.控制物体发声

首先，教师可以在塑料罐或易拉罐里放入几粒黄豆，做成一个“发声罐”。摇晃“发声罐”让学生感受发出的声音。告诉学生，每个小组都要做一个这样的“发声罐”（出示制作“发声罐”的材料和其他材料，如棉花、毛巾、废报纸等），并想办法使“发声罐”发出的声音变轻。先让学生充分思考用什么办法可以使“发声罐”发出的声音变轻，然后通过操作检验自己的想法。在交流的基础上，师生将各种方法进行归纳，总结出几种使“发声罐”声音变轻的主要做法，再通过比较这些方法的相同和不同，归纳出这些方法从本质上看可分为控制声源和阻碍传播途径两种方式。

然后，教师可以出示几幅生活中减少噪声方法的图片，让学生对这些方法是怎样减少噪声的道理进行分析。布置学生课后对生活中人们是怎样减少噪声的进行调查，使学生能运用学到的知识解释周围的事物。

最后，引导学生对轻声细语和嗓音洪亮的优缺点和应该适应什么场所进行讨论和分析，并对在电影院、医院等场所中如何控制说话声音进行讨论和交流，使学生形成在不同的场所应该注意控制自己声音的意识。

四、评价建议

 

评价在教学活动中起着至关重要的作用，可以说没有评价就没有教学。在科学课程中，评价是伴随教学活动发生的，是教学活动不可分割的一部分。评价既要评价结果，也要评价过程。在评价过程中，既要关注学生已经获得了什么，又要关注如何促进学生发展。

 

（一）本单元的评价策略分为以下三类

1.单元前和单元后评价

教授“声音”单元时可以在第一课上课时提问学生：“关于声音你们都知道什么？”或“关于声音你们都想知道哪些问题？”并把学生的回答记录在一张大的图画纸上。这是一种头脑风暴活动，这样的活动将为教师提供关于“声音”这一主题学生已经知道了什么和想要知道什么的信息。在本单元的最后一课，教师再问学生同样的问题，也将学生对这一问题的回答记录在一张大图画纸上，这样就为教师提供了两套可以比较的信息，表明了学生在知识、技能方面的进步。将两张记录同时展示给学生，让学生讨论一下他们两次的回答有什么不同，觉得哪个回答更好些。学生将在这个过程中看到自己对“声音”问题认识的进步。

2.同步评价（随堂评价）

同步评价（随堂评价）应贯穿于“声音”单元的每一课，同学评价都是伴随着教学内容自然而然进行的，是和教学活动连为一体的。伴随着教学活动的同步评价（随堂评价）将为评价学生提供丰富的档案资料。为促进学生发展提供依据。如学生的发言、谈话、记录单等。其中“声音”单元的最后一课就是挑战学生综合应用能力的内容，为评价学生提供了丰富的活动。

3.附加评价

附加评价是在单元结束后用来评定学生的学习状况的。本单元的附加评价可以设计以下活动：

（1）给学生一根橡皮筋，让他分别发出大、小、高、低都不同的声音。

（2）制作小乐器。

（3）拿一种弦乐器，让学生观察琴弦，判断哪根琴弦的声音高，哪根琴弦的声音低，怎样能使琴弦发出更高或更低的声音。

在附加评价里，学生可以用材料来解决问题、做实验或分析和组织数据。在选择附加评价时，应考虑对学生的多种能力进行评价，例如怎样表达他们的知识、技能等。

 

（二）学生学习成绩的评定形式

在“声音”单元中，对学生的评价是建立在教师的观察记录、学生学习的成果和口头交流基础之上的。所有这些证据结合起来可以给教师一个每个学生在本单元学习中发展过程的全面的描述。

1.教师在教学过程中，可以随时观察到学生对所学概念的理解和技能的掌握情况。随时收集学生这方面的信息，并及时进行评定，是评定学生成绩的重要形式。

2.学生的活动成果表明了学生向单元目标的进步。在本单元学习过程中，学生的各种书面材料：包括书面观察、图画、图表、表格和图解的记录单。它们提供了每个学生收集、记录和处理信息能力的证据。教师对这些学生在学习过程中产生的成果给予评定，是学生学习成绩评定的另一重要形式。

