示波器在初中声学演示中的应用论文

示波器在初中声学演示中的应用论文

　　示波器是一种可以直接观察电信号波形的仪器，利用话筒等装置可将声信号转化为电信号输入示波器，便可通过示波器来演示或初步研究声的有关现象。

　　1、利用示波器演示声音的产生

　　打开示波器，看到荧光屏上出现一个小亮点，再将一只未敲响的音叉对准话筒时，会看到亮点没有变化，再敲响后对准话筒时，会看到荧光屏上亮点不再静止：而是上下运动，并形成一定的波形，这就说明音叉在来回地运动，即发声的物体在振动，而不发声的物体没有振动，如图1甲、乙所示。

　　2、利用示波器演示响度与振幅的关系

　　先用较小的力敲响音叉，并将声音信号输到示波器中，会看到荧光屏上的波形上下来回的幅度较小，同时听到的声音较小，再用较大的力敲响同一音叉，并将声信号输入示波器，会看到荧光屏上的波形上下来回的幅度较大，同时听到的声音较大，这就说明音叉的振幅越大，响度就越大。如图2所示。

　　3、利用示波器演示音调与频率的关系

　　取两个音调不同的音叉，在每个音叉的一只叉股上各固定一根细钢针，然后使它们发声，并以同样的速度匀速在熏黑了的玻璃板上移动，移动时要让钢针的针尖刚好跟玻璃板接触，这样便得到两只音叉的振动图线，左边的是由低音音叉产生的，右边的是高音音叉产生的，如图3所示。

　　如果利用示波器可直接将两种音叉产生的声信号输送到示波器中，便可看到荧光屏上的振动图线，这比上述做法操作起来更简便。

　　比较两条线可以看出：低音音叉的频率小于高音音叉的频率，由此可知，人们对音调的感觉客观上决定于物体振动的频率，频率越大音调越高，反之越低。

　　4、利用示波器演示音色与振动特征的关系

　　将话筒接在示波器的输入端，用不同的乐器对着话筒发出相同音调的声音，譬如用音叉、长笛和钢琴分别发C调的1(dou)，我们会看到它们的波形大体上一致，而音叉的波形较单一，听起来比较单纯，且长笛、钢琴的波形中每一段大的波形中还含有一些小的波形，说明振动较丰富，听起来感觉比较丰满、圆润。由波形图可以看出音调相同而音色不同的音调，取决于小振动的有无和多少。

　　5、利用示波器演示噪声与乐音的区别

　　噪声，用物理学知识解释，是由振动着的物体发出的声音，但它没有固定的振动频率，也就没有固定的音调，它是由声源的无规则，非周期性的振动产生的，它听起来有嘈杂刺耳的感觉。为了让学生认识到噪声的物理性质可利用示波观察铁锹刮水泥地时产生的噪声的波形，并与音叉声音的波形做比较，可以看到噪声的波形是杂乱的`，而音叉的声音的波形是有规律的周期性波形。通过对两类声音的听觉感受和波形图的对比，可让学生认识到两类声音的物理性质。

　　当然，演示不仅是为了观察，更主要的是促进理解。但由“振动”一下子转化为“荧光屏上的图线”，对于初中学生而言，思维的跨度确实太大，学生难以接受。为此，可将“振动”先转化为直观的现象以形成切实的感受，再让学生观察比较示波器上的图线特征，使学生在头脑中建立二者的联系，确信示波器上显示出的图线特征就是振动的特征。譬如，在研究声音的产生和响度与振幅的关系时，可先将音叉的振动用悬挂的乒乓球的运动或熏黑的玻璃板上钢针描出的图线显示出来，然后观察波形的特征，便发现示波器上显示的波形与实物实验中描绘出的波形是一致的，当学生经历过几次后，便能更容易地由观察图线特征推知物体的振动特征。

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