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声音的特性（提高）责编：武霞【学习目标】1.知道声音的三个特性，音调、响度和音色；2.通过实验探究知道音调、响度和音色各与什么有关；3.会用物理知识解释生活中与声音特性有关的现象。【要点梳理】要点一、音调的高低——频率1.音调：声音的高低叫音调。2.【高清课堂：《声音的特性》】频率：（1）物理意义：频率是描述物体的振动快慢的物理量。（2）定义：每秒内振动的次数叫频率。（3）单位：赫兹（Hz）3.探究影响发声体振动频率的因素：（1）提出问题：发声体振动的快慢与哪些因素有关？（2）猜想和假设：发声体的振动频率和材料的长短、粗细、松紧有关。（3）实验过程：如图所示，将一把钢尺按紧在桌面上，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，使钢尺两次振动的幅度大致相同，再次拨动。（4）结论：钢尺伸出的越短，振动的越快，频率越高音调就越高。4.超声波和次声波一般人的听力范围：20Hz—20000Hz，振动频率低于20Hz的叫次声波；振动频率高于20000Hz的叫超声波。要点诠释：1、地震、火山喷发、台风、海啸等自然活动，都伴有次声波的产生，有些次声波对人体健康有害。2、一些动物的听觉范围与人类不同，它们有些能听到超声波或次声波。要点二、声音的强弱——响度1.响度：物理学中，声音的强弱叫做响度。2.振幅：物体振动的幅度。3.影响响度的因素：（1）振幅；（2）人耳离发声体的距离。要点诠释：1、实验证明发声体的振幅越大，声音的响度越大，例如，用力地敲鼓，鼓面振幅变大，声音的响度增大。2、声音在介质中传播能量会衰减，传播距离越远，声音的能量减小得越多，响度越小。但是，需要注意的是声音的音调并不改变，也就是说介质不会改变声音的频率，不能说距离远了，听不清楚了，是因为音调变低了。要点三、音色1.声音的特色叫音色，不同物体发出的声音，即使音调和响度相同，我们也能分辨它们。主要是不同的发声体音色不同。2.音色是由发声体的材料、结构、发声方式决定的。发声体有变化，音色也将变化。如：有经验的工人师傅可以通过听声音来辨别机器运转情况是否良好。就是利用了不同的发声体音色不同。要点四、乐音和乐器1.乐音的波形是规则的。2.乐器可分为三类：（1）打击乐器：以鼓为例鼓皮绷得越紧，振动越快，音调越高。击鼓力量越大，鼓皮的振幅越大，响度越大。（2）弦乐器：如二胡、小提琴、钢琴等。长而粗的弦音调低、短而细的弦音调高。绷紧的弦音调高。（3）管乐器：长的空气柱产生低音，短的空气柱产生高音。要点诠释：1.要注意区别发声体的振动快慢（频率）与振动幅度（振幅）的区别。音调一般用“高”、“低”、“尖”、“细”、“沉”、“闷”、“亮”等来描述，响度有时也用“高”、“低”来描述，如“高声喧哗”、“低声细语”等，要注意区别。2.一般而言一个发声体发出的声音是由多种频率的波合成的，从波形图中可以清楚地看出不同音色声音的本质。如图所示，不同乐器奏出相同音调的声音，从波形图上可以看出它们主要的振动频率相同，但小的附加振动不一样，所以音色不同。音叉钢琴长笛【典型例题】类型一、声音的特性1.一般来说老虎和小鸟的叫声都不同，其中的叫声音调高，说明了它的声带振动的比较大；而的叫声响度大，说明了它的声带振动的比较大；另外，老虎和小鸟的叫声的也不同。【思路点拨】音调指声音的高低，由振动的频率决定，频率越高，音调越高；响度指声音的大小、强弱，由振幅决定，振幅越大，响度越大；不同的物体振动发声时，音色一般不同。