探究音高与物体振动频率的关系
老课标没有“探究音高与物体振动频率的关系”，但这个要求被上一轮课标修订组明确提出，做细致要求，并给出案例说明： 案例二：“尺子的声音”
（江苏汉博教育培训中心、人民教育出版社提供）
案例分析：
……学生通过完成尺子发声的实验，探索声音音调高低与物体 振动快慢的关系……其音调和尺子振动之间有怎样的关系，并通过只改变直尺振动部位长度的单变量控制方法进行研究。在实验过程中学生记录直尺振动部位的长度，以及振动的情况和声音音调变化的情况， 形成半定量的数据，再通过数据图表得出结论，最后运用此结论解释日常现象……
l 要听到高低不同的声音，需要改变什么？（改变直尺伸出桌面的长度）
l 要保持什么条件不变？怎样保持？（用同一把尺子，振动时的幅度一样） 教师和学生一起讨论如何详细地研究尺子的振动和声音高低的变化，记录在不同长度时，尺子振动的变化和声音高低变化的关系。（教师引导学生进行实验设计）
……
先说说“改变直尺伸出桌面的长度”存在的科学性问题：
实际上，由于仅仅是用手摁住直尺，并让尺子伸出桌面一截，拨动尺子振动发声，这个发声的主要部分是尺子与桌沿的部分的快速敲打而形成的。所以发出的音调高低其实是由于这个敲打桌子的快慢不同而造成的，与尺子本身振动频率是两回事！如果要研究这个音调高低与物体振动频率的关系，那也是研究与桌子振动频率的关系。
如果一定要用这个实验，就应该用台钳或木工钳，通过绞盘大力夹紧尺子，再观测尺子的振动发声情况。
其次，台钳夹紧之后， 纯粹的尺子的振动的效果如何恐怕也有值得商榷的问题。没有高速摄像机的帮助，大概肉眼还是很难判断尺子振动频率的快慢吧。对于这个比较困扰的问题，一些教师想到了应用目前的高科技的办法解决：用声音的传感器检测或者用电脑软件通过麦克风采样，在把声音的频率以数字或波形的方式显示出来（本人就曾用电脑麦克风采样、软件显示，效果还不错.见下文）。但是毕竟这样的处理依旧不是让学生“眼见为实”“切实感受”，其说服力还是打了个大大的折扣——从某种程度上来说，这还是教师给的结论，并非学生自己探究出来的。
那么，怎么设计，才能让这个问题成为学生自己的探究活动呢？以下是一个初步设想。
“探究音高与物体振动频率的关系”内容比较饱满，有一定难度，故此安排为一个整课时(感谢袁雄敏老师的意见)。前面一个课时要解决的问题是“声音是由于物体振动而产生的；声音有大小之分和音调高低之分；声音的大小与物体振动的强弱有关。”
本课继续研究“声音的高低与物体振动的什么特性有关？”
课堂导入：开门见山
①回顾上节课所学“声音是由于物体振动而产生的”
②用一个课件说明物体振动有很多特点（例如乒乓球的振动、弹簧振动都可以），其中最主要的有两个：振动的强弱和振动的快慢——振动的振幅和频率（此处教师需要把概念规范化，把振幅和频率规范出来，板书体现）
③我们已经知道了“声音的大小与物体振动的强弱（振幅）有关”，那么声音的高低与物体振动的什么特性有关呢？请做出自己的猜想
活动一：观察口琴簧片的振动，进一步推理分析自己的猜想
①各组下发简易口琴（三五元一支，很便宜的）、螺丝刀等工具，让学生自行拆解，注意观察簧片结构、气孔气室大小、簧片长短。推理分析气流分别经过小气室短簧片、大气室长簧片，簧片振动的情况会有什么不同。
②吹口琴，观察簧片振动的实际情况。
③教师追问，是否确实“肉眼真的看到分辨出来了频率的快慢？”由此，导入下一个活动。
活动二：从橡皮筋的振动到吉他弦的振动，思维迁移并以触觉验证
①两个学生适度拉紧长橡皮筋，中间一学生拨动皮筋；把长橡皮筋拉得更紧，再拨动。比较得出橡皮筋拉紧后，振动的频率会加快。（此步骤不必要求橡皮筋发出可分辨的不同音高）
②把吉他弦由松调到紧，音调在上升。学生可以从橡皮筋拉紧后振动加快，迁移认识吉他弦由松到紧，弦的振动频率也加快。
③请学生用指甲盖轻触琴弦，触觉可以感受到弦的振动频率确实加快。(实际上触觉也是观察的一个方面哦)
④教师追问，是否确实“频率加快是否眼见为实了？”由此，导入下一个活动。
活动三：频率越快音调越高，眼见为实
支起自行车后轮，手摇动踏板，空转动后轮，用一个硬纸片或塑料片接触后轮轮胎上的橡胶凸起。后轮的转速不同，会引起纸片振动频率不同，发出不同高低的音调。
活动四：现代高科技手段，电脑采样检测口琴音高和振动频率的关系
回到活动一用的口琴，电脑麦克风采样、软件检测并显示数字和波形。注意选择好软件参数。本人用的是吉他定音器（原理同于口琴），波形比较明显（可以看得出高音的波形密一些，低音疏一些）。
如果还有时间，可以用另一电脑配合其他软件，发出不同高低的稳定纯音，测频率（数字和波形）更完美。
若时间仍然有多，弹性材料可以安排与振动频率有关的超声波或次声波的趣味知识进行拓展。
通过以上初步设计，基本上能够让学生把本来看不见的音高与物体振动频率关系的问题，不但在思路上有清晰的假设猜想，还有一步一步的分析推理、思维迁移、动手实验验证猜想，最后用科学仪器检验的手段加以肯定并稳固成为科学概念。“振动频率越快则音调越高”不是老师强加的，也不是权威仪器说出来的，而是学生亲历探究自己得出来的。
个人浅见，欢迎拍砖交流。
7月飞雪 2012/11/30
