八年級(jí)物理競(jìng)賽專(zhuān)題第1講聲現(xiàn)象

1、八年級(jí)物理競(jìng)賽專(zhuān)題第1講 聲現(xiàn)象【賽點(diǎn)圖解】【技法透析】1聲音的特性 應(yīng)用聲音的一個(gè)重要應(yīng)用就是利用聲音的音調(diào)、音色、響度的變化來(lái)傳遞信息 在發(fā)聲體不變的情況下，發(fā)聲體的粗細(xì)、長(zhǎng)短、厚薄、輕重、松緊發(fā)生變化時(shí)，聲音的變化主要表現(xiàn)為音調(diào)的變化，“脆”的、“尖”的聲音音調(diào)高，“沉悶”的聲音音調(diào)低，如敲擊腹部判斷消化不良，敲擊車(chē)胎判斷胎內(nèi)氣體是否充足，敲擊西瓜判斷西瓜是否成熟都是根據(jù)音調(diào)的高低來(lái)判斷的，物體品質(zhì)的好壞主要是用音調(diào)來(lái)判斷的 在發(fā)聲體本身發(fā)生變化時(shí)，聲源發(fā)出的聲音的音色變化最顯著，另外對(duì)損壞的物體，如碗、瓷器破了，敲擊時(shí)主要是音色發(fā)生了變化，所以，我們用音色來(lái)判斷是什么物體發(fā)聲，或物體是

2、否出現(xiàn)了損壞 響度主要用來(lái)判斷介質(zhì)的傳聲效果和到聲源的距離 聲音特性的變化， 在聲源不發(fā)生變化時(shí)，打擊力的大小不同只會(huì)影響聲音的響度，不考慮音調(diào)的變化若聲源的長(zhǎng)度、厚度、松緊、粗細(xì)、輕重發(fā)生變化時(shí)，音調(diào)就發(fā)生變化，做這類(lèi)題目時(shí)我們應(yīng)按照下面的步驟來(lái)做： 第一步，判斷哪個(gè)物體發(fā)聲； 第二步，發(fā)聲體的什么量發(fā)生了變化；第三步，根據(jù)影響特性的因素作出結(jié)論2脈沖聲音 周期性發(fā)出的聲音稱(chēng)之為脈沖聲音，其聲源的振動(dòng)往往要持續(xù)一段時(shí)間，聲音在空間中有一個(gè)長(zhǎng)度，我們將其稱(chēng)之為“音帶”，所以脈沖聲音就是間隔一端距離的音帶在空中持續(xù)不斷的向前傳播，人聽(tīng)到聲音的持續(xù)時(shí)間可以看作是這個(gè)“音帶”經(jīng)過(guò)人的時(shí)間，即可以將這

3、個(gè)時(shí)間看作是從音帶頭到達(dá)人開(kāi)始，直至“音帶尾”和人的相遇的時(shí)間人聽(tīng)到脈沖聲音的時(shí)間間隔，可以看作是聲音和人之間的相遇問(wèn)題，用兩個(gè)聲音之間的距離除以聲音相對(duì)于人的速度，就是人聽(tīng)到兩個(gè)聲音之間的時(shí)間間隔，進(jìn)一步還可以求出一段時(shí)間內(nèi)聽(tīng)到聲音的次數(shù)3聲音的區(qū)分和聽(tīng)到敲擊聲的次數(shù) 區(qū)分兩個(gè)聲音的條件之一就是這兩個(gè)聲音到達(dá)人耳的間隔不能小于0.1s.特別的，要區(qū)分音調(diào)和音色基本相同的原聲和回聲，必須要求回聲到達(dá)人耳的時(shí)間比原聲晚0.1s以上，否則只能使原聲得到加強(qiáng) 敲擊物體（如自來(lái)水管）一端，在另一端會(huì)聽(tīng)到幾次聲音？要想聽(tīng)到兩次以上的聲音，也必須要求經(jīng)空氣、固體或其它介質(zhì)傳到人耳的聲音之間的時(shí)間間隔不得小