学生的书面工作成果应该折叠起来放在一起，在单元结束时用来证明学习成果。当学生回过头来对照以前的认识时，他们能够反思自己的学习。在一些情况下，学生可能写的或画的并未达到评价的目标，但他们的经验确实有利于他们科学素养的发展。

3.口头交流。学生在班上和在个别时间里和教师进行的正式和非正式的谈话——是了解学生当前学习状况的一个特别有用的方法。这个单元为学生提供了许多分享和讨论他们自己想法、观察和观点的机会，这就为教师提供了丰富的了解学生学习状况的机会。教师可以从这一过程中收集信息，对学生的学习状况给予适当的评定。

4.为学生提供丰富的相互评价的机会，特别是小组同学之间相互评价的机会。可以分项目设计小组同学间互相评价的表格，也可以采取口头评价的方式。

上面的成绩评定适宜采取等级评价的方式。

五、参考资料

 

声    学

物理学的一个分支，是研究声波的产生、传播、接收和作用等问题的学科。根据研究的方法、对象和频率范围的不同，它与许多其他学科交叉在一起，形成了很多独特的边缘学科，例如大气声学、水声学、电声学、生物声学、心理声学、语言声学、建筑声学、环境声学、几何声学、物理声学、生理声学、分子声学、声能学、超声学、次声学、微观声学、音乐声学、振动与波动声学、噪声控制学等。随着近代工业发展起来的声学，是古典声学、电子技术和各种工业应用相结合的产物，它还在随着工业的发展而继续发展。

 

音

即“律音”。具有单一基频的声音。纯律音（或纯音）具有近似于单一的谐振波形。这种律音可由音叉产生。乐器则产生复杂的律音，它可以分解成一个基频以及一些较高频率的泛音。参见“音品”。

 

声    源

一个向周围媒质辐射声波的振动系统叫“声源”。例如：二胡、小提琴等弦乐器是靠弦的振动发声；笛子等管乐器是靠空气柱的振动发声；锣、鼓等膜乐器是靠板或膜的振动发声；唱歌或说话是靠咽喉声带的振动发声。任何发声的物体都在振动着，所以把各种振动着的发声物体叫做声源。固体、液体、气体都能振动发声，都可视为声源。

 

声    波

弹性媒质中，各质点振动的传播过程称为“声波”。它是一种机械波。起源于发声体的振动频率在20赫兹与20 000赫兹之间的声波能引起人的听觉，故又称可听声波，频率在10-4赫兹~20赫兹的机械波称为次声波，频率在2×104赫兹~2×108赫兹的机械波称为超声波。次声波和超声波一般不能引起人的听觉。从物理学的观点来看，频率在20赫兹~20 000赫兹的声振动与这个频率外的声振动没有本质上的不同。因此，广义的声波包含次声波与超声波在内。是否能引起人的听觉，不完全由机械波的频率决定，还与声强有关。声波在固体中以纵波和横波两种形式传播，但在液体和气体中，则只能以纵波的形式传播。

 

声  速

又称音速。是指声音在介质中的传播速度。它与介质的密度、弹性系数以及介质所处的状态有关。0 °C时空气中的声速是331.45米/秒，温度每升高1 °C，声速约增加0.6米/秒。

 

声波的反射

声源发出的声波，在传播过程中遇到障碍物时声波反射回来，称为“声波的反射”。北京天坛公园的回音壁、山谷中的回声、雷鸣，以及建筑物内的交混回响都是声波反射现象所造成的不同情况。

 

回    声

当声波投射到与声源有一定距离的面积较大的障碍物上时，声能的一部分被吸收，而另一部分要反射回来。如果听者听到由声源直接发来的声和反射回来的声的时间间隔超过1/10秒，他就能分辨出两个声音，这种反射回来的声叫“回声”。如果声速已知，当测得声音从发出到反射回来的时间间隔，就能计算出反射面到声源之间的距离。利用这个道理，已设计成水声测位仪，用以测量海水的深度。回声是山谷中或大厅中常有的现象，夏天响雷轰轰不绝，也是雷声经天空密云层多次反射的回声。广义讲，凡有这种性质的其他信号，都属回声。例如，反射回来的超声波信号。利用回声制造的回声探测仪、水声定向器、超声波探伤仪等，可以利用声波探测鱼群或用地面上爆炸声波的反射用以探测地下的油矿等。

