一、 目的

    1.让学生把自己阅读、自己动手制作和自己进行实验这三者结合起来，对学生进行综合能力的培养。

    2.实验一和实验二是基本的实验。实验一的重点是声源，要学生通过实验，自己体会到振动的物体是声源，实验的题目是“发声的秘密”，要培养学生把设计实验和实验的题目结合起来的能力；实验二的重点是振动的物体情况不同，发出的声音就不一样。《活页资料》里介绍了生活中常见的现象，要学生通过实验来探索其中的奥秘，这也是实验能力的培养。

    二、 内容提要

    1.声源:实验一主要是要学生研究声源，要学生通过自己的实验总结出振动的物体实验声源。

    2.不同的物体振动起来发出的声音不同，实验二主要是要学生研究这个问题。

    3.声强:实验三主要研究声强。实验可以使学生有所体会，科学词汇的概念比较深，不要求学生都理解。

    4.音调:实验四主要研究音调。实验可以给学生一些直接经验，对音调有体会。文中的科学词汇也是比较深的，要让学生接触科学词汇，通过切身的体会来了解科学词汇，如频率、超声、次声等。

    以上四个实验中第一、二两个实验是本篇活页的重点，希望大多数学生都进行实验，第三、四个实验，可以由能力比较强的学生选择。

    三、 形式与方法

    1.本篇活页可以进行1～2次活动，教师可以根据当地情况，选用其中的2～4个实验，组织学生一边阅读，一边实验。

    2.也可以分组进行活动，有的学生做实验一，有的学生做实验二。

    3.要让学生自己阅读，自己实验，最后在班上说一说自己的体会。

    四、 注意事项

    本篇活页的知识比较深，但不能要求小学生都理解，主要是引导学生把阅读和动手结合起来，不要由教师讲解，能体会多少就体会多少，活动课的目标在于能力的培养。

    一定要学生自己动手做实验，通过实验来体会本篇活页里难懂的科学词汇和内容。自己能把体会说出来，就很好。

    根据当地情况，可以选择一两个实验进行，不一定都做。

    实验要注意安全。

    要表扬动手动脑、把实验和阅读结合起来的学生。

知识背景材料

    一、油轮断裂与声发射

    1943年1月，在一个寒冷的天气里，美国新造的一艘巨型油轮在交付使用时，突然发生了事故，油舱不可思议地裂为两截。

    据当事人回忆，油舱断裂前有种嚓嚓的声响，这声响和那灾难是否有关系呢？

    【实验】把铁盒子贴在耳边，用手压盒盖，听，盒盖响了，与此同时，它也弯了。

    在生活中也常见到类似的现象:儿童攀登树木，当树杈发出“咯吱”的声响时，危险就要来临了；有经验的矿工听到坑木的某种声音，便知道要发生事故了；老农把西瓜拿到耳边，用手一按，根据西瓜受压以后发出的声息，就能判断西瓜的生熟。

    在金属世界里，也会发生类似的现象:如果找到金属锡，你不妨用两手反复地弯曲它，它“劈啪”地“提抗议”了，这就是“锡鸣”。

    精确的科学实验证明，材料在受到外力作用时，会由自身的隐患部位发出声音，我们管这种现象叫声发射。强的声发射，人耳可以听到，一般的声发射，我们是听不到的。

    油舱断裂前的嚓嚓声绝非偶然，它是一种声发射。许多重型机械与大型工程结构发生断裂之前都有过类似的嚓嚓声。尤其严重的是，这些机械往往没有超载，事故却发生了。嚓嚓声是多么危险而又多么重要的信号呵！

    一个诱人的课题吸引着科学家:能否利用声发射来预测断裂呢？

    50年代初。德国科学家凯塞尔在做金属拉伸实验时，发现金属试样变形会发出微弱的声音。这些微弱的声响使他想起了巨轮断裂等一系列事故，便对金属在拉伸或其它变形时的声发射现象进行了深入的研究。凯塞尔和他的同事发现，金属在范性变形时发出的声响是由于内部产生位错运动而引起的。

