声学创新实验Word格式文档下载.docx
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在实际操作中，可以培
养学生动手和动脑的能力，加深对频率概念的理解。
5独弦琴
利用细线和饮料瓶就可以把声音的特征演示出来。
将一个饮料瓶剪去底，瓶盖钻孔后用牙签和一段细线系住作为音箱，另一端系在一个装满水的瓶子上。
左手拿着音箱并控制弦的张紧程度（瓶子不要离开地面），同时右手拨动琴弦（图5）。
这样就可以听到不同的音调和演奏效果，颇有古色古香的韵味。
如果拨弦力量大时，发声就响。
如果细绳被拉得越紧，发声音调就会越高。
如果将绳子变短，音调将会发生变化。
如果改用粗绳子，音调也将会发生变化。
假如改用细铜丝后，会听到与刚才不同的音响效果，说明音色也发生了改变。
同一个实验，可以不断改变某一条件，引导学生进行发散思维，积极
探究，让学生在实际研究过程中，理解声音的特征。
6打击乐器
学到了理论知识，就可以用来指导新的实践活动。
收集几个相同的大饮料瓶，向瓶内倒入不同高度的水，用筷子敲击瓶子，瓶子会发出不同的声音（图6）。
仔细调节水量，可使各瓶发出不同的音调。
实践证明，瓶中水越少，发声音调也就越高。
这样，在理论联系实际的过程中，培养了学生们学以致用的好习惯。
7排箫
振动的瓶体和水能够发声，瓶内被吹动的空气也可以发声。
将饮料瓶从大到小排列，口部排齐后用胶带绕在瓶壁上，把3个瓶子固定在一起（图7）。
双手握住瓶壁，嘴唇分别靠近瓶口吹气，就可以听到不同的声音。
以图7此来引导学生在吹和听的过程中，学会分析和判断，并能得出瓶内空气越少，发出音调就会越高的结论。
在演示“物体振动产生声音”时，可以采用在扬声器（A）的纸盆上装一片平面镜（B），在扬声器的对面装一光源（C），与扬声器连接一声源（E）．当声源信号传输到扬声器时，扬声器产生振动发声，同时带动平面镜振动，光射人到振动的平面镜，平面镜随着声音的强弱、高低，把长短、频率快慢不同的振幅光斑反射到屏幕（D）上，如图，能让全班学生清楚地看到实验装置、组成结构、操作过程，以及实验中所发生的现象，并读出有关数据等．要做到这点，教师应把演示架或演示台加高，观察小物体时可以采用幻灯、光路、行程放大等方法．对一些难以观察的现象用较明显的实验加以说明，效果将会很好．
二、制作音调可变的哨子
在筷子上捆一些棉花（或碎布），做一个活塞。
用水蘸湿后插入两端开口的朔料管或竹管中。
用嘴吹管的上端，可以发出悦耳的哨音。
上下推拉“活塞”，音调就可以改变。
（图8）你能练着用它吹出一首歌吗？
思考与分析：
（1）、音调的高低是由什么决定的？
（2）、这个哨子是怎样来改变音调的？
（图8）
探究学习
某同学用5只粗细相同的而高矮不同的瓶子做如下试验：
如（图9）所示
你认为：
（1）嘴对5只瓶吹气，5只瓶均发出声音的原因是什么？
（2）5只瓶均发出不同的音调的原因是什么？
（3）应用上述试验结论，说明吹笛子时，用手指堵住笛孔的原因是什么？
三、研究土电话
你可能早就玩过“土电话”了：
用粗棉线（俗称“小线”）栓上两个纸盒，一人对着纸盒讲话，另一人把纸盒贴在耳朵上。
就听到了声音。
声波怎样在绷紧了的棉线里传播呢？
我们不妨改进一下“土电话”的实验，研究一下那根棉线上的声波。
找一段小线，在线中间拴上一面小镜子，线的一端拴在椅子背框上（或者由一位同学拉住），线的另一端穿在一个较大的纸盒子上。
拿住纸盒子，把线绷紧，让阳光照到镜子上，镜子的反射光线映到墙上。
线绷紧之后，镜子稳定下来了，它反射出来的光斑也就不再晃动了。
