陈中谦

摘要：2014年3月，教育部发布《关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》，提出了“核心素养”这一重要概念，要求将研制与构建学生核心素养体系作为推进课程改革深化发展的关键环节。一时间，“核心素养”成为社会、学校和媒体热议的话题。发展学生核心素养应注重加强学生知识的内涵学习、探究方法的学习，培养问题意识、提升学科思维能力和解决实际问题的能力。本文尝试在日常教学中，将培养学生的核心素养与初中物理学科的实践活动结合在一起，摸索建设出具有学校特色的课程体系。

关键词：高脚杯发声;声音分析仪;频率;水深度

前言

物理课程标准提倡注重科学探究，提倡教学方式多样化。在教学中，应注重采用探究式的教学方法，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养其探索精神、实践能力以及创新意识等。同时，应提倡教学方式多样化，鼓励将信息技术融于物理教学。本文通过制作水杯琴这一趣味实验，在教学过程中鼓励与引导学生进行实验探究。

水杯琴实验的原理：通过沾水的手摩擦高脚杯的杯口，使其发生振动，在杯内产生了驻波而发声。初步研究发现当杯内水柱高度不同，发出的声音音调不同，为得到更为准确的结论，我们设定当杯内水柱每升高0.50cm时（从0.00cm开始），用音调测量仪测一次杯子发声的音调（频率）。

1.研究方法与器材

本实验采用控制变量法，实验用到的器材有DELI牌高脚杯一个、钢尺一把（分度值为0.1cm）、铁架台一个、智能手机（声音分析仪）一个、水、烧杯一个、胶头滴管一只。声音的产生是由于物体的振动[1]。实验通过用沾水的手摩擦高脚杯的杯口，使其发生振动，在杯内产生了驻波而发声。初步研究发现当杯内水柱高度不同，发出的声音音调一般不同。

2.研究过程

（1） 高脚杯发声时发声体的确定。摩擦高脚杯发声，其发声物可能有：高脚杯振动发声;杯内水振动发声;杯和水共同振动发声。对于发声体的上述3 种可能，研究采用下列实验进行确定： ①我们将高脚杯装部分水，然后用沾水的手摩擦高脚杯并发出声音;将高脚杯内水全部倒出，然后用沾水的手摩擦高脚杯，高脚杯仍能够发出声音。我们可以确定发声体肯定包含高脚杯振动。②相同的高脚杯在摩擦过程中，随着杯内水量的变化，其发出声音的音调不同，可以确定摩擦高腳杯发声，其发声体是由高脚杯与水共同振动产生的。

（2）具体研究过程

①把刚尺竖直固定在铁架台上，把DELI高脚杯移到刚尺旁边。把手机固定在高脚杯旁边，利用手机软件声音分析仪测音调。

②用胶头滴管逐渐把烧杯中的水加入到高脚杯中，其中杯子装水的起始点是9.50cm。我们设定当杯内水柱每升高0.50cm时（从0.00cm开始），然后用沾水的手摩擦高脚杯的杯口，用音调测量仪测一次杯子发声的音调（频率）。

③记录并处理数据。为得到准确数据，我们重复三次实验。

3.研究结论

（1）当杯内水柱为0-3cm时，高脚杯发出声音音调无明显变化，频率约为1246Hz。

（2）当杯内水柱大于3cm时，高脚杯发出声音音调随着水柱的升高而降低，杯内水柱越高音调降低越明显，最后音调降低到690Hz左右。

（3）用沾水的手摩擦高脚杯的杯口，高脚杯发声的音调在690-1250Hz之间。

（4）水深为10cm，音符为do，9cm为re，8cm为mi，7cm为fa，6cm为sol，5cm为la，4cm为si，1.5cm为高音do。

4.成果与结论

学生活动心得体会：通过本次科学探究，我懂得了高脚杯发声的原理，学会了如何科学的设计实验探究问题。第一步是有问题（有疑问）、然后进行探讨、探讨之后进行设计实验、进行实验、记录数据、分析数据、得出结论、总结交流。在实验中我的动手能力得到了提升，思考能力得到了发展。相信我们的实验能让更多的人感受科学，喜欢科学，一起探究世界的奥秘。我发现做一件事很容易，但把一件事做好并坚持到底是很艰难的，不是三言两语，动动嘴皮子就可以完成的。陈老师说，方法总是比困难多，只有不畏艰辛敢于挑战，不断解决遇到的问题，积极思考才能在实验中收获成功。实验是如此，学习与生活亦是如此，持之以恒是成功的秘诀。

从生活走向物理，从物理走向社会[2]。贴近学生生活，符合学生认知特点，激发并保持学生的学习兴趣，让学生通过学习和探索掌握物理学的基础知识与基本技能，并能将其运用于生活、生产实际，为以后的学习、生活和工作打下基础。所以我们取相同的高脚杯多个 ，排成一排 ，杯中灌入不同体积的水， 用手摩擦杯口， 就可以发出“ do 、 re 、mi 、fa 、sol 、…”的声音，这样就构成了具有另一种特色的摩擦乐器：“高脚杯琴”。将此研究应用于课堂，将大大增加物理学习的乐趣，提高学生们学习物理的兴趣。

参考文献：

[1]彭前程.义务教育教科书物理八年级上册[M]北京.人民教育出版社2012.6.1-28.

[2]义务教育物理课程标准（2011版）.