    要说明位错运动，就要从晶体结构谈起。

    不计其数的固态物质，可以分成两大“家族”，金属所属的家族叫晶体，食盐，水晶、冰也都是晶体。晶体中的分子、原子或离子是按照一定规则排列的，好像运动场上的运动员表演“叠罗汉”，每个运动员在空间都有一定的位置。叠罗汉的队形尽管琳琅满目，却都是由那些“罗汉”组成。晶体中分子乃到原子或离子的“队形”，叫做晶格。在金属中的分子或原子虽每“人”都有一定的位置，但总有少量不守纪律者站错了队，而且其中还“暗藏”着外来的“奸细”--杂质。这些地方就是“位错”，隐藏着内部的危机。倘若有外力加在构件上，位错的地方就会出现裂口。“千里之堤溃于蚁穴”，位错的运动往往导致裂纹和断裂。

    重要的是，位错的运动并不是默不作声的，那些“破坏分子”的活动会产生音响，这就是声发射。

    既然位错运动产生声发射，用它来预测断裂，查找缺陷，防止事故，当然是可能的。

    问题并不那么简单。金属的声发射信号远比周围的噪声微弱，而且有相当多是超声与次声，我们的耳朵常常听不到，或者听到时已经来不及挽救了。

    现代电子技术解决了一系列的难题，它既能把声发射信号放大，又能把声发射信号和环境噪声区别开，次声和超声它也能测量到。现代电子耳能“听”到位错的动静，这就是先进的声发射检测技术。

    70年代初，美国成功地在C-5A飞机上装置了声发射监控系统，这套装置能探测48个关键区域的安全情况，一旦发生事故隐患，就会报警，从而保证了飞行安全。

    近十几年来，声发射技术飞速发展，它在航空、航天、原子能以及金属加工方面大显身手。在巨大的高压容器、发动机和核反应堆旁，声发射监测器正在默默无声地工作着，为人们的安全站岗放哨。

    二、敲酒桶与叩诊

    医生为你检查身体时，常常用手在你的胸部和背部敲一敲，听听声音，这也是一种敲击探听，上做叩诊。

    叩诊术是从敲酒桶得到启发而发明的。

    300多年前，奥地利有个医生叫奥恩布鲁格，他是个酒店老板的儿子。那时候，酒店的酒都是装在一人高的大木桶中，存放在地窖里。奥恩布鲁格小时候常常跟着爸爸到地窖里取酒。哪个桶里有酒呢？聪明的酒商用手指敲酒桶，就能探听到桶内的秘密:空桶被敲以后能发出清脆的声响，满桶被敲之后总是闷声闷气的。小奥恩布鲁格很快学会了这个技巧，掌握了这种“声撞击”探测方法。

    奥恩布鲁格后来成了一名医生。这一天，有位病人找他看病，说胸口不舒服，喘气很费力。是什么病呢？那时既没有X光检查，也没有听诊器，奥恩布鲁格查来问去弄不清病人得了什么病，眼巴巴看着他死了。

     烦恼的奥恩布鲁格解剖了患者的尸体，原来患者胸腔里积满了脓水！“脓胸！”这位医生惊呼着，他真后悔，早知道是脓胸，他是有办法抢救病人的。

    奥恩布鲁格好几天没睡好觉，尸体里的脓水在他眼前晃动，家属的啼哭声在他的耳边回响，一个尖锐的问题摆到了他的面前--以后再遇到这类病人怎么办？

    忽然，酒店老板的儿子想到了童年时敲酒桶的情景。他想:人的胸腔不是很像酒桶吗？敲一敲胸腔不是能听出里边有没有脓水吗？ 奥恩布鲁格做反复的实验和观察、解剖，探索着胸腔疾病和叩击音之间的关系，终于写出了医学论文，发明了叩诊的方法。

