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1第二章声现象第一节声音的产生与传播一、声音的产生1、声源：振动的物体叫声源。2、声音的产生：声音是由物体的振动产生的。一切发声的物体都在振动，振动停止发声也停止。但声音仍能继续存在并传播。（固液气均可因振动而发声“风声雨声读书声”）物体只要振动就能发声，但人不一定能听见，我们能听见与声音响度和不同的频率有关。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，清脆的蟋蟀叫声靠前翅的翅膜的振动发声，其振动频率一定在20HZ～20000HZ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、马的声带、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？在桌面上撒上碎纸屑（小米粒）然后用手拍打桌子，发现碎纸屑在跳动证明桌子发声时在振动。3、声的传播需要介质（固液气）真空不能传声。在空气中，声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。因此我们听到的声音是靠空气来传播的。（声≠声音）固、液、气既可以作为声源发声也可以充当介质传声。练习：将正在响铃的闹钟放在玻璃罩内，可听到清晰的响铃声；当用抽气机逐渐抽去玻璃罩内的空气，铃2声将会越来越小，到最后就听不到响铃声；停止抽气，并且让空气重新进入玻璃罩内，我们将又能听到响铃声．根据这一实验现象，你能得出什么结论？解：把玻璃罩内的空气抽出后，里面是真空，此时听不到铃声，说明真空不能传声；让空气再进入玻璃罩内，罩里又存在了传声的介质，又能听到声音，说明声音的传播需要介质．答：真空不能传声；声音的传播需要介质．二、声速1、声传播的快慢用声速描述，它的大小等于声在每秒内传播的距离。一般情况下，v固v液v气，15℃空气中的声速是340m/s，合1224km/h，真空中声速为0m/s．2、影响声速的因素：介质温度(随温度升高而增大)、介质种类、介质的状态（冰与水）总之声速只与介质有关与声源无关。声音总是向低温方向传播。3、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以上人耳才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。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。（原理→S=vt/2）4、听觉的传播途径：发声体振动→通过空气等介质传播→鼓膜振动→通过听小骨等组织传播→听觉神经传递信号→大脑产生听觉。5、骨传导的传播途径：固体能传声。6、、双耳效应人们通过双耳效应双耳效应的应用：立体声、回声定位。7、耳朵可以分辨声源方向的原因⑴对同一声音，两耳朵感受到的强度不同⑵对同一声音，两耳朵感受到的时间有先后⑶对同一声音，两耳朵感受到的振动步调有差别第二节声音的特性一、音调1、乐音是物体做规则振动时发出的声音。2、声音的三个特性：音调、响度、音色。3、音调：声音的高低叫音调⑴频率：物体在1s内振动的次数叫频率。用来描述物体振动的快慢，频率的符号为fHz。1Hz的物理意义：物体在1s内振动1次。物体振动越快频率越高。演示实验【设计实验】将一把钢尺紧按在桌面上一端伸出桌边，拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动。比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调。【现象】在使用同种材料、振动幅度大致相同的情况下，伸出桌边越短，音调越高，伸出桌面越长，音调越低。【结论】物体振动的快慢决定着音调的高低。物体振动频率越高，发出的音调越高。乐器调弦改变的是音调。