敲一下纸盒，纸盒发出了声响，与此同时你会看到，镜子反射出的光斑晃动了，它上下左右地摇晃着。
这个实验说明，声波在小线里传播时，出现了比较复杂的情况：
拴着镜子的那一点既有上下振动（与声的传播方向垂直），又有前后振动（与声波的传播方向一致）我们再看一看长纸板传声的情况。
找一块长纸板（或长些的木板），在纸板上放几小块纸屑或瓜子皮。
敲纸板的一端，另一端听到了声音。
同时观察小纸屑或瓜子皮，它们上下前后胡乱地移动着位量。
这个实验说明，固体表面传播声波时，也出现了复杂的情况。
1885年著名的英国物理学家瑞利在理论上指出，声波在固体表面传播时，会出现一种奇妙的表面声波。
表面声波是在固体表面（即两种介质的交界面）上传播的声波，它既不同于横波也不同于纵波，而是两者的合成。
1900年英国地震学家根据地震仪获得的记录，证实地震时地表面确实存在这种奇异的波，并且把它命名为瑞利波。
表面声波有许多种，瑞利波只是表面声波的一种模式。
表面声波并不神秘，你把石头扔到水里，在听到声响的同时会看到水面上荡漾起一个接一个的波纹，那就是在水面上传播的一种表面声波。
那水面就是两种介质（水和空气）的交界面。
尽管人类对声波的研究已经有几百年的历史，表面声波技术却是最近二十几年才兴起的。
1965年美国科学家怀特发明了一种仪器叫“叉指换能器”，这种仪器可以使电信号产生表面声波，也能使表面声波产生电信号。
从此，表面声波技术就在电视广播、通讯、雷达、电子计算机等各项技术中大显身手了。
四、我们可以看到声波的振动
声波是列纵波，其质点振动方向与波传播方向在同一直线上；
声波由振动引起，而它传播时又能使它所遇到的物体作受迫振动，人耳就是因此而感受声音。
但声波的上述特点似乎难以被“看见”，学生们对此心存疑虑。
为此，我们可进行下列实验演示：
如图3，将一扬声器与学生电源的交流电（频率50Hz）相连，喇叭口正对一烛焰，当喇叭通电发声时，可看到烛焰左右振动，原不可见的空气质点振动通过烛焰得以显现。
也可将蜡烛置于录音机喇叭前，再播放有节奏的鼓击音乐，能看到烛
焰随着节拍声前后振动（振动方向与声波传播方向在同一直线）。
如图4，将喇叭与频率可调的音频发生器相连。
取一平底的透明植物油空桶，截去上半部后擦干，里面辅一层塑料小颗粒，将塑料桶渐渐靠近发声着的喇叭，可看到桶底塑料小颗粒上下跳动且幅度越来越大。
保持桶底与喇叭间距一定，调节声源频率，可看到小颗粒跳动的幅度随之改变，在某一音频时，振动最强烈，此为声波激起的共振现象。
五、声音“吹灭”蜡烛
声音具有能量，它表达了物体的振动，当声音传递到人耳引起耳鼓膜振动时，我们可以感觉到声音。
它是一种看不到、摸不着的声波。
下面介绍用声音“吹灭”蜡烛实验。
实验器材：
田径比赛时用的发令枪，蜡烛，大一些的抛物面反射镜一对（或小铁锅一对），直径30cm、焦距8cm的抛物面反射镜，光具座，烛台，十字夹，试管夹，铁架台等。
实验方法：
实验装置如图1所示。
（1）将直径及焦距相同的两个抛物面反射镜分别固定在铁架台上相向放置，间距约60～70cm，间距的大小是依照抛物面反射镜或锅的大小灵活而定。
（2）在两个抛物面反射镜下方放置一个光具座。
（3）测定抛物面反射镜的焦距。
方法一：
应用公式
求之；
方法二：
在阳光下借用一把直尺测量。
（4）在两个抛物面反射镜的中间放一支或几只点着的蜡烛，在左边反射镜的焦点处也放一只点着的蜡烛。
（5）在右边的抛物面反射镜的焦点处打响发令枪，就可以发现左边反射镜焦点处的蜡烛熄灭了，而两抛物面反射镜中间其他蜡烛未被“吹灭”。
实验原理：
