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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(hào)波形的儀器，利用話筒等裝置可將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入示波器，便可通過示波器來(lái)演示或初步研究聲的有關(guān)現(xiàn)象。
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(gè)小亮點(diǎn)，再將一只未敲響的音叉對(duì)準(zhǔn)話筒時(shí)，會(huì)看到亮點(diǎn)沒有變化，再敲響后對(duì)準(zhǔn)話筒時(shí)，會(huì)看到熒光屏上亮點(diǎn)不再靜止：而是上下運(yùn)動(dòng)，并形成一定的波形，這就說明音叉在來(lái)回地運(yùn)動(dòng)，即發(fā)聲的物體在振動(dòng)，而不發(fā)聲的物體沒有振動(dòng)，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(hào)輸?shù)绞静ㄆ髦�，�?huì)看到熒光屏上的波形上下來(lái)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(hào)輸入示波器，會(huì)看到熒光屏上的波形上下來(lái)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(gè)音調(diào)不同的音叉，在每個(gè)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(dòng)，移動(dòng)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(dòng)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(hào)輸送到示波器中，便可看到熒光屏上的振動(dòng)圖線，這比上述做法操作起來(lái)更簡(jiǎn)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(duì)音調(diào)的感覺客觀上決定于物體振動(dòng)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(dòng)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(duì)著話筒發(fā)出相同音調(diào)的聲音，譬如用音叉、長(zhǎng)笛和鋼琴分別發(fā)C調(diào)的1(dou)，我們會(huì)看到它們的波形大體上一致，而音叉的波形較單一，聽起來(lái)比較單純，且長(zhǎng)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(dòng)較豐富，聽起來(lái)感覺比較豐滿、圓潤(rùn)。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(dòng)的有無(wú)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(shí)解釋，是由振動(dòng)著的物體發(fā)出的聲音，但它沒有固定的振動(dòng)頻率，也就沒有固定的音調(diào)，它是由聲源的無(wú)規(guī)則，非周期性的振動(dòng)產(chǎn)生的，它聽起來(lái)有嘈雜刺耳的感覺。為了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)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(duì)兩類聲音的聽覺感受和波形圖的對(duì)比，可讓學(xué)生認(rèn)識(shí)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(dòng)”一下子轉(zhuǎn)化為“熒光屏上的圖線”，對(duì)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(dòng)”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(dòng)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(dòng)用懸掛的乒乓球的運(yùn)動(dòng)或熏黑的玻璃板上鋼針描出的圖線顯示出來(lái)，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(dòng)特征。
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