【答案】小鸟；频率；老虎；振幅；音色【解析】小鸟的鸣叫声比较尖、细、脆，是由于小鸟的声带振动频率快，音调高；老虎的叫声比较雄厚、低沉，声响比较大，是由于老虎的声带振动的振幅大，声音的响度大；不同的发声体音色不同。【总结升华】题目考查了音调、响度、音色。音调是声音的高低，由振动的频率决定，频率越高，音调越高；响度是声音的大小、强弱，由振幅决定，振幅越大，响度越大；不同的物体振动发声时，音色一般不同。举一反三：【变式1】手机在现代社会被普遍使用。当我们接听电话时，能分辨出不同人的声音是依靠声音的，我们还可以通过音量开关改变声音的（前两空填“音调”、“音色”或“响度”）。【答案】音色；响度【变式2】【高清课堂：《声音的特性》例4】当火车进站时,工人师傅总是用铁锤敲打火车轮上的部件,听了发出的声音,便分辨出部件间是否有松动,他主要是依据声音的（）A.响度B.音色C.音调D.频率【答案】B2.（2015•从化市一模）将某音叉振动时发出的声音输入示波器，在示波器上观察到的波形如图所示，可见波形竖直方向的最大值在减小，表示发生变化的物理量是（）A．音色B．响度C．音调D．周期【答案】B【解析】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。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。【总结升华】掌握振幅的概念、振幅与响度的关系，频率的概念、频率和音调的关系的解决本题的关键。举一反三：【变式】下列说法正确的是（）A．收音机的音量开关是调节音调的B．收音机的音量开关是调节响度的C．一个人音色是不会改变的D．声音在空气中的速度是不会变的【答案】B类型二、综合应用和实验探究3.（2016•长沙中考）2016年5月21日，长沙“橘洲音乐节”在洋湖湿地公园开唱，“情歌王子”张信哲的倾情演唱，引发现场数千观众大合唱。下列说法正确的是（）A．歌声通过空气传入现场观众的耳朵B．现场观众大合唱的声音比张信哲的声音传播速度更快C．歌手通过麦克风来提高声音的音调D．现场观众根据响度来识别不同的伴奏乐器【思路点拨】（1）声音的传播需要介质，固体、液体、气体都可以传声；（2）在同样的环境下，同种介质里，声速是相同的；（3）麦克风可将声音的响度扩大，但不能提高音调；（4）不同发声体发出声音的音色不同，据此可辨别不同的乐器。【答案】A【解析】A、在演唱会上，歌声通过空气传入现场观众的耳朵，故A正确；B、在同样的环境下，现场观众大合唱的声音与张信哲的声音传播速度相同，故B错误；C、歌手通过麦克风来提高声音的响度，但不能提高声音的音调，故C错误；D、现场观众根据音色来识别不同的伴奏乐器，而不是通过响度，故D错误。故选A。【总结升华】本题考查了声音的传播、声速度、音调与响度、音色的区分等，属声学综合题，难度不大。举一反三：【变式】（2014秋•福田区校级期中）乐音具有三要素，反映声音高低特性的是，反映声音大小特性的是，人们能把不同的乐音区分开，是因为它们具有不同的人们通常说女子的声音比较尖，是指声音的高。【答案】音调；响度；音色；音调4.聂利同学在一个养蜂场看到许多蜜蜂聚集在蜂箱上，双翅没有振动，仍嗡嗡地叫个不停。她对《十万个为什么》中“蜜蜂发声是不断振动双翅产生的”这一结论产生怀疑。蜜蜂的发声部位到底在哪里？下面是聂利同学的主要探索过程：①把多只蜜蜂的双翅用胶水粘在木板上，蜜蜂仍然发声。②剪去多只蜜蜂的双翅，蜜蜂仍然发声。③在蜜蜂的翅根旁发现两粒小“黑点”，蜜蜂发声时，黑点上下鼓动。④用大头针刺破多只蜜蜂的小黑点，蜜蜂不发声。请回答：（1）聂利同学在实验时，采用多只蜜蜂的目的是。