《声信息与电信息的相互转化》实验的改进与创新

唐兵

一、课标要求

通过对教材上原有“声信息与电信息”这一实验的改进与创新，使实验过程的呈现更直观形象，实验现象更加明显，教学效果更好，完成以下目标：

（1）通过对实验的改进用更直观形象的手段让學生理解动圈式话

筒与扬声器的原理。

（2）通过本实验原理与发电机、电动机原理的对比，加深学生对

前后知识的联系。

（3）通过实验活动培养学生学科学、爱科学、用科学的兴趣，培

养学生自主探究的习惯和创新意识。

二、实验原型（教科版。如下图）及不足之处

原实验一是对着纸片大声说话，纸片振动并带动线圈切割磁感线，连接线圈的示波器上图形会发生变化，从而获知声信息可以转化为电信息。二是给线圈通电后，线圈会在磁场里振动并带动纸片振动，从而获知电信息可以转化为声信息。在此实验中存在以下几点不足之处：

（1）原实验一中要使用示波器，一般的学校实验室都没有配备。而且示波器上只显示了波形的变化，学生听不到还原的声音。

（2）原实验二中纸片振动幅度过小，不容易观察到纸片的振动，尤其是听不到纸片发出的声音。

（3）原实验装置图与话筒、扬声器的结构图有较大差距，不方便学生理解原理。

三、实验改进的思想与原则

（1）放大实验效果，使学生（特别是教室后排学生）易于观察。

（2）易化实验操作，减少教师工作量，节约学生学习时间。

（3）便于就地取材，最好废物利用，节省开支，也利于学生复制。

四、实验器材

①饮料瓶（去掉瓶口瓶盖）

②漆包线（引出线端与废耳机插头相接处应去掉绝缘漆）

③废耳机插头（将两根声道线合并）

④一小段较粗的导线（弯折成支架，用来固定饮料瓶）

⑤强磁铁（若磁性不够，可多用几枚叠加使用）

⑥铁钉2枚（一枚用来固定支架，一枚用来放置磁铁）

⑦木板（实验装置的支撑面）

五、实验操作步骤

（1）设计实验装置。

（2）根据实验设计将各部件整理成型，组装好各部件。

（3）将电脑与本装置相连，打开录音软件开始录音，对着饮料瓶说话，录制结束后播放刚才的录音，探究话筒的原理。

（4）将电脑、功放与本装置相连，电脑输出音频信息可以听到饮料瓶发出了较明显的声音，线圈远离永磁铁时瓶子不再发声，探究扬声器的发声原理。

六、实验现象

（1）电脑还原出了本装置录制的声音。

（2）本装置作为电脑的扬声器时，发出的声音较大；将线圈远离永磁铁时饮料瓶不能发声。

七、实验结果

实验得出了动圈式话筒与扬声器的原理。

（1）话筒：电磁感应，使线圈振动切割磁感线产生电流从而将声信息转换成电信息。

（2）扬声器：通电导体在磁场里受到力的作用，物体受力振动发声从而将电信息转换成声信息。

八、实验的创新点

（1）将示波器换成电脑，利用录音软件录制声音，回放的时候可听到较明显的声音，效果较好。

（2）将纸片换成饮料瓶，线圈绕在瓶颈上以利于它带动瓶身振动，通入信号电流，可以听到明显的声音，几乎具备实用扬声器的功能。

（3）新装置结构图与实用扬声器、话筒结构图相似，而且

方便学生看清它的构造。

九、实验的优点

（1）取材方便。本实验的主要器材都是利用废品制作，一般在家用废品中就可以找到。

（2）结构简单，便于复制。教学中即可以作演示实验，学生也很容易亲手制作，成功率高，可以锻炼动手能力。

（3）重复性强、节省材料。本装置几乎无损耗，不论教几个班，用多少次，只要操作方法正确，均不需要重新添置材料。

（4）操作方便，现象明显。改进后让实验准备变得简单，现象明显、趣味性强。

十、反思与拓展

（1）本装置需要较大的电流驱动，还没有找到较小电流驱动的方法。

（2）绕制线圈的时候需要注意不能磨掉漆包线的绝缘漆，否则短路可能烧掉功放，因此使用使用之前最好用万能表测一下线圈的电阻，3欧左右才是正常的。

（3）线圈的引出线端一定要去掉绝缘漆，这是本实验成功的关键。