利用传感器探究音调与频率的关系

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利用传感器探究音调与频率的关系

作者：郁志芸

来源：《中学物理·初中》2016年第12期

案例背景：美国教育技术CEO论坛第3度（2000）报告明确指出：“培养21世纪的能力素养，学校必须将数字化内容与学科课程相整合.”而“数字化内容与学科课程相整合”就是我们通常所说的“信息技术与学科课程相整合”（信息技术就是对数字化信息进行处理的技术，其处理结果都是“数字化内容”）.也就是说，信息技术与学科课程相整合是方法，教育改革和创新人才的培养是我们要达到的目标.拥有数字化实验设备，就要更好地去开发这些设备在一线教学

中的运用与改进，就要改进传统实验，更新教学理念不断创新，推进实验探究的发展，让更多的学生在数字化实验中收益.

1问题叙述

在苏科版物理八上第一章第二节声音的特性的教学中，我们引导学生利用刻度尺进行探究，通过改变刻度尺伸出桌面的长度，改变尺子的振动频率，并且听音调的变化，从而得出音调与频率的关系.几乎每一轮教学，做这个实验，都会有学生提出，看不清尺子振动的快慢，

不明白为什么伸出长就振动慢，伸出短就振动快，这里教师也不可能详细介绍这个原理，这也不是本节课的教学内容，但毕竟给学生留下疑惑.于是我们用疏密不同的梳子，或用转速不同

的齿轮来改进实验，让学生能分辨频率大小，但有学生就提出来，为什么不能直接测出声源的振动频率呢？这不是比用肉眼观察更有说服力吗？

2处理对策

利用数字化实验设备（图1），我们可以测出声源的振动频率.

比如，我们可以测音叉的频率：

敲击音叉，用传感器收集音叉的声音（图2），在电脑上能显示出这样的波形（图3）.

而根据频率的定义，我们可以用声源振动的次数除以振动这么多次所用的时间来算得频率.（1）频率：每秒钟振动的次数.

（2）频率=振动次数时间.

振动次数可以通过选取的声波的个数来确定，而在横坐标上显示对应的时间（图4）.比如，选取9次振动（图5）.

只需在测频率对话框里输入波形个数9个，软件预先编好的计算程序模版就会迅速算出频率为255.660 Hz（图6）.