抛物面反射镜起着把声音集中到一点（焦点）的作用，在声音集中的地方点着一支蜡烛，“啪”的一声枪响，声音在两个抛物面反射镜之间传播—反射—传播—反射—会聚，通过左边抛物面反射镜焦点处声波最强，能量最大，空气的振动就集中于那一点，蜡烛就被“吹灭”了。
而中间其他蜡烛未被“吹灭”的原因是它们所处位置的声波强度不如焦点处。
本实验包含声波的传播方式、强度、反射等多个知识点，趣味诱人，很受学生青睐。
科学史料
一、听诊器的发明
有一天，一位聪明的年轻大夫观看几个小孩做游戏，这一游戏导致了一种最重要的医学仪器——听诊器的发明。
孩子们在玩跷跷板，不过他们不是骑在木板上，一上一下地玩耍。
有一个孩子把耳朵贴近木板的一端，另一个孩子就用钉子刮擦木板另一端，他们对声音穿过木板传播的情形感到十分惊奇。
这位法国年轻大夫勒内·
雷奈克看到了而且记住了这一情景。
几年以后，他在一次感到羞怯的场合下，又回忆起了这件事情。
在1816年，有一次他出诊去给一位年轻的姑娘看病，这位姑娘异常肥胖，他知道，如果按当时医生们的惯例，除非把耳朵贴近她的胸部，是不会听得很清楚的。
但是，他非常羞怯，不好意思用这种方法听她的心脏和肺部。
他回忆起了自己看到过的孩子们的游戏，于是，他拿了一叠纸，把纸卷得紧紧的，把纸卷的一端放在姑娘的胸部，另一端靠在自己的耳朵上，他所听到的声音比他过去把耳朵直接贴在病人的胸部时要清晰得多，这时他真是又惊又喜。
后来，他做了一根木管，改进了这个仪器，把这根管子从头到尾穿一个小孔，并将一端挖空。
把挖空的一端放在病人的胸部，另一端的小孔接在他的耳朵上，这时心脏的跳动就听得格外清楚了。
后来人们把这种仪器叫做听诊器。
第二章光学部分
一、小孔成像实验
给一个空罐的底部中央打一个小孔，再用一片半透明的朔料膜蒙在空罐的口上。
将小孔对着发光的物体，例如灯丝，我们可以看到发光体在薄膜上呈现的像。
如果乙土左侧物体发光，所成的像如图中所示，你能画出光进行的吗？
试试看！
（1）小孔成像成像的原理是什么？
（2）请在图中出光的传播径迹。
二、太阳小孔成像实验探究
这个研究课题源自于一道习题:
使太阳光垂直地照射在一块遮光板上，板上有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一个光屏。
在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中，在屏上先后看到:
A、圆形光斑，B、明暗相间的彩色回环，C、变暗消失，D、正方形光斑,E、正方形光斑由大变小。
其先后出现的现象依次排列为DEABC。
不少学生对于天方形孔逐渐变小的过程中，光斑由正方形变为圆形的现象，百思不得其解，我就详细作了解释:
由于光的波长很短，因此当孔较大时，不会使光发生明显的衍射现象，此时光可看作直线传播，在屏上得到孔的影。
当孔继续减小时，仍不能使光发生明显的衍射现象，但可以在屏上成一太阳的像。
孔继续减小时，光开始发生明显的衍射现象，出现明暗相间的彩色条纹。
最后，孔继续减小直至闭合，由于进光量的减少而使衍射条纹变暗消失。
因为太阳是圆的，因此它通过小孔成的像也是圆的，与小孔的形状无关，见图1。
实验过程如下:
1、正方形亮斑明亮，亮度均匀，边缘清晰。
而小孔成像时的圆斑暗淡，亮度均匀，边缘比较清晰。
当正方形亮斑向圆斑过渡的过程中，中间较亮，边缘较暗，没有明确的边界，不一定方的还是圆的。
2、大孔和小孔并没有尺寸上明确的区别。
当所成亮斑为圆形时，便可认为该孔是小孔，发生了小孔成像现象。
一个所谓的大孔，只要屏与孔的距离足够大，能出现小孔成像现象，就可称之为“小孔”。
