巧借手机软件辅助“声现象”实验

中学物理 V 〇1.38 No . 042020年2月
•信息化教学•
巧借手机软件補助“声现象”卖验
江宁
(南通田家炳中学江苏南通226001)
摘要：苏科版初中物理教材“声现象”一章中，出现了波形图、分贝仪等概念，这些都对实际教学以及学校的实验 仪器提出了更高要求.因手机具有视听的功能,现在的手机软件在初中物理的教学范围内，可以代替示波器、分贝仪来 轻松完成实验.
关键词：声现象；手机软件；示波器；分贝仪;师生交往文章编号：1〇〇8 - 4134(2020)04 - 0041
中图分类号：G 633.7
文献标识码：B
I 教材上出现的图片对实际教学提出了难题
苏科版初中物理教材“声现象”侧重对声学知识
作深人浅出的阐述，涉及声音的产生及特性、声音的 传播、声音的接收、噪声、超声和次声几个方面，并结 合大自然和人们生产生活介绍一些师生喜闻乐见的 声学现象和小实验.
教材所用实例力求贴近常见的自然现象和人们 的生产生活实践，贴近生动活泼的课堂教学，以丰富 的教学资料来服务于教学.
物理是一门以实验为基础的学科，无论是演示实 验还是分组实验,都需要师生动手操作、仔细观察、认 真分析.然而对于刚开始学习初中物理的学生来说, 苏科版初中物理教材在某些实验方面似乎要求过高. 如图1所示，教材中提及了波形图、分贝仪等，无论是 学校的实验器材准备，还是师生的动手操作，都给实 际的教学带来了难题.
图1
2智能手机给实际教学带来福音
智能手机像电脑一样，具有独立的操作系统和独
立的运行空间，可以由用户自行安装第三方服务商提 供的软件，并可以通过移动通讯网来传输具体数据.
由于手机具有可视、可听的功能，现在许多第三 方服务商巧妙地利用了此功能开发出许多软件，例 如:测声仪、测视仪等，软件在手机运行的过程中，通 过数据的输人或读取、运行与分析，最终给出相应的 答案，这些恰与某些物理测量仪器的功能相类似.在 物理教学的过程中，由于智能手机的普及使用、携带 方便、运用面广、运算迅速等优势，有时真的可以代替 实体测量仪器来完成实验操作.
下面介绍两款可以在初中 物理“声现象”教学中直接应用 的手机软件.3
用“示波器”软件来演示乐 音三要素的区别
人们常将响度、音调和音 色称为乐音的三要素.如图3 所示，在智能手机上安装“示波 器”软件，通过手机来捕捉人的 发声，即可演示出乐音的三要 素在波形图上的区别.
3.1用“示波器”来演示响度在波形图上的变化声音的强弱叫做响度.为了演示响度在波形图上 的区别，如图4a 所示，在手机上启动“示波器”软件
后，先试着对着手机的话筒部位喊出长音，调整声带 的用力，让手机屏上显示出一系列正弦或余弦波形， 在此基础上增加音量，会发现波形在振幅上有所增
基金项目：江苏省教育科学“十三五”规划2018年度课题“基于陶行知‘教学做合一’思想的‘情感交往’型课堂研究”（项目编 号:TY —c /2018/03).
作者简介：江宁（19TO -)，男，江苏南通人，本科，江苏省特级教师，中学高级教师，研究方向：实验教学、科学方法、教学做合一
的教学研究.
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2020年2月VoL 38 No . 04 中学物理
加.注意在增加音量的同时尽量不要改变音调和 音色.
3.2 用“示波器”来演示音调在波形图上的变化声音的高低叫做音调.为了演示音调在波形图上 的区别，如图4b 所示，在手机上启动“示波器”软件 后，先试着对着手机的话筒部位喊出长音，调整声带 的用力，让手机屏上显示出一系列正弦或余弦波形， 在此基础上用力使声音变尖，会发现波形在波密度上 有所增加，也就是波的频率有所增加.注意在增加音 调的同时尽量不要改变响度和音色.
