了解大钟发声原理

“了解大钟发声原理”

一、 活动背景：

我们刚刚学过了声现象这一章内容，大家都知道声音的产生是由物体的振动产生的。但是具体是怎样振动产生的？我们只有理论上的概念，没有在具体实践活动中真正体验，因此我们就这个问题，结合生活中不乏许多地方都有钟表的存在，取材方便、简单。易于进行研究，就设计了一个综合实践方案：“了解大钟发声的原理”进行研究。

二、 活动目标：

1、 让学生学会善于观察和思考的能力，善于发现、善 于思考的学习品质。

2、 会把物理知识应用于社会生活。

3、 培养学生的实践能力和创新意识，拓展知识面。

三、 活动过程：

创设活动情境：教师在早上八点整的时候，要求学生聆听从我们县电业局的大楼顶端的大钟上发出的钟声，然后提问学生：为什么我们能听到钟声？钟声是怎样发出的？又是怎样传到我们的耳朵里呢？我们在生活中接触多么？今天我们就结合课本走出学校，去生活中寻找这个课题的奥妙。我把本节分成三个过程：

第一个过程：同学们亲自来到电业局的邮电大楼下面，当整点的时候，观察并记录大楼顶部的大钟是怎样发声的？观察大钟的钟摆停了以后声音是否也停了？并体会钟声的高低和传的远近。

第二个过程：同学们是自己在家里找一个小闹钟，然后带到学校，进行上劲以后，进行观察声音的产生和传播，自己亲自动手感受，然后写出一篇“聆听钟表发声的感受”心得体会。

第三个过程：同学们是爱动手的学生进行小制作：根据物体发声的原因和条件，进行音乐闹钟小制作，充分锻炼学生的动手操作能力。

四、 活动小结

根据学生亲身经历的实践活动，进行总结评价，

五、 课外作业：

抽出节假日和双休日，到月山寺的钟楼上面敲一下那里的大钟。真正体会大钟的发声。

六、 教学反思：

在整个活动实施过程中，教师大胆地放手让学生去锻炼，注重培养学生动脑动手的能力、自主探究学习的能力、合作探究学习的能力、审美和创新的能力，使学生的各种能力得到充分的锻炼和提高，真正体现了综合实践活动的特性。

活动课题：了解大钟发声原理

活动时间：

活动成员：九年级（7班）学生

活动内容：

1、 创设情境，提出问题。

2、 学生进行探究，研究大钟的发声和小闹钟的发声。

3、 学生亲自体验钟声，汇报心得体会。

活动成果：

调查大钟发声的心得体会、闹钟发声的音频资料

效果:

通过此次活动，教师大胆地放手让学生去锻炼，注重培养学生动脑动手的能力、自主探究学习的能力、合作探究学习的能力、审美和创新的能力。

钟表发声的原理

钟表的原理是用卷簧储存以力矩形式表现的能量，用固定传动比的多级齿轮，分别显示不同的时间单位。用具有精确固定振动周期的盘簧，与非线性摆动的机械离合--制动器，专业上称为擒纵机构，按照准确的角速度，将卷簧，储存以力矩形式表现的能量释放出来。不同指针的转动角速度不一样而各自恒定。在大钟计时的过程中，当钟摆的重锤下落，带动轴转动，并将转动传递给守时机构。守时机构包括一套擒纵装置和横摆，擒纵装置主要由棘轮和带棘爪的心轴组成，心轴上方与横摆相连。当棘轮在重锤的带动下转动，上方的轮齿推开心轴上部的棘爪，使心轴转过一个角度，而这样刚好又使心轴下部的棘爪转过来挡在下方轮齿的去路上，棘轮继续转动将它推开后，心轴就转回原来的位置，完成了一次摆动。心轴每摆动一次，棘轮都转过一个相同的角度，而这种摆动的频率通过连在心轴上的横摆得到控制，从而具有等时性(如同单摆的等时性一样，这种等时性是可以用经典力学证明的)，这样，将棘轮的运动通过中轴传递给表盘上的指针，指针就可以匀速转动了。此外，由于横摆摆动的频率与横摆的转动惯量和棘轮施加给它的力量大小有关，而后者又最终由重锤所受的重力决定，不易调节，因此为方便对钟表运转速度进行调试，横摆两端的配重物被设计成可以移动的，向外移则横摆的转动惯量增大，钟速变慢，向内移则转动惯量减小，钟速变快。这种钟的缺点在于，重锤提供的驱动力在维持主要机械部分运转的同时，也是推动横摆摆动的唯一力量，而这个推力是与横摆的摆动频率相关的，当重锤提供的动力经过数重机械结构最终传递到横摆以后，其间的误差已经积累得非常大了。因此这种钟走得“很不准确”。伽利略发现单摆的等时性以后，建议研制利用单摆作为核心守时装置的计时器，这一提议在惠更斯手中得到实现。