（2）从实验①和②可得出的结论是蜜蜂发声不是。（3）“用大头针刺破多只蜜蜂的小黑点”基于的假设是。【答案】（1）避免实验的偶然性；（2）蜜蜂发声不是由双翅振动产生的；（3）蜜蜂可能是靠小黑点振动发声的。【解析】采用多只蜜蜂做实验，可以避免实验的偶然性；①把多只蜜蜂的双翅用胶水粘在木板上，蜜蜂仍然发声；②剪去多只蜜蜂的双翅，蜜蜂仍然发声；说明蜜蜂发声不是由双翅振动产生的；蜜蜂发声时，黑点上下鼓动，所以猜测蜜蜂可能是靠小黑点振动发声的，因此用大头针刺破多只蜜蜂的小黑点。【总结升华】解决此题的关键是要知道声音是由物体的振动产生的，蜜蜂能够发声，肯定是什么在振动，可以逐一排查。5.在学习演奏小提琴的过程中，小明和同学们发现弦乐器的琴弦发出声音的音调受很多因素的影响，他们决定对这种现象进行探究，经讨论后提出以下猜想：猜想一：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的材料有关；猜想二：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的长短有关；猜想三：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的横截面积有关。为了验证以上猜想是否正确，他们找到了一些不同规格的琴弦，如下表：（1）为了验证猜想一，应选用编号为的琴弦进行实验。（2）为了验证猜想二，应选用编号为的琴弦进行实验。（3）为了验证猜想三，小明选用编号为①、②的琴弦进行实验，则表中缺少的数据应为。【思路点拨】琴弦发出声音的音调受很多因素的影响，物理学中对于多因素的问题，常常采用控制变量的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。【答案】（1）③⑤（2）④⑤（3）20；0.5【解析】探究琴弦发出声音的音调与琴弦的材料关系时，应该控制琴弦的长度和横截面积相同，改变材料，即选择③⑤；探究琴弦发出声音的音调与琴弦的长度关系时，应该控制琴弦的材料和横截面积相同，改变长度，即选择④⑤；探究琴弦发出声音的音调与琴弦的横截面积关系时，应该控制琴弦的材料和长度相同，改变横截面积，即缺少的数据中长度应该是20cm，横截面积应该是0.5mm2。【总结升华】题由探究影响音调与各因素的关系，考查对控制变量法的理解与应用。举一反三：【变式】音乐会上各种乐器为我们奏出了美妙的音乐。回来之后，小超和小菲都知道了，乐器改变发出声音音调的方法，可是，究竟是什么因素造成了它们发出声音的音调发生了改变？请你就图中老师提出的问题做一个猜测。小超的做法是：首先拿一把吉他，观察吉他上的各琴弦有什么不同。他发现各琴弦的粗细不同，当他拨动粗细不同的琴弦后，发现声音的音调不同。然后，他又转动吉他上的旋钮，拧紧或放松琴弦，结果，他发现同一根琴弦发出声音的音调也不同。最后，小超又用手指按在同一根琴弦上的不同位置，以改变琴弦振动部位的长短，结果，他发现吉他发出声音的音调又改变了。分析与论证：弦乐器的音调高低与弦的、、和有关。小菲的做法是：找音乐老师借了一支笛子，经过反复实验后，她发现笛子是靠管内空气柱的振动发声的，当用手指按住笛子上不同位置的孔，就能改变管内空气柱的长度，从而改变发出声音的音调。请你也动手进行实验探究，然后回答：（1）在弦的粗细、松紧相同时，弦越，音调越高；在弦的粗细、长短相同时，弦越，音调越高；在弦的松紧、长短相同时，弦越，音调越高。（2）在吹响笛子时，其管内空气柱的长度越长，它发出声音的音调就越（选填“高”或“低”）。【答案】弦乐器的音调可能与弦的材料有关？长短、粗细、松紧；短，紧，细；低。