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声现象一、声音的产生与传播1．声音的产生与传播A.声音的产生来回往复的运动叫做振动，声音是由于物体的振动产生的．正在发声的物体叫做声源．人说话时的发声是靠声带的振动，婉转的鸟鸣声是靠气管和支气管交界处鸣膜的振动，弦乐器(二胡、京胡、琵琶、提琴等)的发声是靠弦的振动，管乐器(笛、箫、黑管、号等)的发声是靠管中的空气振动，打击乐器(锣、鼓等)的发声是靠锣面和鼓膜的振动．B.声音的传播声音可以在固体、液体和气体中传播，但不能在真空中传播．一般说来，固体的传声能力比液体的强，液体的传声能力比气体的强．C.声波声音是一种波，叫做声波．可将不可见的声波与可见的水波进行类比，以理解声波．由于发声体的振动产生的声音在介质中传播时，在介质中形成疏密相问的波向四周传播，传入人耳后就激起耳内鼓膜的振动，人便听到了声音．发声停止是指声源停止向外界传送声波，而已经传送出去的声波仍可继续传播．如闪电和雷声是同时产生的，人们在看到闪电后几秒钟才听到雷声，此时声源处的振动早已停止了．声波在传播的过程中，若遇到山崖、墙壁、高大建筑物等障碍物，就会被障碍物的表面反射回来，形成回声．如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上人耳能把回声跟原声区分开来，此时障碍物到听者的距离至少为17m。在屋子里谈话比在旷野里听起来响亮，原因是屋子空间比较小造成回声到达人耳比原声晚不足0.1s最终回声和原声混合在一起使原声加强。修建剧场、礼堂、音乐厅都要考虑回声，以免影响音响效果．声音的反射也遵守光的反射定律．回声利用：利用回声可以测定海底深度、冰山距离、敌方潜水艇的远近测量中要先知道声音在海水中的传播速度，测量方法是：测出发出声音到受到反射回来的声音讯号的时间t，查出声音在介质中的传播速度v，则发声点距物体S=vt/2。利用回声现象制成的回声测深仪、水声定向器、超声探伤仪等广泛应用于矿床勘探、材料探伤、水深测量、鱼群探测等方面．从声源发出的声波，在传播的过程中若遇到多个反射面，就可以发生多次的反射．如夏日的雷声，有时隆隆地延续几秒钟以上，就是声波在云层、山岳和地面间多次反射造成的；再如古建筑中的“回音壁”、“三音石”以及江西弋阳境内的名胜“回声谷”等等都是属于多次反射的回声．人在室内讲话比在旷野讲话听起来要响亮，而且当讲话声停止以后，声音并没有立即消失，仍然有余音回荡，就是由于声音在物体表面连续多次反射的多次回声交混在一起形成的，称为交混回响，简称混响，这种混响可以延续一段时间．从声源发声停止，到声音减弱到听不到的一段时间，称为混响时间．如果剧场的混响时间太长，往往使声音不清晰，音色混浊、发闷，形成嗡嗡不绝的噪声；如果剧场的混响时间太短，就会使本来婉转圆润的声音变得干涩无力、生硬，一般剧场的混响时间以l．5S左右为宜．两列声波在某种物质中传播时相遇如振幅增大，响度就增大，这种现象在声学上叫做声音的共鸣．二胡、小提琴等各种乐器在制造时都充分考虑了这一原理．物体除了能反射声波，也能吸收声波，特别是软的多孔的材料吸收声波的效果更好．播音室内的墙壁和地面都要用吸收声波的材料来减少杂音的干扰．D．声能声音具有能量，这种能量叫做声能．声波在传播的过程中，随着时间的推移，声能逐渐减小，若设法使声波向某一方向传播，则声能就集中，声波就能传得远些，医用听诊器、广播喇叭之所以制成那种形状，就是利用了这个道理．E．声速(1)定义声音每秒传播的距离叫做声速．(2)决定因素①声速与传播声音的介质有关．空气中的声速约为340米／秒．