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3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。音调理解：①音调的高低指的是声音的粗细，不是指声音响与不响，也不是指声音的大小②声音在介质中的声速与声音的振动频率无关，在同一介质中，频率不同的声音传播速度相同。③振动频率的高低跟发声体的形状、尺寸和所用材料有关④音调和频率的关系：频率决定音调的高低，频率高则音调高，频率低则音调低。⑵、如图所示，将甲、乙两音叉发出的声音信号输入到示波器上，得到甲、乙两种波形，从波形上可以得出（）A．甲、乙两种声音的音调相同B．甲乙两种声音的响度相同C．乙声音的音调高于甲声音的音调D．甲声音的响度高于乙声音的响度分析：音调指声音的高低，是由发声体振动的频率决定，频率越高，音调越高；频率表示物体振动的快慢，物体振动的越快，频率越大．观察图形，相同时间内，经过的周期越多，频率越大．振动物体往返一次叫一个周期．（数波完整的个数）响度指声音的强弱，是由发声体振动的振幅决定，振幅越大，响度越大；振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离，它决定了声音的响度．解：振幅描述物体振动幅度，振动幅度越大，振幅越大，响度越大．图甲的波形，振幅小，图乙的波形，振幅大，所以甲声音的响度低于乙声音的响度．故选项BD都是错误的，不符合题意．观察图形，相同时间内，甲乙两种波形经过的周期相同，即甲的频率与乙的频率相同，所以甲的音调等于乙的音调．故选项A是正确的，符合题意；选项C是错误的，不符合题意．故选A．⑶大多数人能够听到的声的频率范围从20Hz到20000Hz。人类能听到的声叫声音。次声波：低于20Hz的声叫次声波。超声波：高于20000Hz的声叫超声波。人听不到次声波和超声波。蝙蝠、海豚能发出超声波。海豚、猫、狗能听到超声波声：次声波、声音、超声波统称声。练习：1、解释蜜蜂飞行能凭听觉发现，为什么蝴蝶飞行听不见？是因为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。2、如图在8个相同的水瓶中，灌入质量不同的水，水面的高度不等．（1）．若用相同的力量敲击它们，就可以发出不同的音调，此时发出的声音的声源是（选填“空气柱”或“瓶壁”）的振动，盛水越多，敲击时发出的声音的音调就越（2）．若用嘴依次吹瓶口，也可以发出不同的音调，此时发出的声音的声源是（选填“空气柱”或“瓶壁”）的振动，瓶中的空气柱越短，振动的越快，频率，发出的声音的音调就越（3）往保温瓶里灌开水的过程中．听声音就能判断壶里水位的高低，因为A．随着水位升高，音调逐渐升高B．随着水位升高，音调逐渐降低C．灌水过程中音调保持不变，音响越来越大D．灌水过程中音调保持不变，音响越来越小（4）按如图所示制作一个哨子，上下推拉“活塞”，发出的声音将有很大改变，请你从声学的角度说明是什么发生的变化，并解释其中的道理．4分析：首先确定振动物体，质量大，体积大的物体的难振动，频率小，音调低．敲瓶子时，振动物体是瓶子，吹瓶口时，振动物体是空气柱．往保温瓶内倒水时，振动物体是空气柱．推拉哨子的活塞改变了振动的空气柱的长短，改变频率，改变声音的音调．解：（1）当用相同的力敲击瓶子时，振动的物体是瓶壁，瓶中盛水越多，瓶子和水的质量越大，越难振动，音调越低．（2）当用嘴依次吹瓶口，振动的物体是空气柱，瓶中盛水越多，空气柱越短，越容易振动，频率越大，音调越高．（3）往保温瓶里灌开水的过程中．保温瓶内的水越来越多，空气柱越来越短，越容易振动，频率越大，音调越高．（4）哨子的振动物体的空气柱，上下推拉哨子的“活塞”，改变了空气柱的长短，吹时改变了空气柱的振动频率，改变了声音的音调．故答案为：（1）瓶壁；低；（2）空气柱；大；高；（3）A．（4）上下推拉哨子的“活塞”，哨子中的空气柱长短发生变化，振动频率发生了变化，音调发生了变化．