周新菊

Audacity是一款音頻處理軟件，可以從網(wǎng)上免費(fèi)下載.而且軟件體積小，安裝簡單，操作方便，非常適合在多媒體上使用.筆者借助計(jì)算機(jī)和Audacity軟件，設(shè)計(jì)了演示聲音的三個(gè)特征和演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，希望能對教學(xué)有所幫助.

1Audacity在聲音教學(xué)中的應(yīng)用

聲音是生活中常見的物理現(xiàn)象，各種聲音充斥著我們生活的空間.因此，學(xué)生對這一內(nèi)容的學(xué)習(xí)不會感到陌生.新課標(biāo)在“知識與技能”方面，對聲音教學(xué)提出要學(xué)生知道聲音的三個(gè)特征：音調(diào)、響度、音色.教材中給出了一些探究材料，如鋼尺，演示音調(diào)與頻率、響度與振幅的關(guān)系.對于音色則通過示波器展示不同樂器所發(fā)出聲音的波形，非常形象生動.作為教學(xué)的補(bǔ)充，可以進(jìn)一步使用音頻處理軟件演示聲音的三個(gè)特征.

下載安裝Audacity后，打開Audacity的操作界面，可以從“文件”菜單中點(diǎn)擊“打開…”導(dǎo)入電腦中存儲的各種聲音.也可以點(diǎn)擊錄音按鈕，通過麥克風(fēng)錄制各種聲音，聲音的頻譜馬上會被記錄在時(shí)間軸上（如圖1）.下面簡單介紹一下，如何使用Audacity演示聲音的三個(gè)特征.

1.1音調(diào)的演示

音調(diào)是由聲源的振動頻率決定的.聲源振動快，頻率高，音調(diào)高；聲源振動慢，頻率低，音調(diào)就低.在教學(xué)時(shí)，可以讓一個(gè)學(xué)生上來說一句話并錄制下來.然后分析這個(gè)學(xué)生聲音的頻譜（如圖2所示）.然后通過“定采樣率”調(diào)整錄音頻率，再進(jìn)行頻率分析并播放錄音，比較兩個(gè)聲音的差別.

1.2響度的演示

響度是由聲源振動的幅度和距離聲源的遠(yuǎn)近決定的.在教學(xué)時(shí)，可以讓一名學(xué)生先輕聲后大聲說同一句話并錄制下來，然后和學(xué)生一起分析這句錄音在振幅上的不同（如圖3所示）.回放錄音時(shí)，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聲波的振幅比較大時(shí)，聲音也比較響；反之，聲音較低.

1.3音色的演示

音色反映了每個(gè)物體發(fā)出聲音所特有的品質(zhì).教學(xué)時(shí)，可以從電腦上導(dǎo)入不同樂器所發(fā)出聲音，改變采樣頻率（可以設(shè)定為200 Hz），然后和學(xué)生一起觀察各種樂器不同的波形（圖4）.

使用Audacity軟件，不但能讓學(xué)生聽到聲音的三個(gè)特征，還能讓學(xué)生看到這三個(gè)特征的區(qū)別.在教學(xué)中，通過錄制自己的聲音來分析，讓學(xué)生“看到”了自己聲音的特征，活躍了課堂氣氛，較好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

2使用Audacity“聽”電磁感應(yīng)現(xiàn)象

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是中學(xué)階段的一個(gè)重要知識點(diǎn)，由于其抽象性特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難.教材在介紹電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件時(shí)，使用靈敏電流計(jì)串聯(lián)在閉合線圈回路中，通過線圈在磁場中的運(yùn)動情況及靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)情況，總結(jié)出電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、直觀，既降低了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的抽象性，又能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣.

2.1實(shí)驗(yàn)原理

電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件是閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流.動圈式話筒就是根據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的，在接收聲波的膜片后面粘貼著一個(gè)由漆包線繞成的線圈，它能隨著膜片一起運(yùn)動.膜片后面安裝了一個(gè)永磁體，使線圈置于它的磁場中.當(dāng)膜片振動時(shí)，線圈不斷切割磁感線，從而在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)了從聲信號轉(zhuǎn)換成電信號.

Audacity軟件可以從話筒輸入聲音，波形實(shí)質(zhì)上是感應(yīng)電流隨時(shí)間而變化的情況.因此，筆者將話筒后端的導(dǎo)線與一線圈相連接.當(dāng)磁鐵在線圈上方移動時(shí)，線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流（與話筒所產(chǎn)生的感應(yīng)電流相似）.點(diǎn)擊Audacity軟件中的“錄音”按鈕，這些電流被以“聲音”的形式錄制到Audacity中.

2.2實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)要用電腦、廢舊話筒連線、磁鐵和Audacity軟件.首先，在電腦里安裝上Audacity軟件，用來記錄感應(yīng)電流隨時(shí)間變化情況.為了使感應(yīng)電流輸入Audacity中，可以用廢舊的話筒連線.去掉話筒后，將漆包線繞制的線圈與之相連，形成閉合回路，如圖5所示.

2.3實(shí)驗(yàn)過程

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，打開Audacity軟件，將話筒的輸入端接入電腦.將磁鐵在線圈上方移動，同時(shí)點(diǎn)擊Audacity軟件面板上的“錄音”按鈕，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流被以“聲音”的形式記錄下來.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再播放，可以讓學(xué)生聽電磁感應(yīng)的“聲音”和觀察“波形”變化情況，如圖6所示.

由于感應(yīng)電流很微弱，所以所記錄的“聲音”很小.如果在電路中再接一個(gè)放大電路，放大產(chǎn)生的感應(yīng)電流，效果可能會更好一些.

以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)以計(jì)算機(jī)為主要工具，借助Audacity 軟件，根據(jù)聲音的三個(gè)特征和話筒的工作原理，形象地展示了聲音與電磁感應(yīng)發(fā)生的過程.實(shí)驗(yàn)制作簡單，由于現(xiàn)在很多學(xué)校都配有多媒體教師，所以很適合在中學(xué)物理課堂教學(xué)過程中使用.實(shí)驗(yàn)原理涉及學(xué)生學(xué)習(xí)過的聲學(xué)、電磁學(xué)等初步知識，形象地展示工作原理，可以很好地啟發(fā)學(xué)生的思維，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的積極性.另外，由于電腦的普及，大部分學(xué)生家里都有電腦.課下可以讓有興趣的學(xué)生回家安裝Audacity軟件，分析其他聲音和電磁感應(yīng)現(xiàn)象，把教學(xué)引向課外，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解.也充分體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的教學(xué)理念.