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DSE 物理|波与声音 备课指引(导师用)|v = fλ 与回声测距

DSE 物理|波与声音 备课指引(导师用)|v = fλ 与回声测距

  • 2026-11-01

学生把“频率”和“波速”当成同一样,一见回声题就忘记除二。这一堂只做三件事:一条公式 v = fλ、一个除二习惯、一组分辨音调与响度的字眼。

本堂目标 学生能够:① 用 v = fλ 由两个量求第三个;② 正确处理回声的来回距离;③ 用频率、振幅、波形分别解释音调、响度、音色,并指出频率过介质不变。

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
单位前缀 440 Hz 的周期大约多少 约 2.3 ms
除法与倒数 1 ÷ 440 是多少 0.00227
速度 声音在空气中大约多快 约 340 m/s

02 课堂流程(60 分钟)

时间 环节 导师做什么 学生做什么
0–8 分 示范:音叉与手机 app 看见频谱 学生读出 440 Hz
8–22 分 v = fλ 三个量互相求 算出 0.773 m
22–34 分 周期与频率 T = 1/f 2.27 ms
34–46 分 回声测距 来回要除二 算出 204 m
46–56 分 音调、响度、音色 三个字对三个量 逐项举例
56–60 分 离场检查 三题收回即批 独立完成

03 讲解脚本(照着说就可以)

第一幕:三个量,一条式

v = fλ。340 = 440 × λ → λ = 0.773 m;周期 T = 1 ÷ 440 = 2.27 ms。
波速由介质决定,频率由波源决定。频率过介质边界不变,变的是波长。

要学生算:频率加倍而波速不变时波长如何变(减半),并用同一条式说出理由。

第二幕:回声:来回所以要除二

声速在空气约 340 m/s,水中约 1500 m/s,钢中约 5000 m/s。回声 1.2 s 后听到,声音走了来回:340 × 1.2 ÷ 2 = 204 m。

提醒:所有回声、声纳、超声波测距题,第一步都是写“来回,除二”。

第三幕:音调、响度、音色:三个字对三个量

频率高=音调高;振幅大=响度大;波形(泛音组合)决定音色,所以同一音高的钢琴与小提琴听得出分别。弦线缩短一半,频率加倍(f ∝ 1/L),这是吉他按弦的原理。

动手:用免费频谱 app 量音叉与人声,让学生看见 440 Hz 与 880 Hz 的分别。

04 必教题型与步骤

题型 例子 步骤 答案
计算 波长 λ = v ÷ f 0.773 m
计算 周期 T = 1 ÷ f 2.27 ms
计算 回声单程距离 v × t ÷ 2 204 m
解释 超声波测距为何用高频 波长短、方向性好 声纳与医学扫描
合理性检查(一定要教):波速、频率、波长三者单位分别是 m s⁻¹、Hz、m,代入前先统一。频率不会因介质改变,若学生答“入水后频率变高”就是概念错,不是计错。

05 独立练习三题

题目 答案 想观察什么
440 Hz 在空气中的波长 0.773 m λ = v ÷ f
回声 1.2 s 的单程距离 204 m 记得除二
440 Hz 的周期 2.27 ms T = 1 ÷ f

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
回声不除二 答 408 m “声音行了去又返嚟,距离要除二。”
把频率当波速 用 440 做速度 “440 是 Hz,空气声速是 340 m/s。”
以为频率随介质变 说入水后频率变高 “频率由波源决定,入水只有波长变短。”
用 2πf 算周期 T 算成 2765 “周期就是 1 除频率,2πf 是角频率,不同东西。”

07 家课建议(直接指到练习卷题号)

08 离场检查(最后 5 分钟)

题目 答案 判定
440 Hz 的波长 0.773 m 三题全对=可进光的反射
回声 1.2 s 的距离 204 m 错一题=下堂重讲除二
振幅决定什么 响度 错两题以上=回到第一幕

09 导师常问

声速要背哪几个?

空气 340、水 1500 m/s 两个够用,固体只需知道更快。

为何超声波可以测距?

频率高、波长短,方向性好,不易绕射,所以能集中反射。

耳朵为何分得出同一音高的乐器?

泛音组合不同,即波形不同,这就是音色。

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本页为 TutorZone 导师备课指引,内容由 TutorZone 团队编写;题目与流程为原创,并非任何学校或出版社的教材。

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