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示波器在初中聲學(xué)演示中的應(yīng)用論文

時(shí)間:2023-04-30 02:32:40 論文范文 我要投稿
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示波器在初中聲學(xué)演示中的應(yīng)用論文

  示波器是一種可以直接觀察電信號波形的儀器,利用話筒等裝置可將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號輸入示波器,便可通過示波器來演示或初步研究聲的有關(guān)現(xiàn)象。

示波器在初中聲學(xué)演示中的應(yīng)用論文

  1、利用示波器演示聲音的產(chǎn)生

  打開示波器,看到熒光屏上出現(xiàn)一個小亮點(diǎn),再將一只未敲響的音叉對準(zhǔn)話筒時(shí),會看到亮點(diǎn)沒有變化,再敲響后對準(zhǔn)話筒時(shí),會看到熒光屏上亮點(diǎn)不再靜止:而是上下運(yùn)動,并形成一定的波形,這就說明音叉在來回地運(yùn)動,即發(fā)聲的物體在振動,而不發(fā)聲的物體沒有振動,如圖1甲、乙所示。

  2、利用示波器演示響度與振幅的關(guān)系

  先用較小的力敲響音叉,并將聲音信號輸?shù)绞静ㄆ髦,會看到熒光屏上的波形上下來回的幅度較小,同時(shí)聽到的聲音較小,再用較大的力敲響同一音叉,并將聲信號輸入示波器,會看到熒光屏上的波形上下來回的幅度較大,同時(shí)聽到的聲音較大,這就說明音叉的振幅越大,響度就越大。如圖2所示。

  3、利用示波器演示音調(diào)與頻率的關(guān)系

  取兩個音調(diào)不同的音叉,在每個音叉的一只叉股上各固定一根細(xì)鋼針,然后使它們發(fā)聲,并以同樣的速度勻速在熏黑了的玻璃板上移動,移動時(shí)要讓鋼針的針尖剛好跟玻璃板接觸,這樣便得到兩只音叉的振動圖線,左邊的是由低音音叉產(chǎn)生的,右邊的是高音音叉產(chǎn)生的,如圖3所示。

  如果利用示波器可直接將兩種音叉產(chǎn)生的聲信號輸送到示波器中,便可看到熒光屏上的振動圖線,這比上述做法操作起來更簡便。

  比較兩條線可以看出:低音音叉的頻率小于高音音叉的頻率,由此可知,人們對音調(diào)的感覺客觀上決定于物體振動的頻率,頻率越大音調(diào)越高,反之越低。

  4、利用示波器演示音色與振動特征的關(guān)系

  將話筒接在示波器的輸入端,用不同的樂器對著話筒發(fā)出相同音調(diào)的聲音,譬如用音叉、長笛和鋼琴分別發(fā)C調(diào)的1(dou),我們會看到它們的波形大體上一致,而音叉的波形較單一,聽起來比較單純,且長笛、鋼琴的波形中每一段大的波形中還含有一些小的波形,說明振動較豐富,聽起來感覺比較豐滿、圓潤。由波形圖可以看出音調(diào)相同而音色不同的音調(diào),取決于小振動的有無和多少。

  5、利用示波器演示噪聲與樂音的區(qū)別

  噪聲,用物理學(xué)知識解釋,是由振動著的物體發(fā)出的聲音,但它沒有固定的振動頻率,也就沒有固定的音調(diào),它是由聲源的無規(guī)則,非周期性的振動產(chǎn)生的,它聽起來有嘈雜刺耳的感覺。為了讓學(xué)生認(rèn)識到噪聲的物理性質(zhì)可利用示波觀察鐵鍬刮水泥地時(shí)產(chǎn)生的噪聲的波形,并與音叉聲音的波形做比較,可以看到噪聲的波形是雜亂的,而音叉的聲音的波形是有規(guī)律的周期性波形。通過對兩類聲音的聽覺感受和波形圖的對比,可讓學(xué)生認(rèn)識到兩類聲音的物理性質(zhì)。

  當(dāng)然,演示不僅是為了觀察,更主要的是促進(jìn)理解。但由“振動”一下子轉(zhuǎn)化為“熒光屏上的圖線”,對于初中學(xué)生而言,思維的跨度確實(shí)太大,學(xué)生難以接受。為此,可將“振動”先轉(zhuǎn)化為直觀的現(xiàn)象以形成切實(shí)的感受,再讓學(xué)生觀察比較示波器上的圖線特征,使學(xué)生在頭腦中建立二者的聯(lián)系,確信示波器上顯示出的圖線特征就是振動的特征。譬如,在研究聲音的產(chǎn)生和響度與振幅的關(guān)系時(shí),可先將音叉的振動用懸掛的乒乓球的運(yùn)動或熏黑的玻璃板上鋼針描出的圖線顯示出來,然后觀察波形的特征,便發(fā)現(xiàn)示波器上顯示的波形與實(shí)物實(shí)驗(yàn)中描繪出的波形是一致的,當(dāng)學(xué)生經(jīng)歷過幾次后,便能更容易地由觀察圖線特征推知物體的振動特征。

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