一般说来，声音在固体中传播得最快，在液体中次之，在气体中最慢，真空中的声速为零．（在水中约1500m/s，在铁中约5200m/s）②声速还与传播声音介质的温度有关，温度越高，声速越大．声音在同一种介质中传播时，声速不变，频率、音调不变，但振幅减小、响度减弱．频率不同的声音在同一种介质中能传播的距离不同，频率越小，能传播的距离越远．当一个乐队慢慢地从很远的地方向你走来时，你先听到的是音调低沉的鼓声，以后才听到音调较高的喇叭声、笛声、铃声，就是这个道理，其原因是频率越大的声波，在传播的过程中被介质吸收得越多．1、一切发声的物体都在振动。用手按住发音的音叉，发音也停止，该现象说明振动停止发声也停止。振动的物体叫声源。练习：①人说话，唱歌靠声带的振动发声，婉转的鸟鸣靠鸣膜的振动发声，清脆的蟋蟀叫声靠翅膀摩擦的振动发声，其振动频率一定在20-20000次/秒之间。②《黄河大合唱》歌词中的“风在吼、马在叫、黄河在咆哮”，这里的“吼”、“叫”“咆哮”的声源分别是空气、马、黄河水。③敲打桌子，听到声音，却看不见桌子的振动，你能想出什么办法来证明桌子的振动？可在桌上撒些碎纸屑，这些纸屑在敲打桌子时会跳动。2、声音的传播需要介质，真空不能传声。在空气中，声音以看不见的声波来传播，声波到达人耳，引起鼓膜振动，人就听到声音。练习：①真空不能传声，月球上没有空气，所以登上月球的宇航员们即使相距很近也要靠无线电话交谈，因为无线电波在真空中也能传播，无线电波的传播速度是3×108m/s。②“风声、雨声、读书声，声声入耳”说明：气体、液体、固体都能发声，空气能传播声音。3、练习：☆运动会上进行百米赛跑时，终点裁判员应看到枪发烟时记时。若听到枪声再记时，则记录时间比实际跑步时间要晚（早、晚）0.29s(当时空气15℃)。☆下列实验和实例，能说明声音的产生或传播条件的是（①②④）①在鼓面上放一些碎泡沫，敲鼓时可观察到碎泡沫不停的跳动。②放在真空罩里的手机，当有来电时，只见指示灯闪烁，听不见铃声；③拿一张硬纸片，让它在木梳齿上划过，一次快些一次慢些，比较两次不同；④锣发声时，用手按住锣锣声就停止。4、回声是由于声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来而形成的。如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上人耳能把回声跟原声区分开来，此时障碍物到听者的距离至少为17m。在屋子里谈话比在旷野里听起来响亮，原因是屋子空间比较小造成回声到达人耳比原声晚不足0.1s最终回声和原声混合在一起使原声加强。二、我们怎样听到声音1、声音在耳朵里的传播途径:外界传来的声音引起鼓膜振动，这种振动经听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经把信号传给大脑，人就听到了声音.2、耳聋:分为神经性耳聋和传导性耳聋.3、骨传导:声音的传导不仅仅可以用耳朵，还可以经头骨、颌骨传到听觉神经，引起听觉。这种声音的传导方式叫做骨传导。一些失去听力的人可以用这种方法听到声音。4、双耳效应:人有两只耳朵，而不是一只。声源到两只耳朵的距离一般不同，声音传到两只耳朵的时刻、强弱及其他特征也就不同。这些差异就是判断声源方向的重要基础。这就是双耳效应.三、乐音及三个特征1、乐音是物体做规则振动时发出的声音。2、音调：人感觉到的声音的高低。用硬纸片在梳子齿上快划和慢划时可以发现：划的快音调高，用同样大的力拨动粗细不同的橡皮筋时可以发现：橡皮筋振动快发声音调高。综合两个实验现象你得到的共同结论是：音调跟发声体振动频率有关系，频率越高音调越高；频率越低音调越低。