音调与频率关系演示实验设计探索

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1实验器材

低频信号发生器（EE1641C型），便携式电脑小音箱，仿真蝴蝶（冰箱贴），BNC转双鳄鱼夹线。

2演示方法

2.1演示声音具有“音调”这一特性

将仿真蝴蝶用胶水粘在音箱的纸盆上，用BNC转双鳄鱼夹线将低频信号发生器与音箱相连。通过低频信号发生器的“频率选择”按钮，使信号源的频率在“10”、“100”、“1K”三个档位之间进行切换。这时，音箱既可以发出低沉的声音也可以发出尖锐的甚至是刺耳的声音，音调变化十分显著。由此，学生可以深刻地感受到声音可高可低，具有“音调”这样的特性。注意事项：实际上，在调节信号源频率时，声音的响度也会发生变化。为了将学生的注意力集中在音调的变化上，可以适当地提高音箱的音量，因为当声强大于85dB时，耳朵对各个频率声音的灵敏度基本上相等。

2.2演示“音调与频率的关系”

将低频信号发生器的频率档位选择在“10”，转动“频率微调”旋钮，对信号源频率进行连续调节，可以观察到：蝴蝶振动速度发生变化的同时，声音的音调也发生了变化。蝴蝶振动加快，音调变高；振动变慢，音调变低。这样的实验现象强化了学生的直观感受，为学生作出合理猜想和进一步的实验检验奠定了基础，也有利于学生“频率”概念的建立。注意事项：一定要在“低频”档对信号进行“连续”调节。声音控制在低频是为了人眼能够观察到振动，对信号频率进行连续调节可以使音调以及振动速度的变化更易察觉。

3演示用途拓展

此套装置除了可以很好地演示“音调与频率的关系”外，还可以演示其他一些声现象，而且效果也相当不错。

3.1演示“声音是由于物体的振动产生的”

音箱发出声音的同时，蝴蝶也在振动，音箱不发声，蝴蝶振动停止。借助于这一现象，学生可以猜想到：声音可能是由于物体的振动产生的。

3.2演示“声音是一种波”

将点燃的蜡烛放在音箱前，在频率较低的情况下，可以清楚地看到烛焰周期性的来回晃动，借助于此实验现象，教师可以引出“声波”的概念。

3.3演示“响度与振幅的关系”

在小音箱的喇叭口置一透明容器，将橡皮泥捏成的小球放在音箱的纸盆上，调节音箱的音量，可以控制小球的弹跳高度。小球的重量较轻，在不同响度的声音下，小球振动幅度的变化较为明显，这一现象可以演示响度与声源的振动幅度的关系。

3.4演示“次声波”和“超声波”

从“0”到“10M”顺次切换低频信号发生器的频率档位，可以发现人耳并不是所有频率的声音都能听到。借助这一现象，教师可以引出“超声波”和“次声波”的概念。以上介绍的演示实验，现象新奇、直观，在激发学生学习兴趣的同时能帮助学生理解所学的概念，希望能为教师们的实际教学提供些许参考。

作者：孙阿明 刘静 单位：南京师范大学泰州学院信息工程学院