究竟是音調(diào)還是音色?

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初中物理新課標(biāo)教材第一章“聲現(xiàn)象”有這樣一個(gè)問(wèn)題:“買(mǎi)瓷碗時(shí),人們常會(huì)敲一敲碗,通過(guò)聲音來(lái)判斷碗是否有破損,這個(gè)方法要應(yīng)用了聲音的什么特征?”一見(jiàn)這個(gè)問(wèn)題,我們根據(jù)老經(jīng)驗(yàn)不假思索地回答是根據(jù)“音色”,因?yàn)橐郧白鲞^(guò)一個(gè)這樣的題目:“鑒別碗的質(zhì)量好壞是根據(jù)碗的音色。隨后翻看教學(xué)參考書(shū),答案卻是:“根據(jù)碗的音色和音調(diào),主要是音調(diào)”,這不禁讓我們大感意外,第一反應(yīng)就是“教參一定是弄錯(cuò)了”。但隨后冷靜下來(lái)反思我們自己會(huì)不會(huì)弄錯(cuò)了。老師們圍繞究竟是音色還是音調(diào)展開(kāi)了激烈的探討,感受到了新課程帶來(lái)的挑戰(zhàn)。
    首先我們?cè)诟拍钌献屑?xì)揣摩音調(diào)和音色有什么區(qū)別?查閱教師用書(shū),音調(diào)是指聲音頻率的高低,頻率高的音調(diào)高,頻率低的則音調(diào)低。而音色較復(fù)雜,這是因?yàn)橐话阄矬w發(fā)聲時(shí)往往會(huì)有多個(gè)頻率的聲音同時(shí)發(fā)出,其中頻率低的聲音叫基音,它的頻率就決定了物體所發(fā)聲音的音調(diào);其他頻率聲音的強(qiáng)度都比基音弱,頻率都是基音的整數(shù)倍,我們把它們叫做泛音。從波形圖中則可以清楚地看出不同音色聲音的本質(zhì)。由課本中的圖1.3-5可以看出,音叉、鋼琴和長(zhǎng)笛的基頻(振幅大的振動(dòng)的頻率)相同,但是在基頻的基礎(chǔ)上還有一些附加的小的振動(dòng),這些小的振動(dòng)和大的振動(dòng)一同決定了聲音的音色。
    單憑這比較抽象的概念還是難以解釋清楚。我們不得不再去尋找證據(jù):唐朝開(kāi)元年間,洛陽(yáng)有一個(gè)姓劉的和尚,他的房間內(nèi)掛著一幅磬,有一天,劉和尚沒(méi)有敲磬,磬卻自動(dòng)響起來(lái)了。這使他大為驚奇,他的一位好朋友曹紹夔精通音律,聞?dòng)嵡皝?lái)探望劉和尚。經(jīng)過(guò)一番觀(guān)察,他發(fā)現(xiàn)每當(dāng)寺院里的鐘響起來(lái)時(shí),和尚房里的磬也跟著響了。丁是曹紹夔拿出刀來(lái)把磬磨去幾處,從此以后就不再自鳴了。曹紹夔說(shuō):“這個(gè)磬的律跟你們鐘樓里那口大鐘的律正好相同。因此只要飯?zhí)美锏拇箸娨豁?,這個(gè)磬就跟著響起來(lái)。我用銼把磬銼了幾下,它們的律就不相同了。所以撞那口大鐘的時(shí)候,這個(gè)磬就不再跟著響了。”曹紹夔所說(shuō)的“律”,是現(xiàn)在我們所說(shuō)的樂(lè)器的“頻率”。把磬銼了幾下,就改變了磬的頻率。磬的頻率和大鐘不相同了,就不會(huì)再跟大鐘發(fā)生共鳴了。把大鐘銼幾下后可理解為大鐘有些破損,會(huì)改變音調(diào)。
    所以,瓷碗有破損時(shí),會(huì)造成缺一小塊或出現(xiàn)一些裂縫,結(jié)構(gòu)會(huì)改變,因此,音色會(huì)不同。而同時(shí),因?yàn)橥朐菊駝?dòng)的完整的圓軌也破壞了,振動(dòng)的部分變長(zhǎng),帶動(dòng)了頻率變慢,音調(diào)會(huì)降低,所以利用音調(diào)為主,利用音色為輔。再譬如,兩個(gè)原來(lái)能發(fā)生共振的音叉由于銹蝕或磕碰或刻畫(huà)會(huì)造成頻率的改變,不再發(fā)生共振。
    在辨別不同的樂(lè)器時(shí),我們主要是根據(jù)音色的不同來(lái)區(qū)分的,但在上面的問(wèn)題中,破壞的碗由于內(nèi)部損傷,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與好的不同,因此敲擊時(shí)它所發(fā)出聲音的音色和音調(diào)與好的都不相同,但明顯的是音調(diào)不同。因此,我們主要是根據(jù)碗的音調(diào)不同來(lái)判斷他們好壞的。
    新課程要求教師成為學(xué)者型教師,除了具有專(zhuān)門(mén)學(xué)科的知識(shí)和技能以及能力外,還應(yīng)具有深厚的教育理論修養(yǎng),廣闊的教育前沿視野,敏感的教育問(wèn)題意識(shí),過(guò)硬的教育科研能力,這就需要我們?cè)陂L(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中不斷探究,掌握科學(xué)研究的本領(lǐng)。