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声现象中的声音的产生、传播、利用、噪声的防止,以及声音的特性(音调、响度、音色),都是值得探究的内容,下面我们用几个例子加以说明。
一、实验设计型
例1 已知空气可以传播声音,请设计一个简易实验,证明固体也能够传播声音。请写出实验所需要的器材、实验步骤以及实验分析与结论。要求设计的实验具有可行性,要符合安全原则。
(1)实验器材:________________;(2)实验步骤:________________;
(3)实验分析与结论:________________________________。
解析:这是一道具有开放式的探究型实验设计题,而且答案不唯一,使我们有充分展开思维的空间,能较好地培养同学们的创造性思维能力和想象能力,是近年探究命题的热点之一。具体解答时要先确定一个实验方法的初步思想,比如打算用桌子来作为传播声音的媒介,所需的实验器材、步骤就可以围绕它来展开,需要有两个人参与,在桌子上敲打让桌子发声并传播等等。
方法一:实验器材:大广口瓶、橡皮塞、小闹钟。实验步骤:把小闹钟调至响振状态,然后轻放于大广口瓶中,听小闹钟的铃声,要求能听到清晰的铃声。用橡皮塞盖在大广口瓶的瓶口上并塞紧,要求不漏气。然后再听小闹钟的铃声。
实验分析与结论:瓶内空气与瓶外空气完全被大广口瓶和橡皮塞隔离,如果此时仍能听到小闹钟的铃声,则可证明听到的铃声是通过大广口瓶和橡皮塞传播出来的,即固体也能够传播声音。
方法二:实验器材:白纸、铅笔、长条桌。
实验步骤:同学甲在长条桌的一端用铅笔在白纸上用力均匀地写“一”,同时同学乙在桌子的另一端把耳朵贴在桌面上听甲在桌面上写“一”的声音。重复几次实验,都可以清晰地听到写“一”时的声音。
同学乙将耳朵离开桌面(注意调整耳朵与笔的距离,保证与上几次实验相比,耳朵与笔的距离相同),同学甲在相同的条件下继续写“一”,重复几次实验,都听不到甲在白纸上写“一”的声音。
实验分析与结论:在相同的条件下,耳朵贴在桌面上听得到声音,在空气中则听不到声音,说明听到的声音是通过桌子传播的,即固体可以传播声音。
二、得出实验结论型
例2小明想比较几种材料(衣服、锡箔纸、泡沫塑料)的隔音性能,除了待检测的材料外,可利用的器材还有:音叉、机械闹钟、鞋盒。在本实验中适合作声源的是_______。
小明将声源放入鞋盒,在其四周塞满待测材料。他设想两种实验方案,你认为最佳的是_______ 。
A. 让人站在距鞋盒一定距离处,比较所听见声音的响度
B. 让人一边听声音,一边向后退,直至听不见声音为止,比较此处距鞋盒的距离
通过实验得到的现象如下表所示,则待测材料隔音性能由好到差的顺序为________________。
解析:实验方案设计也好、实验过程开展也好,都是为了得到实验结论。对于实验结果的判断,就是本类题目的设计目的。对于探究结果的判断,其实就是我们平时做实验的结果的判断,所以对平时习惯用实验去思考问题的人来说,这是很简单的问题。比如本题,由于机械闹钟能持续稳定地按—定响度发声,所以本实验中适合作声源的是机械闹钟。人耳判断响度大小的主观因素太强,而判断声音的有无相对客观一些,所以最佳的实验方案是B。当填充泡沫时,直至听不见声音为止,此时到鞋盒的距离短,响度弱,所以它的隔音性能最好。当填充锡箔纸,在和填充衣服的响度基本一样(都较响)时,此时到鞋盒的距离最长,所以锡箔纸的隔音性能最差。因此隔音性能由好到差的顺序为泡沫、衣服、锡箔纸。
答案:A. 机械闹钟B. 泡沫、衣服、锡箔纸
三、猜想预测型
例3 在学习吉他演奏的过程中,小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的,他决定对此进行研究。经过和同学们讨论,提出了以下猜想。
猜想一:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关;
猜想二:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关; 猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关。
为了验证上述猜想是否正确,他们找到了下表所列9种规格的琴弦,因为音调高低取决于声源振动的频率,于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。
(1)①为了验证猜想一,应选用编号为________、________、________的琴弦进行实验。
②为了验证猜想二,应选用编号为________、________、________的琴弦进行实验。表中有的材料规格还没填全,为了验证猜想三,必须知道该项内容。请在表中填上所缺数据。