 

交混回响

声源停止作用后，声音的延续现象称为“交混回响”。在各种建筑物中，声波要经过墙壁、天花板等多次反射和吸收。混响持续时间的长短和反射声波的材料对声波的吸收有关。如果每次只吸收很少一部分声能，则混响时间长，使声音前后重迭辨别不清感到声音模糊。如果混响时间过短，虽然对声音分辨很清楚，但使人听起来枯涩、单调，有沉寂枯燥的感觉，使音乐演奏的效果很不理想，影响对演奏的欣赏。一般来说，适当的时间是在1~2秒之间，使混响强度降低60分贝。各种物质的吸声性质用吸声系数来表示，吸声系数即吸收的声能在入射波能量中所占的百分比。软而多孔的物质吸声系数大，而坚硬平滑的物质吸声的系数就小。所以，交混回响时间的长短，是建筑物重要的声学性质。例如，北京首都剧场的交混回响时间，满座时是1.36秒，空座时是3.3秒。北京人民大会堂的交混回响时间，满座时是1.6秒，空座时是3秒。

 

声波的干涉

声波的干涉是指在同一区域中，两列频率相同的持续声波相遇而叠加的现象，它只能在特定的条件下发生，而不是常见的现象。可用音叉演示声波的干涉。音叉的两个叉股是两个相同的波源，当音叉发声时，辐射出的两列波发生干涉，若使音叉绕叉柄的纵轴旋转或音叉不动，我们环绕正在发声的音叉走一周，会听到音叉的声音忽强忽弱。这是因为当音叉产生的两列波发生干涉时，会出现相间的加强区和减弱区。在加强区，空气的振动加强，我们听到的声音也强；在减弱区，空气的振动减弱，我们听到的声音也弱。

 

声波的衍射

声波在通常情况下，有的表现为直线传播，有的会发生明显的衍射。由于声波的波长约在0.017米到17米之间，它跟一般室内的障碍物以及门窗等物的尺寸相接近，当声波在传播过程中，碰到与声波波长差不多的障碍物时，声波就会绕过障碍物传到它的背后去，即发生衍射现象。

 

共    鸣

发声器件的频率如果与外来声音的频率相同时，则它将由于共振的作用而发声，这种声学中的共振现象称作“共鸣”。许多乐器应用振动体和空气柱的共鸣，来增强乐器发出的声音。使两个共鸣箱相对放置（箱口相对），然后敲击一共鸣箱上的音叉，过一段时间后，以手握住被敲击的音叉，使其停止振动，此时可听到另一个未被敲击的共鸣箱发出声音，从而证实共鸣的产生。由于二共鸣箱之一发生振动，附近空气向周围传播，另一共鸣箱和音叉即发生共鸣，故也能发出声音。当两个物体的固有频率相同或其中一个是另一个作为声源的固有频率的整数倍时，就会发生共鸣。音叉下面所附的音匣起着使声音加强的作用。弦乐器如小提琴、琵琶、二胡等的琴身或琴筒，也都具有音匣的作用。从前，所建戏台，往往在舞台下面放置几口大缸，同样是利用共鸣作用使台上演员和乐器发出的声音产生洪亮而圆润的效果。

 

空气柱的共鸣

向细玻璃管的一端吹气或将振动着的音叉放在管口处，可以听到管内空气发出声音。这就是说，管内空气柱由于自身的振动而成为一个发声体。若将一玻璃管的下端与盛有水的漏斗用皮管连通，把一个频率为v的振动着的音叉放近管口，上下移动漏斗，用以改变管中空气柱的长度。在某一长度处能听到声音最大，这是因为管中的空气柱在音叉产生的连续正弦声压的振动作用下，发生了受迫振动，当音叉振动频率恰好与空气柱的固有振动频率重合时，就会发生共振。慢慢调节，使管内水平面继续下降，还可在其他几个适当的空气柱长度，听到声音的强度达到最大值。管内空气柱的这种由声波的作用而引起的共振现象叫做声的共鸣。利用气柱共鸣可以方便地测定声波的波长，从而可推算出声速。