二、响度1、响度：声音的强弱叫响度2、振幅：物体在振动时偏离原来位置的最大距离叫振幅。描述物体振动的幅度。振幅越大响度越大。探究实验【设计实验】如图所示【现象】用不同的力敲击，振幅越大，乒乓球被弹起的高度越大。【结论】发声体的振幅决定响度的大小【注意】乒乓球的作用练习：如图是探究正在发声的音叉实验装置．⑴乒乓球被弹开说明了⑵乒乓球在实验中起的作用是⑶加大力度敲音叉，根据发生的现象，你又可得出什么结论？分析：（1）声音是由物体振动发出的，振动停止，声音停止．（2）音叉的振动微小，观察起来现象不够明显，借助轻质小球可将振动的效果放大，便于观察，这属于转换法．（3）响度大小和物体的振幅有关，振幅越大，响度越大．解：（1）乒乓球被弹开说明了发声的音叉在振动；（2）用轻质乒乓球来放大音叉的振动，使现象更易于观察，这是转换法的应用，只是为了研究的方便；（3）加大力度敲音叉，会发现乒乓球被弹起的高度越大，音叉发出的声音越大，说明音叉的振幅越大，响度越大．故答案为：（1）发声的音叉在振动；（2）将微小的振动放大，使现象更易于观察；（3）振幅越大；响度也越大．3、决定响度大小的因素：响度跟发声体的振幅和距发声体远近有关。增大响度的主要方法是：减小声5音的分散。4、日常用语中声音的“高”“低”有时指音调有时指响度。例如高音唱不上去，低音唱不出来（高低指音调）而引吭高歌、低声细语（高低指响度）高声大叫→指响度→指音调。物理学语言中：声音的高低只能用来描述音调用声音的大小来描述声音的响度练习：☆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，且声音越响振动越大。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。三、音色1、音色：指发声体发出的声音特色（也叫音质或音品）。是由发声体本身决定。音色决定于发声体的材料、结构和振动方式等。发声体有变化，音色也将变化。比如同一人的音色随年龄增长、健康等而变化。有经验的师傅通过听声判断机器是否良好，还有敲瓷器、碗和拍西瓜都是→音色人们根据音色能够辨别乐器或区分人。“闻其声而知其人”→音色练习：顾客买瓷盆、瓷碗时，轻轻一敲就可以判断要买的器具是否有裂纹，在这里顾客是靠的不同来判断器具的好坏的．解：当敲击瓷碗时，由于瓷碗振动会发出声音，如果瓷碗有裂纹，其结构会发生改变，那么所发出声音的音色就会改变，因此可以通过听声音的音色就可以判定瓷碗的优劣；故答案为：音色．夏天买西瓜，常常捧起来要轻轻敲击它，根据发出的声音来判断它们的好坏，这是利用了声音的A．响度B．音调C．音色D．以上因素都有解：由于生西瓜和熟西瓜的材料和结构不同，所以敲击时的音色不同．故选C．第三节声的利用一、声与信息1、声音可以传递信息。雷声→下雨铁路工人用铁锤敲击钢轨据音色→螺栓松动医生通过听诊器→捕获体内声音信息利用次声波判断地震、台风、海啸、火山喷发。古代雾中航行的水手通过号角回声判断船与悬崖的距离2、回声定位：当声音在传播过程遇到障碍物时会反射回来，这便是回声。根据回声到来的方位和时蝙蝠可以确定目标的位置，这种方法就是回声定位。超声导盲仪、倒车雷达都是这个原理制成的。据回声定位原理，科学家还发明了声呐，利用声呐系统，可探知海洋的深度、勘探油矿、装备潜艇、轮船、甚至渔民用它来探测鱼群等。3、“B”超：超声波可以准确地获得人体内部疾病的信息。人体器官对声波的反射情况不同，利用计算机图像显示设备清楚地将人体内部器官显示在屏幕上，便于医生找出病因。这就是B超。根据超声波的反射情况还可以检测锅炉内（钢管内）是否有裂纹，甚至可知道裂纹有多大多深。二、声与能量1、声波能传递能量比如巨响可以震得玻璃响，房子晃；军事上的次声弹具有强大的杀伤力2、超声波可以用来清洗钟表等精密机械、眼镜、洁牙三、超声波和次声波的特点：超声波：⑴方向性好几乎沿直线传播，容易反射：利用超声雷达探测物体位置、利用超声波来测速度⑵穿透力强：B超、利用超声波探测仪探测金属内部有无缺陷⑶