(2)随着实验的进行,小华又觉得琴弦音调的高低,可能还与琴弦的松紧程度有关,为了验证这一猜想,必须进行的操作是:_______________________。
解析:科学探究的过程首先是发现问题,接下来进行猜想与假设,如果在验证过程中有多个因素决定,必须用到控制变量的思想,此题就需要严格控制变量。小华发现琴弦发出声音的音调高低受各种因素影响,他猜想了三种可能,并进行了验证。我们用控制变量的方法,并把验证的材料与猜想结合起来,所以对横截面积的猜想可选用ABC,因为只有当材料、长度相同时才能比较横截面积。另几个猜想同样可用相类似的方法得到结果。
答案:(1)A B C;A D F;100 1.02 (2)选取一根琴弦,用一定大小的力拉紧琴弦,拨动琴弦测出此时振动的频率;改用不同的力拉紧琴弦,分别测出相应的振动频率,进行分析比较。
四、综合型
例4 昆虫是地球上生命群体中的大家族,人们从不同角度对其进行研究,获得了许多有价值的信息。
(1)一本描写昆虫的书写道:鹰蛾以85次/秒的频率拍动翅膀,飞行速度达到17.8km/h;大黄蜂拍动翅膀的频率高达250次/秒,飞行速度为10.3km/h;家蝇拍动翅膀的频率为190次/秒,飞行速度约为7.lkm/h。请根据以上信息制表。
(2)某同学认为,昆虫在飞行时发出“嗡嗡”的声音是由于翅膀拍动而产生的。由于直接观察昆虫翅膀拍动有困难,他寻找了间接证据来证实其观点,下列选项中不能够支持他的观点的是()。 A. 抖动纸张________________ B. 说话时喉头振动 C. 悠闲地荡秋千_______ D. 拨动绷紧的橡皮筋
(3)小明在公园活动时出于好奇,去抓黄蜂,被叮。他生气地说:“黄蜂真是害人虫,应该打死它。”张老师听到后,对小明说了一段话,使他对黄蜂的看法和态度有了改变,请你以老师的身份,写出这段话的要点:_______________________ 。
解析:科学探究是个综合过程,探究的步骤并不一定要全部具有,我们既可以对其中的某个步骤进行探究,也可以以某几个步骤为主进行综合性探究。本题中(1)是要求把得到的数据进行列表比较,是科学探究中的一种很好方法,主要是把其中的几个量有规则地进行排列;(2)是寻找证据,能够支持振动的证据应该是ABD;(3)是知识的迁移,带有生物多样性的观点,也是科学探究过程中需要注意的一大问题,我们要善待自然界中的生物,让它们自由生长。
答案:(1)
(2)C_______ (3)略
一、实验设计型
例1 已知空气可以传播声音,请设计一个简易实验,证明固体也能够传播声音。请写出实验所需要的器材、实验步骤以及实验分析与结论。要求设计的实验具有可行性,要符合安全原则。
(1)实验器材:________________;(2)实验步骤:________________;
(3)实验分析与结论:________________________________。
解析:这是一道具有开放式的探究型实验设计题,而且答案不唯一,使我们有充分展开思维的空间,能较好地培养同学们的创造性思维能力和想象能力,是近年探究命题的热点之一。具体解答时要先确定一个实验方法的初步思想,比如打算用桌子来作为传播声音的媒介,所需的实验器材、步骤就可以围绕它来展开,需要有两个人参与,在桌子上敲打让桌子发声并传播等等。
方法一:实验器材:大广口瓶、橡皮塞、小闹钟。实验步骤:把小闹钟调至响振状态,然后轻放于大广口瓶中,听小闹钟的铃声,要求能听到清晰的铃声。用橡皮塞盖在大广口瓶的瓶口上并塞紧,要求不漏气。然后再听小闹钟的铃声。
实验分析与结论:瓶内空气与瓶外空气完全被大广口瓶和橡皮塞隔离,如果此时仍能听到小闹钟的铃声,则可证明听到的铃声是通过大广口瓶和橡皮塞传播出来的,即固体也能够传播声音。
方法二:实验器材:白纸、铅笔、长条桌。
实验步骤:同学甲在长条桌的一端用铅笔在白纸上用力均匀地写“一”,同时同学乙在桌子的另一端把耳朵贴在桌面上听甲在桌面上写“一”的声音。重复几次实验,都可以清晰地听到写“一”时的声音。
同学乙将耳朵离开桌面(注意调整耳朵与笔的距离,保证与上几次实验相比,耳朵与笔的距离相同),同学甲在相同的条件下继续写“一”,重复几次实验,都听不到甲在白纸上写“一”的声音。
实验分析与结论:在相同的条件下,耳朵贴在桌面上听得到声音,在空气中则听不到声音,说明听到的声音是通过桌子传播的,即固体可以传播声音。
二、得出实验结论型
例2小明想比较几种材料(衣服、锡箔纸、泡沫塑料)的隔音性能,除了待检测的材料外,可利用的器材还有:音叉、机械闹钟、鞋盒。在本实验中适合作声源的是_______。
小明将声源放入鞋盒,在其四周塞满待测材料。他设想两种实验方案,你认为最佳的是_______ 。