 

音    叉

一种声学仪器，用钢制成形如字母U，但是做得细而长，下端的柄插在一端开口的空木箱上，用以增加发音强度。音叉的振动频率一定，则其音调高低一定，且其振动为棒的振动，所发之声极清朗。故常用它作为测定音调的标准。用橡皮锤轻敲音叉之上端，则其两叉股左右振动而发声。音叉声音之高低，视其叉股之长短厚薄而定。股臂长而薄者振动缓而音低；股臂短而厚者振动急而音高。音叉的振动通常不易产生泛振动，偶尔产生泛振动。亦因棒之阻抗大而即时消减，因此音叉容易产生基振动。音叉振动时，亦有干涉的现象产生，其两叉股的振动，系同时向内或向外。若两叉股同时向内振动，其间成稠密状，因为音叉的两叉股振动的振幅和波长或频率均相等，产生干涉，则无声。这时可将振动音叉，放在耳边，徐徐转动，而找到无声区域的位置。音叉能在很长时间内保持其音的频率不变，振动的振幅和温度都不容易使频率改变。音叉的频率有高达每秒9万周者。通常音叉都用钢或弹性钢制成。因音叉尺寸不大，发声的输出很少传入空气中，又因其振动方式，只有极少量的纵波成分沿叉柄振动，故此振动系统的阻滞极少。用音叉木柄与共鸣器相连，可增加声音输出，且因共鸣器与音叉的泛音并不相同，故只有基音产生共鸣。音叉的用途很多，在调乐器时，音叉被用作音调标准。

 

音    调

声音的高低叫做“音调”。音调的高低，主要取决于声波频率的高低。当声波的强度增加，亦会使同一频率的声波有音调较高之感。通常乐器所发出的声波均非单音或纯音，而有其波形的复杂性，故音调的高低，实际是由很多因素所决定。乐音与噪声的区别，在于乐音有一定的频率，而噪声的频率是经常在变化的，它使人们有音调快速变化之感。在音调上有基音与泛音之别。泛音即其振动频率为基音的整数倍，有第一泛音，第二泛音等。在波动中，周期与频率成反比，所以泛音周期比主周期短，它们的比例也是整数倍。

男子发音，其频率约在90赫兹~140赫兹之间，其音较低。妇女发音的频率约在270赫兹～550赫兹之间，其音较高。人耳器官所能感受音波频率的范围因人而异，一般人的听觉范围在50赫兹~15 000赫兹，听觉灵敏的可由20赫兹~20 000赫兹。人类口腔发声大约是100赫兹~8 000赫兹。各种乐器的频率范围是40赫兹~14 000赫兹，扬声器的频率是40赫兹~8 000赫兹。如声音由张紧的弦发出，则弦越细、越短、张得越紧，音调便越高；反之音调就低。

 

响    度

又称音量。人耳感受到的声音强弱，它是人对声音大小的一个主观感觉量。响度的大小决定于声音接收处的波幅。就同一声源来说，波幅传播的愈远，响度愈小；当传播距离一定时，声源振幅愈大，响度愈大。响度的大小与声强密切相关，但响度随声强的变化不是简单的线性关系，而是接近于对数关系。当声音的频率、声波的波形改变时，人对响度大小的感觉也将发生变化。

 

音    品

声音的品质叫音品，也称“音色”，是声音的属性之一。它由泛音的多少、泛音的频率和振幅所决定。不同的乐器在基本振动频率相同的情况下，仍然可以区分其各自的特色，就是因为它的音色不同。例如合奏的二胡、月琴、琵琶，由于音色不同，人们的听觉可以分辨出各种乐器。

 

