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文檔簡介
第一講聲精講精練
一、聲音的產(chǎn)生和傳播
注意:利用聲音產(chǎn)生和傳播的條件以及聲速的影響因素(介質(zhì)的種類和溫度)
①莫把“振動停止,發(fā)聲停止”誤認為“振動停止,聲音消失”,因為物體振動停止前所發(fā)出的聲音會以聲波的形
式在介質(zhì)中向四周繼續(xù)傳播;
②也不要誤認為只要物體振動,就能聽到聲音.由于人耳的聽覺頻率范圍在20-20000Hz,若物體振動發(fā)出的
是次聲波或超聲波,人耳將聽不到.
[例題1]下列關(guān)于聲音的說法中正確的是()
A.聲音只能在空氣中傳播
B.聲音在真空中的傳播速度是3xl08m/s
C.聲音是由于物體振動而產(chǎn)生的
D.只要物體振動,我們就能聽到聲音
【例題2】在一根較長的裝滿水的自來水管一端敲擊了一下,在另一端可以聽到幾次聲音?第一次是由什么傳
來的?
【例題3】交通部門常用測速儀來檢測車速.測速原理是測速儀前后兩次發(fā)出并接收到被測車反射回的超聲波信
號,再根據(jù)兩次信號的時間差,測出車速,如圖甲.某次測速中,測速儀發(fā)出與接收超聲波的情況如圖乙所示,*表
示超聲波與測速儀之間的距離.則下列說法中錯誤的是(假設(shè)超聲波的速度為340m/s,且聲速與車速均保持不變)
()
A.汽車收到第一次信號時,距測速儀204m
B.汽車收到第二次信號時,距測速儀68m
C汽車的速度約為26.15m/s
D.汽車兩次收到信號的時間差為1.3s
【變式訓練1】如圖所示,海北中學有一個跑道為400m的操場,在操場的主席臺和觀眾席上方一字形排列著
A、B、C三個相同的音箱.在一次運動會的開幕式上,站在操場中的所有同學都可以聽到音箱發(fā)出的足夠大的聲音,
但站在某些位置的同學卻感覺聽不清音箱中播放的內(nèi)容,在圖中的1、2、3三個位置中,位于哪個位置附近的同學
應該是“感覺聽不清”的?()
主席臺觀禮臺
A.lB.2
C.3D.在哪個位置都一樣
【變式訓練2】如圖(a)所示,停在公路旁的公安巡邏車利用超聲波可以監(jiān)測車速:巡邏車上的測速儀發(fā)出并接
收超聲波脈沖信號,根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差就能測出車速.在圖(b)中,Pl、P2是測速儀先后發(fā)出的超
聲波信號,加、血分別是測速儀檢測到的Pi、P2經(jīng)反射后的信號.設(shè)測速儀勻速掃描,Pi與P2之間的時間間隔
為0.9秒,超聲波在空氣中傳播的速度為340米/秒.則被測車的車速為()
9)
(b)
A.20米/秒B.25米/秒
C.30米/秒D.40米/秒
【變式訓練3】蝙蝠沿水平向右的方向勻速飛行,速度為v,當它到達O點時向前方發(fā)出一超聲波,波速為u,
當蝙蝠的前方分別有前后兩個障礙物,如圖所示.經(jīng)過時間t,蝙蝠向前飛行了一段距離到達P點時恰好收到第一次
反射波,則P點離第一個障礙物的距離是;若相繼收到前后兩次反射波的時間差為△t,則前方兩個
障礙物前后間的距離是________________-
【變式訓練4】如圖,甲、乙分立在一堵墻的對面,兩人間距為L,他們和墻的間距都是與L.當甲用發(fā)令槍開
了一槍,乙經(jīng)a秒聽到第一聲槍響,問再經(jīng)秒,乙能聽到第二聲槍響.據(jù)測定,人耳要把兩次聲音分辨開來,
至少需要相隔01秒,因此,兩人的間距L須大于____________米.(聲音在空氣中每秒傳播340米)
J3LJ3L
~2
——L——
二、聲音的特性
掌握聲音的三個特性的概念的內(nèi)涵是解決問題的關(guān)鍵.在物理學中,聲音的特性——音調(diào)、響度和音色分別用來
表征聲音的高低、大小和音質(zhì).而日常用語中的“高低”有時指響度、有時指音調(diào).因此,在實際生活中要注意識別和
區(qū)分開.莫把音調(diào)與響度混淆、科學用語與日常用語混淆.
明確聲音的特性的決定因素是解決問題的關(guān)鍵.音調(diào)受頻率(表示聲源振動的快慢)的影響;響度受振幅的影響,
還跟距離發(fā)聲體的遠近有關(guān);音色是由發(fā)聲體的材料和結(jié)構(gòu)所決定的,不同的發(fā)聲體,音色不同.