这样的理想化“小孔”，类似于质点、点电荷的含意。
3、换用三角形孔或其他形状孔重复上述实验，无关，而取决于太阳（或其他物体）自身的形状。
这和平面镜成像、透镜成像的情况是一样的。
4、在相同距离上，不同大小的孔所成的像大小基本相同，但亮度不同。
孔大时，透过的光多，亮度也大。
5、测得L＝4.3m处，圆斑的直径约为4.0cm，由此可估算太阳的半径。
已知太阳到地球的距离约为1.5×
l0"
m。
根据三角形相似比
我在专业网站查到太阳的半径值为6.96265×
m，可见实验还是比较准确的。
之后，我并没有把实验结论直接告诉学生，而是把这个问题作为学生的研究课题，例如，可以改变光源，作日光灯管的小孔成像实验，引导学生进一步思考小孔成像的条件和物理本质，指导学生通过实验过程获取结论都可发现小孔成像时的像与小孔形状
三光的反射实验
图8
在研究光的反射定律时，实验可见度小，后排学生看不清，并且实验装置及器材比较多，操作难度大，光源很难对准光具盘上的O点，并且更不利于学生分组实验探究。
为了适应当前教学改革的要求，提高学生学习兴趣，增加学生动手操作能力，培养学生实验探究的能力和创新能力，便巧用量角器研究光的反射定律。
利用教学用的量角器，白纸（作为小门），激光手电筒等这些简单易得的器材制成了研究光的反射定律的实验装置。
如图8所示，入射光线射到水平放置的平面镜后发生反射，在半圆形量角器平面上形成清晰的光路。
当改变入射光线的位置时，反射光线的位置也相应改变。
当右边的小门向里或向外转动后，在小门上就看不到反射光线，而当小门与量角器平面相平齐时，就能在它的上面看到反射光线。
这样既可以读出角度数，又可以观察共面问题。
使学生通过对实验现象的仔细观察，认真分析、思考后就能比较容易根据现象归纳结论。
因此也就能正确理解光的反射定律。
四、影子告诉我们什么
在阳光下或灯下，按照图中的方法，用两只手做出各种姿态，你会看到，墙上映出了狗、鸭、飞鸟等等的生动形象。
请你想一想：
为什么影子和物体的形状总是相似的？
影子还可以告诉我们一些什么呢？
当我们在阳光下奔跑的时候，我们的影子总是紧紧地跟着我们；
汽车无论跑得多么快，它的影子也总是紧跟着它，真是形影不离。
这个简单的现象告诉我们：
光的传播速度一定比人和汽车的速度快得多。
假如光跑得慢，那么，光从人的头部跑到地面的时候，人又向前跑了一段距离，头部的影子就会落后一大段。
事实当然不是这样的。
闪电打雷的时候，你总是先看见闪电，后听见雷声。
这证明，光的传播速度比声音的传播速度也快得多。
光的传播速度有多快呢？
用普通的方法是很难测得出来的。
经过科学家的多次测定，光每秒钟大约跑三十万公里（更准确地说，光在真空里的速度是每秒钟299792.46公里）。
也就是说，只要一秒钟，光就可以在北京和上海之间跑一百多个来回。
光速差不多是声音在空气中传播速度的九十万倍。
光在宇宙万物的运动会上，称得上是赛跑冠军。
光有着直线前进的性格，又有着轻盈敏捷的脚步。
对这个不知疲倦的“赛跑冠军”，有的人却抱怨起来，他们说：
“光跑得大慢，简直象爬行。
”这是为什么呢？
当人类开始向宇宙空间进军的时候，人们深深感到宇宙实在太大了。
除了太阳以外，距我们最近的恒星是半人马星座中的α星（又叫比邻星）。
它发出的光要经过4.3年才能到达地球。
现代的天文望远镜看到的遥远恒星，它的光要经过几十亿年才能到达地球。
换句话说，我们看到的光线是它在几十亿年以前发出来的，至于现在这个恒星的面孔如何，要再等几十亿年以后才能看见。
这多么让人着急啊！
难怪一些科学家说：
“光象蜗牛一样在宇宙中爬行。
”