声音的三要素

音色、音调、响度是声音的三个主要属性，故称它们是声音的三要素。

 

基    音

在复音中，频率最低的声音叫做“基音”。乐音的音调是由基音的频率决定的。例如100赫兹的钢琴声，除发出频率是100赫兹的声音外，还同时发出许多较弱的不同频率的声音，100赫兹的纯音叫钢琴的基音。

 

泛    音

频率为基音的整数倍或大于一的非整数倍的其余纯音称作“泛音”。等于基音频率整数倍之声音又称为谐音。作简谐振动的发声体，发出的是非常单纯的纯音。乐器发出的声音，一般是由若干个频率和振幅都不同的纯音所组成的复音，其中频率最低的纯音称基音，还有频率是基音整数倍的泛音。乐音的音品就是由泛音的多少及其频率和振幅决定的。

 

声    压

由于声波作用而产生的压强叫“声压”。声波在传播过程中，空气中任一点附近质点由于声波作用，时而疏松，时而紧密，因而压强也相应地忽强、忽弱变化。当空气中有声波传播时，该点的压强与没有声音到达时的压强之差叫做该点的声压。声压的单位是帕斯卡，简称帕。声压的大小和传声介质中质点在声波作用下振动速度、介质的密度以及声波的传播速度有关。树叶被微风吹动的响声声压约为0.01帕；在房中大声说话的声压约为0.1帕。

 

声    强

声波传播的能流密度。即在单位时间内通过垂直于传播方向上单位面积的声音能量。由于声音的强弱与声源的振幅有关。若声源的振幅大，单位时间内传出去的能量就大，因而声波也就较强。声强与声音传播的距离有关，跟响度有关，但响度随声强的增加并不呈线性关系，两者是有区别的。声强是客观存在的事实，它是声音强弱的物理量，不受人耳功能的影响。但响度却与人的感觉有关，声波引起耳膜振动时会因人而异，对同一声强的声波反应不同，耳感灵敏者觉得响度大，而耳感差的就觉得响度小。对不同频率的声波，耳感亦不相同。凡能引起正常听觉的声波，对声强有一定范围的要求，对于每个给定的频率，要引起听觉，其声强也有两个极值。若根据正常听觉的实验结果，以频率为横坐标，以声强为纵坐标，将各种频率的声强上下限坐标连起来，低于下限的声强，不能引起听觉。凡超过上限的声强，使人耳有痛感。故上限曲线叫痛觉阈，下限曲线叫可闻阈，两曲线间的区域即为听觉范围。因此凡能引起人听觉的声波，除对频率要求在20赫兹~20 000赫兹外，还要求声强范围在10-12瓦/米2~1瓦/米2。由此可见声强变化范围是很大的。

 

声强级

声强的量度。单位为贝尔，用Bel表示，这个单位在实用上太大，故常用贝尔的1/10，即分贝（用dB表示）作为单位，最轻声就是0。通常在谈话时的声强级为60 dB~70 dB。

 

乐    器

可以发出乐音，供演奏音乐使用的器具。一般是按发音特点来分类的。管乐器：它的发声是靠空气柱的振动而取得效果，这类器具有笙、管、笛、箫等；弦乐器：靠弦的振动而发声，如小提琴、二胡、马头琴等；打击乐器：利用打击发声的，如鼓、锣、铃、钹、钗等，弹拨乐器：如月琴、琵琶等。

 

乐    音

由声源按周期性振动而产生的有规则的声音。它的波形图线是周期性的曲线。乐器按规律发声才产生乐音，否则即产生噪声。乐音的三要素是音调、响度和音品，它们各自反映乐音的特性。

 

噪    声

噪声是使人感到不愉快的声音的总称。它是由声源作无规则的、非周期性振动所产生的，或是由不同强度和不同频率的声音无规律地组合在一起而形成的。例如，车辆的发动机、喇叭声，工地或工厂的各种机器的响声，婴儿啼哭以及喧哗声，凡是刺耳的声音都是噪声。噪声是目前污染环境的三大公害（污水、废气和噪声）之一，噪声没有污染物，又不会累积，它污染的面积大，其能量最后完全转化为热能而转移。因此，控制噪声是环境保护的一个极为重要的方面。