    叩诊时，医生将左手的中指或食指第二节紧贴在患者胸部或其它部位，再用右手中指叩打手中指第二节，这样就听到了叩诊音。

    人体的肌肉、肝、心和含有气体的肺、装有食物的胃和肠被叩击后会发出不同的声波。因此，不同部位的叩诊音是不同的。医生将叩打后由脏器发出的声音分为鼓音、清音和浊音。

    叩击肺部时，由于每个肺泡都因叩打而单独地振动，成千上万个肺泡“大合唱”，就发出了清音。清音的音调低，振动幅大，音响较长。

    心、肝、脾、肾是“实质性”器官，它们被叩击后发出的是浊音，浊音音调高，声音弱，音响时间短。

    人生病以后，不该含气的部位含了气，不该有水的地方有了水，于是在叩诊音上就发生了变化，例如，叩打肺脏，正常时应当听到清音；得了肺炎和肺瘤就会发出浊音；肺部有了空洞就会发出鼓音。医生根据叩诊音的变化，就探知了肺部的病情。

    你不知道吧？要探听地球肚子里的虚实，也可以给地球叩诊，当然，用手指去敲地壳是敲不出地球内部信息的。人们把炸药埋在地下，用爆破的办法“敲”地壳，制造人工地震，让地壳产生地震波，然后用灵敏的检波器代替耳朵，在各处接收这“敲”出来的地震信号。由于地底下各处构造不同，地震波在地下传播和反射的情况不同，通过对接收的地震信号的分析，就能了解地下的情况。

    科技人员发现，包括横波和纵波的地震波传到地下跌2900千米深处时，其中的横波就不见了，纵波的速度突然跌落，证明那里的物质状况有了突然的变化。有人以此为理由，认为那里的物体处于液体状态。

    用地震的方法还能探测地壳的厚度，弄清地下岩层的构造，找出地下矿藏，“听”到暗藏的空洞和裂缝，使我们了解许多地下的秘密。这就是现代地震勘探技术。它虽然比敲酒桶虚实复杂得多，但是基本原理却是类似的。

    三、从敲瓷碗到声撞击

    你能查出瓷有没有裂纹吗？这并不难。敲一下瓷碗，就能听出它的好坏。完整的瓷器能各部分一起振动；有了裂纹，各部分振动不到一起了，它也就不能发出悦耳的响声了。

    当物体内部有气体、液体或固体时，振动情况各不相同，敲击后声音也各异。你不妨试试，敲敲空碗、装水的碗和装米的碗，它们唱出的歌不大一样，就是装水、装米的数量变了，敲击声也会随着变化。摸清了物体的这些规律，就能用敲击探听的办法探测物体内部的情况了。劳动人民在这方面积累了丰富的经验。

    老农要知道西瓜熟不熟，常常拿起西瓜，用手指弹几下，根据发出的声音来判断:生西瓜敲起来声音清脆，这是因为瓜瓤里的组织紧密；熟西瓜敲起来声音发闷，因为里边的组织已经软化了，变松了；烂西瓜里边是一包水，它的声音是“噗噗”的，自然与众不同了。

    工人检查机器时，常用锤子轻敲待查部位，凭声音判断机器内部有无损伤，连接处有没有松脱，这就是简单的敲击探伤。

    一根木柱承重以后，由于受压就要产生向上顶的力，木柱能承住多重的东西？它受力的情况怎样？有经验的木工用敲击探听的方法就能判断。承力的木柱被敲后的声音和无载的木柱完全不同，它会“高声歌唱”。这就是简单的敲击测试，也算是“声撞击应和测试”的始祖吧。

    敲击甚至可以辨别金银的成色。旧时的商人，拿到银元之后，总要在吹或敲后，放在耳边“听听成色”。显然，合金成分变了，敲击后的声音也会变化，这实际上是对合金产品进行“无损检测”，它没有损害产品便探出了其内部的秘密。