可是，到目前为止，人们还没有发现比光运动得更快的东西。
五、纸亮还是镜子亮
在一间黑屋子里，用手电筒照射一面镜子和一张白纸。
你想，是镜子亮还是白纸亮？
你也许立即回答：
“是镜子亮”。
不要忙着下结论，还是先来观察一下吧！
原来，光滑的镜而只能规则地反射光线，一束
光线遇到镜面以后，虽然改变了前进的方向，但是
它们在新的
运动方向上仍然是整齐前进的。
如果你的眼睛不在这个方向上，镜子的反射光就一点也不会进入你的眼里，所以镜面看上去是黑的。
只有把镜面转到某一个角度，使它反射的光正好进入你的眼睛的时候，你才能看到耀眼的光芒（图A中表示了镜面对光线的单向反射）。
从图B中可以看出：
一束光线照在白纸上，虽然对于每一条光线来说，光的反射定律都是适用的，但是由于纸的表面凹凸不平，光束就被反射到许多不同的方向去，这就叫漫反射
正是借助漫反射光线，我们才能在任何方向上看见被照亮的物体，观察到它们的颜色和细节，并且把这些物体和周围其它物体区别开来。
古时候，人们不了解眼睛的构造和作用。
有人认为，人的眼睛能看见东西，是因为眼晴能伸出两条看不见的触角，触角碰到物体的时候，物体就被看见了。
古代的科学家欧几里德、托勒玫等都是这样想的。
现在在我们使用的语言中，还留有这种观点的痕迹，例如“目击”这个词，它的字面意思是“目光触及”，好象是说，眼睛可以伸出一条光线去触及物体。
现在看来，这种看法自然是不科学的。
实际上眼睛一点光线也发不出来，我们看到东西完全是因为眼睛感受了从物体射来的光。
六、水中的蜡烛
在桌子上放两摞书，象图中那样把一块玻璃直立在桌子上。
在玻璃的前方放一支蜡烛（为了便于移动它，你可以把蜡烛尾部烧熔；
然后把蜡烛粘在一个旧瓶盖里）。
在玻璃的后面，放一只盛水的大玻璃杯。
玻璃杯和玻璃之间的距离，要和蜡烛到玻璃之间的距离完全相等。
拉上窗帘，使屋子变暗，从蜡烛这边向玻璃望去，就会看到一个奇怪的现象——蜡烛正在水中燃烧。
玻璃象镜子一样，把蜡烛发出的一部分光，从它的表面反射进你的眼里。
但是人们的眼睛有一种习惯，总是沿着直线去摸索那个发光的物体。
所以，我们感到蜡烛的光是从玻璃的背后发来的，好象在那儿也有一支蜡烛（我们把它叫做蜡烛的虚像）。
蜡烛的虚像和玻璃背后的水杯正好重合在一起，所以看起来就象蜡烛在水中燃烧。
这个实验告诉我们，镜子前面的物体，能在镜子里形成一个虚像；
物体和镜子的距离，跟虚像和镜子的距离相等。
把这个实验稍微改动一下，准会使你的同学目瞪口呆，惊奇不已。
把上面实验中的水杯拿开，把你的手指放在原来水杯所在的位置上，你的同学会
看到一个很难相信的现象——你居然毫不在乎地把手指放在火焰里燃烧
下面再做一个实验，证明镜子中的虚像和实物的大小是相等的。
还是用那块玻璃，取两支大小一样的蜡烛，把一支点着以后，放在玻璃前面，再在玻璃后面放上另一支没有点着的蜡烛，慢慢地移动它，使得隔着玻璃从各个角度看去，它正好跟点燃了的蜡烛的虚像重合在一起。
这时候一个有趣的现象发生了，那支蜡烛就象被点着了一样。
镜子里的虚像和实物不仅距镜子有相等的距离，而且它们的大小也是相等的
你能把这两条道理应用到实践中去吗？
你看图中画的小女孩，在她面前摆着一个花瓶，她想准确地把这个花瓶的形状描在纸上。
你能替她想个办法吗？
噢！
原来，她把一块玻璃放在桌上，使玻璃和桌面成四十五度角，这样，她从玻璃上就可以看到花瓶的反射像，透过玻璃同时又能看到手在纸上画的图画。
用这个简单的方法，她就可以准确地画出花瓶。
电影摄影师利用这种方法可以拍出一些神奇的镜头。
你看过神话故事片《追鱼》吗？
它描写的是一个鲤鱼精变成人的故事。