4、于0.1s，否則就只能聽(tīng)到一次聲音4共振、開(kāi)普勒效應(yīng)，雙耳效應(yīng) 共振：兩個(gè)發(fā)聲的物體，如果相距足夠近時(shí)，當(dāng)敲擊一個(gè)物體發(fā)出聲音時(shí)，另一個(gè)物體不敲也會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲音，這種現(xiàn)象稱(chēng)之共振或共鳴，它的本質(zhì)是振動(dòng)通過(guò)空氣等介質(zhì)傳給另一個(gè)物體，發(fā)生共振的物體的頻率必須和發(fā)聲體相同或相近裝在音箱中的揚(yáng)聲器就應(yīng)用了共振現(xiàn)象，音箱中空氣柱的頻率和揚(yáng)聲器的頻率相同，當(dāng)揚(yáng)聲器發(fā)聲時(shí)，音箱中的空氣柱也發(fā)生振動(dòng)，發(fā)出聲音，兩個(gè)聲音相互加強(qiáng)，使人聽(tīng)到的聲音響度增大 雙耳效應(yīng)：聲音在傳播過(guò)程中會(huì)衰減，響度變小人的耳朵在腦的兩側(cè)，聲源到人耳的距離若不相等，則聲源發(fā)出的同一個(gè)聲音到達(dá)人耳時(shí)，就存在時(shí)間差和響度差，這就叫做雙耳效應(yīng)

5、，人就根據(jù)雙耳效應(yīng)來(lái)判斷聲源相對(duì)于人腦的方位和距離 開(kāi)普勒效應(yīng)：聲源振動(dòng)頻率不變，若聲源向人運(yùn)動(dòng)時(shí)，人聽(tīng)到的聲音的音調(diào)比原來(lái)高；聲源遠(yuǎn)離人運(yùn)動(dòng)時(shí)，人聽(tīng)到的聲音的音調(diào)比原來(lái)低，這種現(xiàn)象叫做開(kāi)普勒效應(yīng)【名題精講】 賽點(diǎn)1聲音的發(fā)生和傳播 例1 周日小明一邊為奶奶吹奏笛子，一邊用超聲加濕器清新空氣，悠揚(yáng)的笛聲是由空氣柱_產(chǎn)生的，通過(guò)_傳到奶奶的耳朵里如圖，加濕器發(fā)出的超聲波能使水霧化，說(shuō)明聲音能夠傳遞_（填“信息”或“能量”） 【切題技巧】管樂(lè)器在吹奏時(shí)都是氣流沖擊管內(nèi)空氣柱，使空氣柱振動(dòng)發(fā)出聲音，發(fā)出的聲音在空氣中激發(fā)出聲波，在空氣中傳播，加濕器發(fā)出的超聲波使水振動(dòng)而霧化，說(shuō)明聲音可以傳遞能量，

6、【規(guī)范解答】振動(dòng)，空氣，能量 【借題發(fā)揮】不同的樂(lè)器發(fā)聲部位不同，笛子、簫等管樂(lè)器都是空氣柱振動(dòng)發(fā)出的；二胡、吉它等弦樂(lè)器都是弦振動(dòng)發(fā)出的聲音，鼓等打擊樂(lè)器是被打擊的部位振動(dòng)發(fā)出的聲音區(qū)分聲音是傳遞信息還是傳遞能量的依據(jù)是別的物體是否獲得能量，若獲得能量則為傳遞能量【同類(lèi)拓展】為了探究聲音的響度與振幅的關(guān)系，小明設(shè)計(jì)了如圖所示的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)阏J(rèn)為能夠完成這個(gè)探究目的的是( ) 甲 乙 丙 丁 賽點(diǎn)2 聲音的分類(lèi) 例2 檢查腹部是否有氣體時(shí)，常會(huì)用手輕輕敲擊患者的腹部，細(xì)細(xì)傾聽(tīng)發(fā)出的聲音，此為“叩診”，醫(yī)生判斷患者腹部是否有氣的主要依據(jù)是( ) A聲音的響度 B聲音的音色 C聲音的音調(diào) D聲音是否動(dòng)