3.3用“示波器”来演示音色在波形图上的变化声音的品质叫做音色.为了演示音色在波形图上 的区别，如图4c 所示，在手机上启动“示波器”软件 后，先试着对着手机的话筒部位正常喊出自己的长 音，调整声带的用力，使声音变沙哑，会发现波形图在 形状走势上有变化，甚至是有明显的区别.注意在改 变音色的同时尽量不要改变响度和音调.
a.波形图在响度上的变化
b.波形图在音调上的变化
c.波形图在音色上的变化
图4
图5
4用“分贝仪”软件来比较材料的隔声性能噪声的防治有多种方法，
其中“隔声”是重要的方法之
一.苏科版教材这样来设计“隔
声性能”的测量：如图5所示，先将闹钟放在一个空盒内，聆
听闹钟的指针走动声;取一些能隔声的材料如衣服、 报纸、泡沫塑料等再分别放满在盒中，让实验者逐渐 远离盒子至刚好听不到指针走动声处，通过比较盒中 放人不同隔声材料后的听声距离，就能知道不同材料 隔声性能的好坏.
此实验的设计通过转换法用听声距离来代表不 同材料的隔声性能，解决了人在听力能力上的不足. 但手机软件“分贝仪”完全可以直接测量.
如图6所示，准备多种隔声材料和一个带出气口 的塑料盒子，用一个手机的最强电铃声作为声源，另 一个手机安装“分贝仪”软件，分别用各个隔声材料包 裹住发出电铃声的手机，并塞满在塑料盒中，将另一 • 42 •
个手机贴紧塑料盒放置，用“分贝仪”软件测量出响 度，根据响度数值的对比即可知道不同材料隔声性能 的好坏.
图6
5实验后的感想
进行实验是完成物理教学的必备过程，在实验仪
器难以满足要求时，智能手机有时能补充实验过程中 教学器材的不足.由于智能手机深受大众喜爱，所以 智能手机在物理课堂上的运用，不但增强了教学效 果、活跃了教学气氛，还能突破教学难点，化抽象为直 观，帮助学生理解所学内容，可以说:智能手机为创新 实验器材开辟了途径.
教育的作用不仅要让学生形成认知效应，更要通 过其作用来产生心理效应，并使两种效应相辅相成. 师生在教学过程中使用手机软件、交流实验数据，融 洽了教学关系，促进了师生的情感交往，形成了积极 顺畅的师生情感交流，从而让师生的情感得以正视.
本文只介绍了“示波器”软件、“分贝仪”软件在 物理实验教学中的部分应用，实际上很多手机软件如 “长度仪”“测光仪”“速度仪”等，都可以在物理教学 中发挥作用.要说明的是：智能手机软件的应用是对 现实教学中实验器材不足的合理补充，不能成为教学 主潮流，过度使用智能手机会影响学生的注意力，造 成学生玩手机上瘾.
由于学生对手机的喜爱，教师在教学过程中要有 针对性地巧用手机软件，培养学生学习的兴趣，激发 学生的求知欲，同时锻炼学生的观察能力和数据整理 能力，使学生的科学素养在实验过程中得以提升，正 如著名物理学教授刘炳昇曾经说的：“实验的根本目 的在于引导学生从观察到的现象出发进行深人的思 考，经过严密抽象推理，挖掘事物的本质，同时发展学 生的认识能力
参考文献：
[1 ]刘炳昇，李容.义务教育教科书物理（八年级上册） [M ].南京:江苏凤凰科学技术出版社,2018.
[2]
邹京琪.初中物理声现象实验创新与拓展的探索[J ].
湖南中学物理，2〇丨9,34( 10) :79 -81.
[3]
方经纶.以声现象为例谈初中物理教学与生活经验的
结合[J ]•中学物理教学参考,2019,48(16) :84.
(收稿日期
=2019 -10 -07)。