注意:物體振動的頻率由物體的長短、粗細、厚薄、松緊、大小等因素決定.在相同情況下物體越短、越細、越
緊、越輕時,振動得越快,頻率越高,音調(diào)也越高.
【例題1】男低音歌唱演員獨唱時由女高音輕聲伴唱,對兩人聲音的描述正確的是()
A.男低音比女高音音調(diào)低,響度大
B.男低音比女高音音調(diào)低,響度小
C.男低音比女高音音調(diào)高,響度小
D.男低音比女高音音調(diào)高,響度大
[例題2]如圖所示聲波的波形圖,下列說法正確的是()
甲乙
丙T
A.乙、丁的響度和音色相同
B.甲、丁的音調(diào)和響度相同
C.甲、乙的音調(diào)和響度相同
D.丙、丁的音色和響度相同
【變式訓練1】如圖所示,四個相同的玻璃瓶內(nèi)裝有深度不同的水.用筷子輕輕敲擊瓶口或用嘴貼著瓶口吹氣,
會發(fā)出不同的聲音.下列關(guān)于所發(fā)出聲音的判斷中正確的是()
人
八
E=日A
EIE-三
ElEEEI三
-三
一
一
甲
丙
乙T
A.用筷子輕輕敲擊瓶口,甲瓶的音調(diào)最高
B.用嘴貼著瓶口吹氣,甲瓶的音調(diào)最高
C.用筷子輕輕敲擊瓶口,丁瓶的音調(diào)最低
D.用嘴貼著瓶口吹氣,丁瓶的音調(diào)最高
【變式訓練2】把一條粗細均勻的長金屬管截成長度不等的四段,然后把這四段金屬管由長到短依次排列懸掛
起來,如圖所示.若用錘子分別敲擊四段金屬管時,它們都會發(fā)出聲音,其音調(diào)
A.最低的是金屬管1
B.最同,的是金屬管1
C都相同
D.跟敲擊的位置有關(guān)
【變式訓練3】車間機床工作時發(fā)出響度達110—的聲音,波形如圖所示.HereOne降噪耳機能阻止特定的
頻率的聲音進入人耳,同時允許其他頻率的聲音(如工友的指令等)進入人耳,工人在車間只要把耳機阻止聲音的頻
率值設(shè)置為Hz即可.
三、聲的利用及噪聲的危害和控制
物體振動在介質(zhì)「J鼓膜振動
'產(chǎn)生聲音」中g(shù)籀尸1引起聽覺
原行因原。因原價因
'阻輸專
防止噪防止進
聲產(chǎn)生、播酸徑人耳朵
X-J、舉[例
禁止〕耳中塞
鳴笛J植樹棉球
【例題1】下列事例中利用聲傳遞能量的是)
A.通過聲學儀器接收到的次聲波判斷地震的方位
B.利用超聲導盲儀探測前進道路上的障礙物
C.利用超聲波排除人體內(nèi)的結(jié)石
D.利用超聲波給金屬工件探傷
【例題2】在醫(yī)院、學校和科學研究部門附近,有如圖所示的禁鳴喇叭標志,在下列方法中,與這種控制噪聲
的方法相同的是)
A.工人戴上防噪聲耳罩
B.在道路旁設(shè)置隔聲板
C.上課時關(guān)閉教室的門窗
D.在摩托車上安裝消聲器
【變式訓練1]請回答下列有關(guān)聲音的問題:
(1)以下是兩位同學的一段對話.請你對兩位同學的對話的正確性作出判斷,并給出證明.
甲同學:如果飛機在無風情況下水平飛行,當你聽到從頭頂傳來飛機的轟鳴聲時,發(fā)現(xiàn)飛機已掠過頭頂,在你
前上方,說明飛機是超音速飛行.
乙同學:如果飛機在無風情況下水平飛行,無論飛機是否超音速飛行,當你聽到從頭頂傳來飛機的轟鳴聲時,
飛機一定已掠過你的頭頂,在你前上方了,所以,我們無法據(jù)此來判斷飛機是否超音速飛行.
(2)下列三張圖片分別反映了飛機以三種不同速度在空中(不考慮空氣的流動)水平飛行時,產(chǎn)生的聲波的情況.