7、聽(tīng) 【切題技巧】腹部氣體的多少是消化不良患者的一個(gè)重要特征，當(dāng)用手敲擊腹部時(shí)，主要是腹內(nèi)氣體振動(dòng)發(fā)出聲音，當(dāng)消化不良時(shí)，患者腸胃產(chǎn)氣多，腹腔張的緊些，是故發(fā)出的聲音的音調(diào)高些 【規(guī)范解答】C 【借題發(fā)揮】不同物體振動(dòng)發(fā)出的聲音的頻率的范圍是不同，同類(lèi)物體發(fā)出的聲音的頻率與物體本身的長(zhǎng)度、厚度、松緊、粗細(xì)、輕重等因素有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)長(zhǎng)的、厚的、寬的、重的、松的物體發(fā)出的聲音的音調(diào)比短的、薄的、窄的、輕的、緊的物體振動(dòng)發(fā)出的聲音的音調(diào)低【同類(lèi)拓展】把一條粗細(xì)均勻的長(zhǎng)金屬管截成長(zhǎng)度不等的四段，然后把這四段金屬管由長(zhǎng)到短依次排列懸掛起來(lái)，如圖所示，若有錘子分別敲擊四段金屬管時(shí)，它們都會(huì)發(fā)出聲音，其音調(diào)(

8、 ) A最低的是金屬管1 B最高的是金屬管2 C都相同 D跟敲擊的位置有關(guān)賽點(diǎn)3聲音的傳播與相對(duì)運(yùn)動(dòng) 例3 載有打鼓隊(duì)的車(chē)以34ms的速度從A地向340m遠(yuǎn)的B地進(jìn)發(fā)，鼓手每2s擊鼓9次，則B地的人從聽(tīng)到鼓聲起，每秒能聽(tīng)到幾次擊敲聲 【切題技巧】關(guān)鍵是找到每?jī)纱螕羟冒l(fā)出的聲音在空中相隔的距離，然后再求出聲音走完這個(gè)距離需要的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間即為聽(tīng)到兩次聲音的間隔時(shí)間t，然后再用1s/t即得1s鐘內(nèi)聽(tīng)到的擊鼓聲 擊下次鼓時(shí)前次鼓聲傳播的距離S1=s340m/s 此段時(shí)間內(nèi)車(chē)向前走的路程S2=s34m/s 兩個(gè)聲音相距的距離s=s1-s2=s306m/s=m 聽(tīng)到兩次聲音間隔的時(shí)間t= 1s鐘內(nèi)聽(tīng)到

9、擊鼓聲的次數(shù) 【借題發(fā)揮】用相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)解題時(shí)我們?cè)O(shè)定參照物，再求物體的速度，然后用速度公式求時(shí)間或路程，這是解有關(guān)運(yùn)動(dòng)的基本方法但我們也可將“聽(tīng)聲音”看作是“聲音和人的相遇問(wèn)題”，然后再利用相遇問(wèn)題的知識(shí)求解 【同類(lèi)拓展】即將進(jìn)站的列車(chē)發(fā)出一鳴號(hào)聲，持續(xù)時(shí)間為t，若列車(chē)的速度為v1，空氣中的聲速為v2，則站臺(tái)上的人聽(tīng)到鳴號(hào)聲持續(xù)的時(shí)間為( ) At Bt Ct Dt 賽點(diǎn)4 區(qū)分聲音 例4 某農(nóng)村中學(xué)8年級(jí)課外活動(dòng)小組的同學(xué)為了體驗(yàn)聲音在不同介質(zhì)中傳播速度不同的現(xiàn)象，A、B、C三位同學(xué)請(qǐng)一位同學(xué)在輸送水的直鐵管道（充滿(mǎn)水）上敲擊一下，使鐵管發(fā)出清脆的聲音.A、B、C在另一處聽(tīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，A同