大钟的机械动力仍由重锤提供，但擒纵器的摆动频率由单摆控制。一个与擒纵器心轴连在一起的L形杆伸向单摆，L形杆的杆头分叉，刚好卡住刚性的摆棍，单摆摆动时带动L形杆转动，从而把摆动的频率传递给擒纵器。摆钟的优越性在于，单摆的频率与推动它的初始力量无关，而只与重力和摆长有关，这样守时机构就真的不再受到动力机构的干扰了。之后，惠更斯又发明了一种游丝—摆轮装置。游丝是一个螺旋形的弹簧，连在摆轮上，当摆轮向一个方向转动，使游丝发生形变，产生一个力拉动摆轮回转，在转过平衡位置后，游丝再一次发生形变，又产生一个反向的力，重新把摆轮拉回来。这样就能维持一种能够周期性的震动，像横摆、单摆一样，用来控制擒纵器的频率。游丝—摆轮与单摆一样独立于动力机构，其频率不受其他机械部分影响，而利用游丝—摆轮制成的钟表相对于摆钟的优点主要在于不依靠重力，因此只要设计合理，那么其在移动中仍可准确走时，也就意味着相对更加便携。后来英国人哈里森发明的第一台能够精确运行的航海钟就采用这种机构的。

了解了大钟发声原理，当大钟发出声音以后，通过介质传入人耳，外界传来的声音引起鼓膜的振动，带动听小骨及其他组织也跟着振动，这种振动又传给耳蜗中的听觉神经，听觉神经把信号传给大脑，我们便听到了声音。

闹钟发声后的感想

大千世界、芸芸众生，自然界有各种各样的声音，有美妙的歌声，有令人烦躁的噪声，有悲哀的声音，也有愤怒的声音……如果这个世界失去了声音，就会变得一片死寂，人们的生活也没有了任何意义。我现在站在大钟下面，仰头倾听。滴答滴答，是时间的流淌.滴答滴答，是声音的传播。滴答滴答，是人生的感悟。忽然之间，想到了物理课本上关于声现象的描述，想到了声音在空气中的传播速度是340米每秒，想到了声音的传播需要介质，想到了影响声速大小的因素，想到了声音是由物体的振动产生的，振动停止，发声也停止。

由此说来，若是大钟的钟摆不再摆动，那么大钟岂不是也无法发声了吗。若是没有了空气，那声音岂不是无法传到我们的耳朵中去了吗。如此一想，只能感叹一句，物理存在于生活。听，钟声又传来了，那么响，那么清晰。那么钟声的大小和什么有关呢？这时候，我突然想到声音的大小不就是物理上讲的响度吗？于是乎，答案很快就出来了。那就是和物体的振动幅度有关咯。振动幅度越大，产生的声音的响度也就越大。而我们之所以听到钟声能快速分辨出这就是大钟声音，是因为大钟有着它独特的音色。

我带着对闹钟发声的好奇和疑惑，通过电脑查找资料，还了解到闹钟如果质量不好，里面的时间基准石英晶体或基准电容受温度及湿度影响较大，这些都会影响走时精度。一般石英电子钟表都会在夏季（或潮湿季节）时走时慢，冬季（或干燥季节）时走时快。磁场的影响是暂时的，如遇到强磁场则停走，离开强磁场则续走，不会影响钟表本身快慢。质量较好的名牌石英电子钟表受温度及湿度的影响较小（一年内误差在1分钟左右）。发条拧得紧些，它的形变就大些，因此具有的弹性势能就多些，弹性势能转化为动能就多些，就能推动钟表的齿轮做较多的功，使钟表走的时间长些。

这一次的大钟之旅，让我对声现象的理解更深了一步。物理存在于生化活，我们应该从生活中感受物理的魅力。

 

聆听钟声的感受

钟声不仅是提醒我们时间的工具，也是提醒我们勤奋守时的良师。

    今天下午放学后，我和我们活动小组的同学一起来到电业局大楼下听钟声，这也是我们的任务。时间已是5点多了，夕阳西下，与会照在钟楼上在地面上留下了一条斜影。现在离整点还有一会时间，钟声暂时还不会响起。我们还要和钟楼一起合影，所以就拿出照相机，可是由于钟楼太高照到人就照不到钟楼，所以我们就只能将钟楼照下来而不露脸了。

    看看表，还有5，6分钟声就要响起了~~~~“咚！~~~~”像是一段音乐，然后是一声声悠扬的钟声。钟声响起，我们的任务也完成了一大半了，剩下的就需要我们各自完成了。时光老人的钟声一直陪着我们度过了无数个春秋，也提醒着我们珍惜时光。

    我们即将中考，时间对于我们来说非常重要，所以珍惜时间吧，这也是我们此次活动最深地感悟。

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