中三科学｜声音与波动：频率、音调与超声波备课指引（导师用）

2026-11-15

学生知道“声音由振动产生”，但把“大声”与“高音”混为一谈。这一堂用频率与振幅两条独立的轴，加一条回声计算，把听觉变成可以量的物理量。

本堂目标　学生能够：① 讲出声音由振动产生、需要介质传播，并解释真空不能传声；② 用频率（Hz）说明音调高低、用振幅说明音量大小，讲出人耳可听范围约 20 Hz 至 20 kHz；③ 用声速、时间与距离关系计算回声测距，并用波长等于声速除频率计算波长。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
振动	声音是怎样产生的？	物体振动产生声波，振动停止声音停止
介质	声音可以在真空中传播吗？	不可以，声波需要粒子传递
单位前缀	kHz 等于几多 Hz？	1 kHz = 1,000 Hz

02　课堂流程（45 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–5 分钟	摸喉咙讲话	叫学生摸自己喉咙讲一句话，问为何有震动感	讲出声音来自振动，停止讲话即停止
5–17 分钟	频率与音调	用两把不同长度的间尺拨动，或用讯号产生器播 170 Hz 与 340 Hz	讲出频率越高音调越高，讲出 Hz 的意义
17–29 分钟	振幅与音量	同一频率调大声，问波形哪一部分改变	讲出振幅变大代表能量大声量高，音调不变
29–37 分钟	回声与波长计算	用 340 m/s 计算 0.6 秒回声的距离与 170 Hz 的波长	算出 102 m 与 2 m，并讲出回声要除 2
37–42 分钟	超声波应用	讲蝙蝠定位、医疗超声波、声纳，问为何用超声波	讲出波长短、可集中、人耳听不到
42–45 分钟	离场检查	问 20 kHz 的波长大概几多	答约 0.017 m（1.7 cm）

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：声音是振动，而且要介质

由身体开始：叫学生摸喉咙讲一句话，再摸著不出声只做口型，两者分别立即出现。接着用音叉或间尺：拨动时听到声音，用手按住即停，讲出振动就是声源。然后处理介质：用钟罩抽气实验的影片或描述，随空气抽走声音变小到听不到，结论是声波需要粒子传递，所以真空不能传声。这一步顺便纠正“太空爆炸有声”的电影错觉。要学生讲出的三句是：振动产生声音、介质传递声音、真空不能传声。三句都要能自己讲，不要只在黑板出现。

叫学生讲出为何真空不能传声，并举一个日常例子说明介质

第二幕：频率与振幅：两条独立的轴

这一节要拆掉“大声就是高音”的混淆。先用同一把小提琴或讯号产生器：固定音量、把频率由 170 Hz 升到 340 Hz，问学生听到什么变化（音调升高），再固定频率、把振幅加大（音量变大、音调不变）。要学生讲出对应关系：频率决定音调，振幅决定音量，两者互不影响。再讲人耳范围 20 Hz 至 20 kHz，低于 20 Hz 叫次声、高于 20 kHz 叫超声波，两者人都听不到。用 340 ÷ 170 = 2 m、340 ÷ 20000 = 0.017 m 比较波长，学生会发现频率越高波长越短，这条关系之后在超声波与通讯都会再用。

叫学生讲出频率与振幅分别决定什么，并算出 170 Hz 的波长

第三幕：回声与超声波：时间要除二

回声题只有一个陷阱：声音去了又回来，所以距离是声速乘时间再除二。以 0.6 秒回声、声速 340 m/s 为例，总路程 204 m，单程 102 m。要学生自己讲出为何除二，并且用“向墙大叫”的画面确认。然后换方向：已知距离 170 m，回声时间是 1 秒（340 m 来回 ÷ 340）。再做超声波：频率 40 kHz 波长约 8.5 mm，波长短所以可以分辨小结构，医疗超声波与蝙蝠定位都用这个特性；声纳用低频可传更远。最后比较声速在固体、液体、气体中的大小：固体最快，因为粒子最紧密，这也是贴耳在铁轨可早听到火车的原因。

叫学生讲出回声为何要除二，并讲出超声波波长短的两个好处

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
频率与音调	两把音叉频率分别 256 Hz 与 512 Hz，哪个音调较高？	1) 频率越高音调越高。2) 比较 256 与 512。3) 答出较高者并讲理由	512 Hz 的音叉，因为频率较高
波长计算	声速 340 m/s，频率 170 Hz，波长是多少？	1) 波长等于声速除频率。2) 340 ÷ 170。3) 单位 m	2 m
回声测距	向山崖大叫，0.6 秒后听到回声，声速 340 m/s，距离多远？	1) 声音来回走两程。2) 340 × 0.6 = 204 m。3) 204 ÷ 2	102 m
介质比较	声音在钢、水、空气中，哪个传得最快？	1) 粒子越紧密传得越快。2) 钢是固体。3) 排序钢＞水＞空气	钢最快，其次水，空气最慢

合理性检查（一定要教）：三个检查：一是回声一定要除二，答案若是“340 × 0.6 = 204 m”就代表忘记来回；二是单位，频率用 Hz、波长用 m，cm 与 mm 要换算；三是量级，20 kHz 的波长只有 1.7 cm，若算出 17 m 就是除以 20 而不是 20,000。再检查常识：频率改变不会改变声速（同一介质），所以波长与频率成反比，这条可以用来自我核对。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
声速 340 m/s，频率 340 Hz，波长几多？	1 m	答 340 m 表示用了乘法
回声 1 秒、声速 340 m/s，距离几多？	170 m	答 340 m 表示忘记除二
振幅加大会改变什么？	音量变大，音调不变	答“音调变高”表示频率与振幅仍混淆

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
大声等于高音	声音越大，音调越高。	音量由振幅决定，音调由频率决定。两条轴独立，可以又大声又低沉。
回声不除二	0.6 秒回声，距离 340 × 0.6 = 204 m。	声音走了去和回两程，所以要除二，得 102 m。
真空可以传声	太空中有爆炸声，所以声音不需要介质。	声波靠粒子传递，真空不能传声；电影音效是后加。
波长与频率成正比	频率越高波长越长。	声速固定时波长等于声速除频率，频率越高波长越短。

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

光的反射与折射，第 2 题　光和声都是波，频率与波长的关系可以对照
力与运动：速率与加速度，第 2 题　同样是“距离＝速率×时间”，回声只多一步除二
地球、月球与太阳系，第 1 题　用来纠正“太空有声”的错觉，顺便讲真空

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
频率与振幅分别决定什么？	频率决定音调，振幅决定音量	答“都决定音量”表示两条轴未分开
0.6 秒回声，距离几多（340 m/s）？	102 m	答 204 m 表示忘记除二
超声波频率范围是什么？	高于 20 kHz	答“高于 20 Hz”表示与人耳下限混淆

09　导师常问

波长公式要推导吗？

中三只需用波长等于声速除频率，并且用单位核对（m/s ÷ 1/s = m）。推导留到高中波动部分。

没有讯号产生器怎样示范频率？

用装不同水量的玻璃杯敲出不同音调，或用网上音频产生器播放 170 Hz 与 340 Hz。重点是让学生听到“同一音量、不同音调”。

超声波与次声波要背应用吗？

记两三个就够：蝙蝠定位、医疗超声波、声纳。评分重点是讲出“波长短可分辨细节”这条理由，而不是列举。

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