10、學(xué)說(shuō)只聽(tīng)到一次響聲，B同學(xué)說(shuō)只聽(tīng)到兩次響聲，C同學(xué)說(shuō)自己聽(tīng)到三次響聲已知v氣=340ms，v水=1700ms，v鐵=5100ms，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明：在鐵管上某處敲響一次，A、B、C三位同學(xué)的位置到敲擊點(diǎn)的距離各在什么范圍內(nèi)？ 【切題技巧】在如圖的時(shí)間軸上，某人聽(tīng)到的三個(gè)聲音的時(shí)間如圖，從鐵中傳來(lái)的聲音到達(dá)人后，依次過(guò)來(lái)的是水和空氣中傳來(lái)的聲音設(shè)從鐵中傳來(lái)的時(shí)間為t，則水中傳遞的時(shí)間為3t，從空氣中傳來(lái)的為15t，從鐵中和從水中傳播的時(shí)間間隔小于經(jīng)水和空氣中傳播的時(shí)間間隔，所以只要將水和鐵中傳來(lái)的聲音區(qū)分開(kāi)，就能聽(tīng)到三次聲音；只能將從氣和水中傳播的聲音區(qū)分開(kāi)，不能將水、鐵中聲音區(qū)分開(kāi)，就只能聽(tīng)到兩

11、次聲音；連氣和水中傳來(lái)的聲音都不能區(qū)分，就只能聽(tīng)到一次聲音 【規(guī)范解答】設(shè)A、B、C到敲擊端的距離分別為lA、lB、lC 【借題發(fā)揮】敲擊自來(lái)水管的一端，在另一端能聽(tīng)到幾次聲音？應(yīng)由從不同介質(zhì)中傳來(lái)的聲音的時(shí)間間隔決定，而聲音經(jīng)不同介質(zhì)傳到人的時(shí)間和時(shí)間間隔不僅與聲音在不同介質(zhì)中的速度有關(guān)，還與介質(zhì)的長(zhǎng)短有關(guān)，所以聽(tīng)到聲音的次數(shù)不僅與管內(nèi)有水沒(méi)有有關(guān)，還和管的長(zhǎng)度有關(guān)【同類(lèi)拓展】我們知道，聲音在不同介質(zhì)中傳播的速度不同，閱讀下表中一些介質(zhì)中的聲速，回答問(wèn)題： (1)聲音在介質(zhì)中的傳播速度有什么規(guī)律？（寫(xiě)出兩條） (2)在長(zhǎng)為884m的金屬管的一端敲擊一下，在另端先后聽(tīng)到兩聲音，兩聲相隔2.43

12、s聲音在金屬管中的傳播速度為多少？該金屬管可能是什么材料制成的（此時(shí)氣溫為15） 賽點(diǎn)5 認(rèn)識(shí)波形圖例5 如圖三幅圖所示的是音叉、鋼琴、長(zhǎng)笛所發(fā)出的聲音的波形圖，則三種聲音不同之處是：( ) A音調(diào) B響度 C音色 D以上三個(gè)都不同 【切題技巧】在波形圖中，圖中虛線(xiàn)圓框中的部分反映的是物體各部分共同振動(dòng)復(fù)合而成的，叫做泛音，它決定了聲音的音色 【規(guī)范解答】C 【借題發(fā)揮】波形圖反映某一時(shí)刻振動(dòng)物體各點(diǎn)偏離原來(lái)位置的距離，而振幅是物體偏離原來(lái)位置的最大距離，所以波形圖上波峰或波谷處的高度就反映了振幅的大小，決定了聲音的響度，相同的時(shí)刻出現(xiàn)的波形圖經(jīng)過(guò)的時(shí)間相同，所以出現(xiàn)的波的個(gè)數(shù)反映了振動(dòng)快慢，決定了聲音的音調(diào)虛線(xiàn)圓框中是泛音的波形，它決定了聲音的音色【同類(lèi)拓展】如圖a所示，伍實(shí)同學(xué)用示波器、鋼鋸條和臺(tái)鉗研究聲音的響度他將鋼鋸條的下端夾緊在臺(tái)鉗上，上端用手扳動(dòng)一下，使鋼鋸條振動(dòng)發(fā)聲實(shí)驗(yàn)中，他進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，第一次鋸條發(fā)出的聲音響