巧用电脑软件演示声波特性

2018-02-28甘肃省天水市麦积区甘泉中心学校741023燕俏生

中小学实验与装备 2018年1期

关键词：话筒音箱声波

甘肃省天水市麦积区甘泉中心学校(741023) 燕俏生

声波,一种机械振动产生的机械波,与人类生活息息相关。在声波的学习中,有关声音知识是小学科学、中学物理的重点学习内容。教学中,对学生进行各种声波演示实验,教学效果更好。

要研究声波,首先要有能产生各种声波的信号发生器,现在中小学一般配备了教学信号源。这些信号源可以产生声波,可是产生的声波频率只能是某些特定频率,不能连续产生各种频率的声波,而且产生的声波信号强度小,要通过放大器才能带动音箱发出声音。

研究声波,还要有能测定声波的频率、强度和波形的仪器,现中小学实验室只有教学示波器能完成测量实验。可是示波仪显示声波较难调节,对声波的频率与强度的测量只能进行定性分析,不能精确测量。

由此可见,中小学教学中声波的实验完成率很低,如何能够方便清楚的演示声音的特性,是声波教学中的一个突出问题。

1 巧用电脑软件解决器材不足的问题

现在有许多有关声波的电脑软件,这些电脑软件结合多媒体设备可以代替信号源和示波器,能够方便精确的研究声波特性。

1.1 声波信号发生器

现在网上有很多音频信号发生器,笔者下载后进行对比,选出了一个操作简便、效果较好的软件——音频信号发生器软件(My Tone Test)。直接打开就可使用,软件界面如图1所示。

音频信号发生器的使用:

(1)通过音量调节滑块可把音量从小连续调节到最大。

(2)通过信号频率调节滑块可把频率从20 Hz调节到20 000 Hz。

(3)通过声道选择按钮可选择左声道、右声道、反相、同相。

图1 声波信号发生器

(4)通过波形设置可选择不同的波形。

(5)通过开始与停止按钮打开和关闭声波信号。

连接多媒体设备的两个音箱,调节好音箱音量,打开音频信号发生器,按要求调节音量、频率、波形,点击开始按钮,即可发出我们要求的声波。使用十分方便,不需要借助其他设备。

1.2 声波的测量软件

声波的测量软件采用管乐指法对应图表自动校音器,如图2所示。自动校音器可以测量声波的频率,观察到声波频率的微波变化情况,还可测量声波的强度,观察声波的波形。

图2 声波测量软件

使用时利用多媒体电脑配备的话筒,就可接收到声波信号。为了使用方便,可适当增加话筒导线的长度。

2 研究声波的特性

2.1 声音的干涉

(1)把两个音箱放在一起,分别调节两个音箱的声音为同相和反相,让学生判断声音强度的大小。同相时两个音箱产生的声波相互叠加,学生听到的声音很强,反相时两个音箱产生的声音相互抵消,学生听到的声音减弱。

(2)把两个音箱的距离调节为1 m左右,然后把声频发生器的声音频率调到5 000 Hz左右。墙面对这个频率的声音吸收比较大,因此学生听到的声音主要是两个音箱发出的声音。然后让学生移动身体,听不同位置的声音强度是否有变化。打开校音器,让多媒体设备的话筒在教室不同位置,让学生观察话筒接收到的声音强度的变化情况。