物体在1s振动的次数叫频率，物体振动越快频率越高。频率单位次/秒又记作Hz。弦乐器的音调决定于弦的长短、粗细和松紧．弦的材料(密度)一定时，弦越短、越细、越紧，其发出声音的音调越高．管乐器的音调由发音部分的气体体积大小决定，体积越小，音调越高．练习：解释蜜蜂飞行能凭听觉发现，为什么蝴蝶飞行听不见？蜜蜂翅膀振动发声频率在人耳听觉范围内，蝴蝶振动频率不在听觉范围内。3、响度：人耳感受到的声音的大小。响度跟发生体的振幅和距发声距离的远近有关。物体在振动时，偏离原来位置的最大距离叫振幅。振幅越大响度越大。增大响度的主要方法是：减小声音的发散。练习：☆男低音歌手放声歌唱，女高音为他轻声伴唱：女高音音调高响度小，男低音音调低响度大。☆敲鼓时，撒在鼓面上的纸屑会跳动，且鼓声越响跳动越高；将发声的音叉接触水面，能溅起水花，且音叉声音越响溅起水花越大；扬声器发声时纸盆会振动，且声音响振动越大。根据上述现象可归纳出：⑴声音是由物体的振动产生的⑵声音的大小跟发声体的振幅有关。4、音色：由物体本身决定。人们根据音色能够辨别乐器或区分人。借助示波器，可以观察到不同音色的声音，它们的波形是不同的。5、区分乐音三要素：闻声知人——依据不同人的音色来判定；高声大叫——指响度；高音歌唱家——指音调。又如，有经验的人用手指弹击碗碟，就能判断碗碟的质量，完好的与内部有损伤的碗碟发出的声音不一样——音调与音色都有差异，但最明显的是音调不同．再如，在欣赏音乐时，乐队里有各种乐器齐奏，它们的音调一样，但我们还是能辨别出不同乐器发出的声音，这里的区别就主要是音色。在辨别声音的三要素的时候可以有以下技巧：响度比较简单一般是比较用力的大小或者是振幅的大小。音色和音调可以从发声体的种类和结构辨别，音色是发声体物质的变化，而音调是发声体的结构发生变化。四、噪声的危害和控制1、当代社会的四大污染：噪声污染、水污染、大气污染、固体废弃物污染。2、物理学角度看，噪声是指发声体做无规则的杂乱无章的振动发出的声音；环境保护的角度噪声是指妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音起干扰作用的声音。3、人们用分贝（dB）来划分声音等级；人们刚刚能听到的最弱的声音—听觉下限是0dB；为保护听力应控制噪声不超过90dB；为保证工作学习，应控制噪声不超过70dB；为保证休息和睡眠应控制噪声不超过50dB。4、减弱噪声的方法：在声源处减弱、在传播过程中减弱、在人耳处减弱。五、声的利用1、可以利用声来传播信息。回声定位：超声波碰到障碍物会反射回来,根据回声到来的方位和时间,可以确定目标的位置和距离。声呐：向水中发射各种形式的声信号,碰到需要定位的目标时产生反射波,接收反射波并进行信号分析;处理,除掉干扰,从而显示出目标所在的方位和距离。声音诊病：如B超、听诊器。3、声波能传递能量：如用声波来清洗精细的钟表；除去人体内的结石六、人耳听不见的声音1、可听声：人耳听觉的频率范围：频率在20Hz～20000Hz之间的声波2、超声波：频率高于20000Hz的声波叫做超声波。特性：方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能。应用：声呐﹑B超﹑超声波速度测定器﹑超声波清洗剂﹑超声波焊接器。3、次声波：频率低于20Hz的声波叫做次声波。特性：可以传播很远，很容易绕过障碍物，而且无孔不入。一定强度的次声波对人体会造成危害，甚至毁坏机械建筑等。它主要产生于自然界中的火山爆发、海啸地震等，另外人类制造的火箭发射、飞机飞行、火车汽车的奔驰、核爆炸等也能产生次声波。应用：预报地震﹑台风﹑监测核爆炸。