王珊珊
安徽省蚌埠市铁路中学 233000
摘要：很多初中学生都容易将声音的音调和响度混淆，主要原因是因为决定音调高低的频率这一因素“不可见”，利用调音器可以测出乐器发声振动时的频率，将平时可听见却看不见的频率“可视化”，从而将音调与响度区别开来。
关键词：调音器 音调 频率 响度 振幅
1、存在的问题
人教版八年级物理第二章第二节中介绍了声音的三个特性：音调、响度、音色，又通过实验探究讲述了影响这三个特性的因素。其中教材在描述音调高低与频率的关系时，通过拨动钢尺，让学生观察钢尺振动快慢与其发声音调高低的现象来说明振动的快慢影响音调的高低，从而引出描述物体振动快慢的物理概念——频率。[]相信这个实验是很多教师在课堂中的都会做的小实验，因为钢尺振动快慢比较明显可见，容易使学生猜想到振动快慢对音调的影响，但是在这个实验中，也存在一些问题，笔者自己通过课堂上让学生做这个实验，出现了两个问题：一是对于已经知道因果关系的笔者来说，钢尺振动发声的音调高低并不明显，第二个问题是因为钢尺振动得快，钢尺敲打桌面，从而使得桌面发声的响度很大，让学生误以为是钢尺振动得快，发声的响度大。课堂上就出现过多数的学生做完此实验就得出“物体振动得快，发声的响度大”这样错误的结论。
此实验虽然对振动快慢可见，容易猜想到振动快慢这个因素，但是钢尺振动音调高低并不明显，反而容易出现错误的猜想和结论。
2、解决办法
笔者在进行教学前，反复考量了生活中哪些物体振动发声的音调有高低，且能够容易让学生看见振动快慢这个现象，从而引导学生进行正确猜想。很可惜，因为人耳可听见的声音频率大于20Hz,每秒内振动20次以上，人眼已经很难分辨出其快慢了。
教学用的音叉发声频率较低的也有几百赫兹，人眼辨别不出振动快慢，即使能听出音调高低，学生也很难以此猜想出音调高低与振动快慢的关系。
以弦乐器中的尤克里里为例，C调中音调区别较大的1（do）调与7（si）调，振动快慢人眼分辨不出，振动频率分别为262.0Hz和494.0Hz(误差0.5Hz)，一般能够测频率的仪器很少。
虽然示波器一定程度上可以说明此问题，但是学生对波形图本就陌生，本就需要在后续学习中了解示波器，利用一个不熟悉的示波器去讲解音调与频率关系的问题，会导致学生的学习出现了双重困难。
但是笔者在学习弦乐器，进行调音的时候发现了调音器这种软件。调音器，顾名思义，主要用于弦乐器的调音，调音时它可以精确测量出琴弦发声的频率，一般有实物和软件两种调音器。笔者发现可以用调音器将频率这个抽象的物理概念可视化。关于音调与什么因素有关的问题也就迎刃而解了。
把调音器应用于课堂教学上，帮助解决音调与响度的问题，具体的教学设计片段如下：
师：同学们通过刚才听到的声音，知道了声音有音调的高低，有响度的大小，声音为什么会有这些特性呢？
引导学生思考：声音的产生原因
生：声音是由物体振动产生的
师：那么追根溯源，声音出现这些特性，可能也与振动的某个或某些因素有关。
物体振动的哪个因素会影响音调呢？为了弄清楚这个问题，我们再来看看发声音调不同的物体振动有什么不一样？
演示：弦乐器“尤克里里”C调的1（do）调与7（si）调，你发现了什么没有？
生：音调不同
师：我请学过这种弦乐器的学生来弹奏一首歌曲，大家看一下，他的手部，尤其是左手有什么动作？
学生演奏乐曲，其他学生观察
师：他怎么控制乐曲中音调高低的？
生1：改变弦的长短
生2：改变弦的粗细
师：观察很仔细！弦的长短粗细又会对其振动有什么影响呢？
生：……
我们先来看一下这把琴的音有没有调准。光凭耳朵很难判断出来，我们借助工具——调音器。
教师打开调音器进行调音，同时用投影仪等设备把调音器的界面展示给学生观察。
师：调音过程你们看到了什么？
生1：看到了拨动不同的弦，显示出不同的数字
生2：数字后面还有字母Hz
师：那是频率的单位，叫赫兹，频率是什么呢？大家阅读教材回答
生：频率是物体每秒内振动的次数。
师：是的！频率表示物体振动的快慢，物体振动越快，频率越大。反之，频率就越小。
师：通过调音，你还发现了什么？
生1：音调高的时候，频率数字大，音调低的，频率数字小
师：观察非常细致！很好！通过这个调音器显示出的频率，现在你发现振动的哪个因素影响音调了吗？
生：振动快慢！
师：对！也就是频率。他们的具体关系是怎样的呢？
我们请弹琴的学生多弹几个音符，请同学们注意把你听到的音调的高低记录下来，尤其要记录琴在发出不同音调时，调音器的频率大小。
演示：学生谈琴，分别弹出不同的音符，其他学生注意听音调高低并依据调音器显示的数据，记录下相应的频率大小。
请同学们根据自己听到的音调高低和记录的数据，交流讨论，并总结结论。
学生总结，得出结论：物体振动的频率越大，发声的音调越高。
师：完全正确！所以我们说，频率决定音调的高低。
另外，我们可以通过示波器来观察物体振动发声的情况，将音叉或者其他物体振动发声的声音通过计算机、示波器显示出来，同时用调音器记录相应的音调，然后观察音调高低不一时的波形图特点，即波形越密集的声音音调越高。
在探究响度的影响因素实验过程中，学生是比较容易猜想出其与振幅的关系的，但是教师还需要强调音调与响度的区别。
仍然以“尤克里里”的发声为例：
重拨粗弦，轻拨细弦，分别用调音器和分贝仪测出其相应的频率和响度大小。
由调音器显示出的频率可知，轻拨细弦发声的音调高，重拨粗弦的音调低；由分贝仪上显示的响度大小可知，轻拨细弦发声的响度小，重拨粗弦的响度大。
由此可知，声音响度大的可能音调低，声音音调高的也可能响度小。
结语：物理是一门实验科学，初中物理的实验尤其多，特点是大多数都与生活生产的联系十分紧密，初中物理实验的另一大特点是大多数是定性的，凭感觉和感官的，较少的实验是量化的。这与初中生的思维发展特点有关，但是偶尔会出现凭感觉不准确的问题，因此在有可能的情况下，将一些凭感觉会得出不准确或者错误结论的实验（比如音调与频率关系实验中钢尺的实验）进行量化和可视化，是有必要的。另外，在教学中注重科学方法的教育，既有助于学生学习，
也是教师在教育教学中努力的方向。
参考文献
[1]人民教育出版社. 物理八年级上册[M].北京：人民教育出版社，2012：32
[2]周新华.初中物理科学方法教育之我见[J].物理教学探讨，2016，34（9）：26-27.