人体对噪声的承受能力一般为50分贝。国际上规定90 dB为听力保护的最高限度。随着噪声声压增大，对人体危害程度也相应加剧，轻者使人心情烦躁，影响人的工作情绪，降低劳动效率；重者造成听觉疲劳甚至受到严重损害。随着城乡工业和交通以及人口的剧增，各种噪声充斥工作环境和公共场所，特别是城市中由于场地限制，不少居民楼建筑在闹市区或厂区附近。嘈杂的人声、汽车的轰鸣声和机器的震动，毫不留情地闯进我们的住宅，使我们程度不同地失去了以往的安宁的休息环境。不要说在家中看书读报没有兴趣，有时还影响到正常的睡眠。长期生活在这种环境中，人们会产生厌恶心理和痛苦不安的情绪。特别要提醒的是，居室的噪声除了来自外部还有来自居室内部的。这种不受欢迎的“声音”来自居室的卫生间和家用电器设备以及人为制造的争吵、斥骂、哭闹等。调查表明，一些城市居民的听觉比农村居民的听觉反应已不同程度地降低。由于长期受噪声强烈袭扰，许多成年人精神紧张、头晕目眩、心悸心慌，导致手脚颤动、动作失调，引发高血压、心脏病、神经衰弱等多种疾病。孕妇和儿童受害更为严重。而且，长期受到噪声袭扰会导致居室建筑本身出现墙壁裂纹、灰顶下落及室内设备寿命缩短等现象。为有效地防止和减轻噪声污染对家庭环境的影响与危害，可采取多种方式和措施：①在进行居室装饰时，尽可能采用吸声隔音材料，以降低室内声音的混响时间；②地面布置地毯，既增强室内保温作用，又可减轻行走和小孩玩闹时的声响，还有利于邻居的团结互助；③在门窗装置上安排吸声效果较好的厚重窗帘式隔帷；④在冰箱、洗衣机与地面接触的部位安装垫片，减轻工作时的机器震动污染；⑤有条件的可安装两层玻璃窗，即做成隔音窗的形式；条件有限的，也要用密封条或橡胶海绵把窗户缝及门缝等处尽可能压紧；⑥居室设计合理，各种功能搭配得当，不要人为地制造各种噪声污染源。

 

超声波

声波频率高于20 000赫兹，超过一般正常人听觉所能接收到的频率上限，不能引起耳感的声波。其频率通常在2×104赫兹~5×108赫兹范围之间。它具有与声波一样的传播速度。因为超声波的频率高，波长短，所以它具有这样一些特性：由于它在液体和固体中的衰减比在空气中衰减得慢，因而穿透力大；超声波的定向性强，一般声波的波长长，在其传播过程中，极易发生衍射现象，而超声波的波长很短，就不易发生衍射现象，会像光波一样沿直线传播；当超声波遇到障碍物会产生反射，若遇到界面时则将产生折射现象；超声波的功率很大，能量容易集中，对物质能产生强大作用，可用来焊接、切削、钻孔、清洗机件等；在工业上被用来探伤、测厚、测定弹性模量等无损检测，以及研究物质的微观结构等；在医学上可用做临床探测，如用“B超”测肝、胆、脾、肾等病灶，或用来杀菌、治疗、诊断等；在航海、渔业方面，可用来导航、探测鱼群、测量海深等，超声波在各个领域都有广泛的应用。

 

次声波

又称亚声波。是低于20赫兹又不能引起人的听觉的声波。它传播的速度和声波相同。在很多自然现象中，如地震、台风、海啸、火山爆发等过程都会有次声波产生。人为的次声源亦在核爆炸、喷气式飞机飞行时，以及行驶的车船、压缩机运转时发生。凡晕车、晕船，也都是受车、船运行时次声波的影响。利用次声波亦可监视和检测大气变化。科学研究表明，噪声污染对人的心理、生理影响是很大的。因此，在进行居室装饰中，切莫忽视对室内外噪声污染的防范和治理。