A. 让人站在距鞋盒一定距离处,比较所听见声音的响度
B. 让人一边听声音,一边向后退,直至听不见声音为止,比较此处距鞋盒的距离
通过实验得到的现象如下表所示,则待测材料隔音性能由好到差的顺序为________________。
解析:实验方案设计也好、实验过程开展也好,都是为了得到实验结论。对于实验结果的判断,就是本类题目的设计目的。对于探究结果的判断,其实就是我们平时做实验的结果的判断,所以对平时习惯用实验去思考问题的人来说,这是很简单的问题。比如本题,由于机械闹钟能持续稳定地按—定响度发声,所以本实验中适合作声源的是机械闹钟。人耳判断响度大小的主观因素太强,而判断声音的有无相对客观一些,所以最佳的实验方案是B。当填充泡沫时,直至听不见声音为止,此时到鞋盒的距离短,响度弱,所以它的隔音性能最好。当填充锡箔纸,在和填充衣服的响度基本一样(都较响)时,此时到鞋盒的距离最长,所以锡箔纸的隔音性能最差。因此隔音性能由好到差的顺序为泡沫、衣服、锡箔纸。
答案:A. 机械闹钟B. 泡沫、衣服、锡箔纸
三、猜想预测型
例3 在学习吉他演奏的过程中,小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的,他决定对此进行研究。经过和同学们讨论,提出了以下猜想。
猜想一:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关;
猜想二:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关; 猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关。
为了验证上述猜想是否正确,他们找到了下表所列9种规格的琴弦,因为音调高低取决于声源振动的频率,于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。
(1)①为了验证猜想一,应选用编号为________、________、________的琴弦进行实验。
②为了验证猜想二,应选用编号为________、________、________的琴弦进行实验。表中有的材料规格还没填全,为了验证猜想三,必须知道该项内容。请在表中填上所缺数据。
(2)随着实验的进行,小华又觉得琴弦音调的高低,可能还与琴弦的松紧程度有关,为了验证这一猜想,必须进行的操作是:_______________________。
解析:科学探究的过程首先是发现问题,接下来进行猜想与假设,如果在验证过程中有多个因素决定,必须用到控制变量的思想,此题就需要严格控制变量。小华发现琴弦发出声音的音调高低受各种因素影响,他猜想了三种可能,并进行了验证。我们用控制变量的方法,并把验证的材料与猜想结合起来,所以对横截面积的猜想可选用ABC,因为只有当材料、长度相同时才能比较横截面积。另几个猜想同样可用相类似的方法得到结果。
答案:(1)A B C;A D F;100 1.02 (2)选取一根琴弦,用一定大小的力拉紧琴弦,拨动琴弦测出此时振动的频率;改用不同的力拉紧琴弦,分别测出相应的振动频率,进行分析比较。
四、综合型
例4 昆虫是地球上生命群体中的大家族,人们从不同角度对其进行研究,获得了许多有价值的信息。
(1)一本描写昆虫的书写道:鹰蛾以85次/秒的频率拍动翅膀,飞行速度达到17.8km/h;大黄蜂拍动翅膀的频率高达250次/秒,飞行速度为10.3km/h;家蝇拍动翅膀的频率为190次/秒,飞行速度约为7.lkm/h。请根据以上信息制表。
(2)某同学认为,昆虫在飞行时发出“嗡嗡”的声音是由于翅膀拍动而产生的。由于直接观察昆虫翅膀拍动有困难,他寻找了间接证据来证实其观点,下列选项中不能够支持他的观点的是()。 A. 抖动纸张________________ B. 说话时喉头振动 C. 悠闲地荡秋千_______ D. 拨动绷紧的橡皮筋
(3)小明在公园活动时出于好奇,去抓黄蜂,被叮。他生气地说:“黄蜂真是害人虫,应该打死它。”张老师听到后,对小明说了一段话,使他对黄蜂的看法和态度有了改变,请你以老师的身份,写出这段话的要点:_______________________ 。
解析:科学探究是个综合过程,探究的步骤并不一定要全部具有,我们既可以对其中的某个步骤进行探究,也可以以某几个步骤为主进行综合性探究。本题中(1)是要求把得到的数据进行列表比较,是科学探究中的一种很好方法,主要是把其中的几个量有规则地进行排列;(2)是寻找证据,能够支持振动的证据应该是ABD;(3)是知识的迁移,带有生物多样性的观点,也是科学探究过程中需要注意的一大问题,我们要善待自然界中的生物,让它们自由生长。
答案:(1)
(2)C_______ (3)略