    随着工业技术的发展，人们越来越多的要求采用无损检测，于是，新兴的声撞击检测技术就应运而生了。

    声撞击检测是运用电子技术来进行探测的。检测时用先进的电声换能器把激发出的振动模式全部测录下来，或在荧光屏上显示出来，再利用电子计算机进行分析，人们就能够对样品的内部情况了如指掌了。

    在现代工程中，许多地方需要用粘接技术，有的用胶粘，有的用焊接，粘的品种繁多，焊接的方法也多种多样。桌椅的金属支架可以焊到一起，有时巨大板的梁也是焊接的。然而，事故往往从焊口那里发生。从表面看是焊牢了，用不多久，便会“脱焊”。能不能事先查出粘接处的内部情况呢？利用声阻法便可以“看”到粘接处的“内幕”，这也是声撞击检测的一种。

    声阻法检测的原理大致是这样的:利用电声换能器激发样品振动（这相当于“敲”样品），样品振动后又反作用于换能器，这个信号便成了换能器的负载。负载一旦有变化，灵敏的换能器就会有“感觉”，改变自己的某些特性。通过对换能器特性的测量，便可以鉴别样品的质量了。

    70年代以来，粘接工艺发展很快，利用声阻法检测的产品也愈来愈多了，但它的原始道理却是和敲瓷碗探伤一样的。

教学研讨

活动方案之一

河南省洛阳市伊川县南府店小学 张云思

    一、活动目的

    1.引导学生在活动中综合运用有关声音的知识，获得多方面的直接体验。

    2.培养学生观察问题、思考问题、综合运用及归纳概括的能力。

    二、 活动准备

    1.分组实验材料:小鼓、砂子、鼓槌、锣、锣槌、笔帽、水盆及水、三个同样的瓷碗、钢锯条、皮筋、小锁。

    2.演示实验材料:有裂纹的瓷碗、旧年历卡片（或有弹性的硬纸片）、自行车。

    三、 活动过程

    学生:把锣敲响，用手摸锣面，然后用力按住锣面。

    教师:用手摸锣面，你会感觉到什么？按住锣面，锣声有什么变化？

    （说明:分组实验，每组实验一种或两种。）

    学生:在鼓面上放上几颗砂子，然后击鼓。

    教师:观察鼓面有什么变化？

    学生:向盛着半盆水的水盆倒水。

    学生:对准笔帽口用力吹气。

    教师:你会听到什么？

    （意图:让学生通过实验明白振动着的固体、液体、气体都是声源，培养学生归纳概括能力。）

    教师演示:教师敲击好瓷碗和坏瓷碗，让学生听声音来辨别。

    （意图:让学生根据听到的声音来辨别声源的情况。）

    学生:用筷子敲击三个同样的瓷碗（感觉一下响声），然后往一个碗里倒水，往另一个碗装砂土，再敲击，感觉响声。

    教师:三个瓷碗装水和砂土前后的响声有什么不同？

    （意图:让学生感知物体发声和振动物体本身情况有关。）

    学生举例:如工人检查机器、挑西瓜、医生的听诊、叩诊、现代技术上的应用。

    教师:这种敲击听声的办法在人们生活中是如何运用的？

    （意图:培养学生思考问题及综合运用的能力。）

    学生:把钢锯条插在抽屉缝里，用力拨动，听一听声音，然后轻轻拨动，再听一听声音。

    教师:声音大小有什么不同？

    学生:用皮筋拴一把小锁，把另一头挂在支架上，把小锁向下拉（看到小锁一上一下地振动）。

    教师:锁头怎样完成一次振动？

    （意图:让学生体会声音和声源的振动有关系。）

    学生:阅读各种声源的声级知识。

    教师:降低和减少噪音与环境保护有什么关系？ （意图:理解强噪音对人体的危害，培养学生思考及综合分析能力。）

    教师演示:把硬纸板伸到自行车后轮的辐条中，转动自行车脚踏板，由慢到快，听到纸片的声音有什么变化，它和什么有关系？ （意图:体会纸片音调的变化跟纸片每秒钟振动的次数有关系，培养学生观察和思考能力。）