在电影中，观众们看到了变成了人的鲤鱼精从碧波荡漾的水潭中慢慢升起的镜头。
这个镜头究竟是怎样拍成的？
你如果认真做了上面几个小实验，并且懂得这些实验说明的道理，那么，你就能够猜出其中的奥秘。
因为这个神奇的镜头和蜡烛在水中燃烧的实验原理一样，也是利用了玻璃既能反光又能透光的性质。
不过在摄制影片的时候，为了加强反光能力，还要在玻璃上镀上一层金属铬〔gè
〕，因为镀得很薄，这种玻璃仍然可以透光，但是反光的能力强多了。
正是利用了这种镀铬玻璃，摄影师才拍出那逼真诱人的镜头！
第三章热学部分
一、自制简易温度计
取一个外壁涂黑的小玻璃瓶，瓶口用插有弯成直角的细玻璃管的软木塞塞紧。
在玻璃管的水平部分装进一滴红色的水，管外壁附一把刻度尺，记住水滴开始的位置（即原点），以便观察红色水滴移动的情况。
这就是一个简单的验热计。
把验热计放在火炉附近，红色水滴就会离开原点向外移动，说明验热计接收到了辐射热，使瓶内的空气受热膨胀，推动水滴移动。
如果让验热计在以火炉为中心的一个圆周上移动，就会发现红色水滴的位置是不变的，也就是说红色水滴离开原点的距离是一样的；
如果把验热计从靠近火炉的地方向外移动，逐渐增大验热计跟火炉之间的距离，你将发现红色水滴逐渐向内移动，这说明瓶里的温度逐渐降低。
当验热计移到相当远的位置，红水滴就回到原点了。
再把验热计放在火炉附近，在火炉和验热计之间挡一块木板，过一会儿，你就会发现水滴又回到了原点。
这个实验向我们表明，辐射是以热源为中心向四周发出的；
在跟热源距离相等的圆周位置上，辐射的强度相同；
辐射的强度跟离开热源的距离有关系，也就是说，离热源越远，辐射越弱，离热源越近，辐射越强；
木板能挡住辐射热，说明热辐射是直线前进的，一般穿不过不透明的障碍物。
二、一个能够看到热“传递”的演示实验
1器材准备
宽为2cm，长20cm的铁片、铝片、铜片各l片；
如果难以找到，用直径为0.8cm～lcm，长20cm的铁杆、铝杆、铜杆也可以；
2cm宽，20cm长的玻璃片l块，或玻璃棒也可以；
2cm宽，20cm长的小木条1根；
打字蜡纸下的棉纸l张，或其他吸水性较好又有韧性而不太厚的棉纸都行；
氯化钻5g～10g（一般的化学实验室有）；
酒精灯一盏；
200mL烧杯一个,装l／4杯水．
2制作过程
将氯化钻溶解在烧杯中的水，溶液呈粉红色；
把棉纸裁成2cm宽的长条，蘸上氯化钴的水溶液后分别贴到铁片、铝片、铜片、玻璃片和木条上．
3演示过程
（1）把贴了湿棉纸的铁片中间或一端放到酒精灯的火焰上烧，如图l所示．马上即可看到粉红色的棉纸条就会从靠近热源处向两端或另一端逐渐的变成蓝色，生动形象地显示出热沿着物体温度高的部分“传递”到温度低的部分，效果非常明．这就使我们看到了热的“传递”．
（2）若我们将贴有湿棉纸的铝片或铜片放到铁片上面，与铁片接触，这时铝片或铜片上的棉纸也会由红变蓝，这说明热由铁片．“传递”到了铝片或铜片上．这又形象地反映了热从高温物体“传递”到低温物体．（3）将贴了湿棉纸的铝片、铜片、玻璃片和木条分别放到酒精灯上加热，发现它们变色的快慢各不相同，这又说明了不同的物质热“传递”的性能不栩同．（4）如果我们将贴了湿棉纸的铁片或铝片扭成不同的形状，再放到火焰上烧，我们会发现，热也会沿着物体不同的形状“传递”．这能很好地说明热的“传递”既不是沿直线也不是沿曲线，而是沿着物体“传递”的，没有物质热是不能“传递”的，即在真空中不能“传递”热，只能靠辐射．
4实验原理
这个实验是利用了氯化钴失去水份时颜色发生变化的性质．氯
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