“声音”单元实验改进

实验原型及不足

本实验选自四年级“声音”单元。教材在《声音的强与弱》中设计了用不同的力拨动钢尺、橡皮筋，以及用不同的力敲击鼓面，让学生通过振动幅度的大小来判断声音的强弱，实际上他们难以判断振幅的大小。《声音的高与低》中设计了敲击铝片琴、吹口琴，然而仅通过听声音很难判断声音的高低，通过不断改变钢尺伸出桌面长度来判断振动的快慢，也不是很明显。

实验材料

首次材料：频率不同的音叉、匀速旋转的电机、镜子、一个激光笔、三脚架、铁架台、纸盒若干。

虽然利用以上材料实验效果较明显，但是只有一个激光头，在对比两个音叉的时候，需要调整位置，导致实验现象不稳定。

最终材料：两个频率不同的音叉、变速旋转的电机（电机调速器、电机驱动器、YF-8步进电机）、八面转盘、镜子、两个激光头及支架等。

实验制作

准备8面长8 cm、宽6.5 cm的镜子，围成一圈，竖直摆放，这样可以减少底部木板盒的高度，尽可能地让光点反射到镜面的概率高、范围广，固定在八面转盘上。变速旋转电机由步进控制器控制，根据需要调节转速，形成需要的波形；将这些器材都用木板包裹，做成长14.5 cm、宽13 cm的长方形底盘；底盘要重，这样旋转起来更稳定，光波也就更稳定。因为要形成两种不同的波形，所以要准备绿、红两个颜色的激光头，将它们固定在架子上，并接上开关和电源，架子的高度为27.5 cm，略高于音叉。将256 Hz和512 Hz的音叉放在可以将两个激光头反射到八面棱镜上，这样实验现象明显，波形稳定。整个装置如图1所示。

实验说明

1.加固8面镜子

在可视范围之内，转一圈可以看8次，保持视觉上的连续性。

2.调速电机

调整每秒钟转动的次数，是为了调出视觉效果，速度越快，波形打得越开；速度越慢，波形越难以打开，看上去效果不好。要根据摆放位置、距离进行调节，变速电机在每分钟转速60～80，效果不错。

3.设置两个激光头

用激光头加支架、底座及电源，稳定性强，高度固定。将两个不同颜色的激光头分别安装在256 Hz和516 Hz的音叉上。红的频率快，波形密集；绿的频率慢，波形疏散（如图2）。

实验优点

1.直观生动

将物体的振动转化为光波，学生通过观察光波的变化来揭秘影响声音的强弱与高低的因素。变化的光波更直观生动，容易激发学生的兴趣。

2.可视化

改进后的实验装置，将原本“听见”的声音转化成“看得见”的光波，并反映出声音的本质和变化规律，丰富了学生的试听体验，提升了实验教学效果。

（作者单位：浙江省衢州市衢江育才小学）