    学生回答:慢慢转时，听到纸片的“轧、轧”声；加快转速，音调变高，最后尖叫起来。

     教师:搜集有关超声和次声在工农业及军事上的应用信息。 （意图:培养学生的综合应用能力。） 学生阅读资料:大钢琴为什么能演奏出丰富多彩的乐曲？成年男子、女子和儿童的音调有什么不同？养蜂如何知道蜜蜂采到蜜？了解有关超声与次声知识。

    教师:利用实验材料，演奏一段乐曲或一首歌，如:用鼓锣、瓷碗和笔帽演奏。

    （意图:培养学生综合运用能力及创造美的能力。）

    四、活动总结

    这节课，通过同学们在自己实验中感知到的直接经验，我们探索到声音的不少秘密，你了解到声音的哪些秘密？如:振动着的固体、液体、气体都是声源，大钢琴为什么能发出丰富多彩的乐曲？什么是超声、次声………声音还有许多秘密等待着我们去探索、去发现，这就需要同学们努力学习，勤于思考。

·活动方案之二·

江苏省昆山市城北中心校 黄惠林

    一、目的

    1.指导学生认识声音是振动产生的；了解声音不但有强弱，而且有高低之分。

    2.培养学生会查看资料、会通过实验获得知识的能力。

    二、准备

    锣、鼓、水槽、瓷碗、砂子、空瓶、锯条等等，室外准备好自行车。

    三、过程

    （一）导入新课

    风声、雨声、流水声向我们描绘着大自然的千变万化；机器的轰鸣声、车辆的奔驰声、歌声、笑声、音乐声告诉我们社会主义祖国在前进。那么声音是怎样产生的呢？今天这节课我们来"探索声的秘密"。（板书课题）

    （二）新授

    1.锣鼓发声的秘密

    （1）教师拿出一个锣和一个鼓，进行演示。

    ①把锣敲响，用手去摸锣面（实验1），请小朋友们去体会一下，有什么感觉。

    ②在鼓面上放一些砂子，把鼓敲响（实验2），你们会看到砂子会怎样？

    （2）学生以四人一组进行实验。教师巡视指导。

    （3）学生汇报实验结果。

    ①让学生充分发言。

    ②再让学生看看《活页资料》上是怎么讲的。

    （4）教师演示实验。

    ①向盛着水的水槽里倒水，听水会发出声音（实验3）。

    ②用嘴对着空瓶子用力吹气，玻璃瓶能发出声音（实验4）。

    （5）学生进行实验，教师巡视指导。

    （6）学生汇报实验结果。

    （7）教师进行简单小结。

    振动着的固体、液体、气体都是声源。

    2.敲瓷碗的启示和锯条琴实验

    刚才同学们在老师的指导下，完成了4个小实验。现在老师请小朋友们边看书，边做实验。通过实验，小朋友们一定会获得很多的知识。

    （1）学生以四人一组进行实验，教师巡视指导。

    （2）学生讨论实验情况。

    （3）学生汇报实验结果。

    （4）教师进行简单归纳。

    3.室外活动完成"自行车弹琴"实验

    （1）带同学们到已准备好的地方围成一个大圈，教师在中间进行演示。

    （2）学生分四大组进行实验，教师巡视指导。

    （3）全体学生回教室。教师请学生汇报实验结果。

    （4）请同学们看《活页资料》上怎样讲的（学生看《活页资料》、讨论）。

    （5）学生看《活页资料》后回答。

    （三）全课总结

    声音是物体振动后产生的，声音不但有强弱，而且有高低之分。