圖中一系列圓表示聲波的傳播情況,A點表示飛機的位置.請你利用給出的圖,用刻度尺、直角尺等工具估測下圖a、
b、c中飛機飛行的速度.已知聲音在空氣中的速度為340米/秒.(要求寫出完整的解答過程)
abc
四、多普勒效應
[例題1]如圖A是高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖.測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號,根據(jù)發(fā)
出的和接收的超聲波信號間的時間差,測出被測物體的速度,圖B中Pi、P2是測速儀發(fā)出的超聲波信號.nx
2分別是Pl、P2由汽車反射回來的超聲波信號.設(shè)測速儀勻速掃描,Pl、P2之間的時間間隔t=1.0s,超聲波在空氣
中傳播速度是V=34Om/s,若汽車是勻速行駛的,則根據(jù)圖B可知,汽車的速度是多少?(圖B中所標數(shù)值為測速
儀顯示屏上Th、2、Pi、P2各點之間距離)
)〃//〃〃〃〃〃〃)〃〃〃〃〃〃〃〃///〃〃〃〃〃
A
??????????|?H?|?i?????k???????????|????|????|Ii??|
012345
AAAA
Pl?一—2P
B
【例題2】以速度v=20m/s奔馳的列車,鳴笛聲的頻率為275Hz,已知空氣中聲速為v0=340m/s.問:
(1)當列車駛來時,站在鐵路旁的觀察者聽到的笛聲的頻率是多少?
(2)當列車駛?cè)r,站在鐵路旁的觀察者聽到的笛聲的頻率是多少?
【變式訓練1】利用超聲波遇到物體發(fā)生反射,可以測定物體運動的有關(guān)參量.圖甲中儀器A和B通過電纜線
連接,B為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置,而儀器A為B提供超聲波信號源,而且能將B接收到的超聲波信號
進行處理并在屏幕上顯示其波形.現(xiàn)固定裝置B,并將它對準勻速行使的小車,使其每隔固定時間To發(fā)射一短促的
超聲波脈沖(如圖乙中幅度大的波形),而B接收到的由小車C反射回的超聲波經(jīng)儀器A處理后顯示如圖乙中幅度
較小的波形,發(fā)射波滯后的時間已在圖乙中標出,其中To和4T為已知量,另外還知道該測定條件下聲波在空氣
中的速度為vo,則根據(jù)所給信息可判斷小車的運動方向為(填響左”或響右”),速度大小為
甲
T.5一1HNATR一卡3卜~不?3必??伊二
^—To-—To—T。―T?!?/p>
乙
【變式訓練2】兩列火車以20m/s的速度迎面開來又錯車離去,甲車汽笛聲的頻率為2500Hz,問乙車中乘
客聽到汽笛聲有什么變化?
【變式訓練3]一個固定的聲源發(fā)出頻率為f0的聲波,一個人向波源走去,他感覺到的頻率為f,那么()
A.f>f0B.f<f0
C.f=f0D.不能確定
【變式訓練4】當波源與觀察者有相對運動時,如果兩者相互接近,觀察者接收到的頻率將_____波源頻率;
如果兩者遠離,觀察者接收到的頻率將波源頻率.(均填“大于”“等于”或“小于”)
一、聲音的產(chǎn)生和傳播
【例題1】C
【解析】聲音是由物體的振動產(chǎn)生的,振動的物體肯定能發(fā)出聲音,但由于人的聽覺范圍、響度大小、是否有
介質(zhì)的限制,發(fā)出的聲音不一定能聽得見;聲音的傳播需要介質(zhì),真空不能傳聲.
【例題2]【解析】裝滿水的水管傳播聲音有三種物質(zhì):一是管外的空氣,二是管內(nèi)的水,三是金屬管子(自來
水管).由于這三種物質(zhì)傳播聲音的速度均不相同,所以在另一端可以聽到三次聲音.
金屬管子中的聲音傳播速度最快,人在另一端最先聽到金屬管子傳播的聲音,而空氣傳播聲音的速度最慢,所
以人最后一次聽到的是空氣傳播的聲音,中間的聲音則是水傳播的.
【答案】聽到三次聲音.第一次是金屬管傳來的.
[例題3]A
【解析】A.由圖知,汽車收到第一次信號時,經(jīng)過的時間為h=等=0.3s,
距測速儀Si=v波ti=340m/sx0.3s=102m,故A錯.
B.由圖知,汽車收到第二次信號時,經(jīng)過的時間為t2=竺/竺=0.2s,
距測速儀S2=v波t2=340m/sx0.2s=68m,故B正確.
C、D.汽車收到兩次信號距離測速儀的距離差s=Si-S2=102m-68m=34m,
經(jīng)過時間t=1.6s—0.3s=L3s,汽車的速度v=j=26.15m/s,故C、D正確.
【變式訓練1】A
【解析】位置1聲波干涉相互削弱,所以位于位置1附近的同學應該是“感覺聽不清”,選項A正確.
【變式訓練2]A
【解析】由巳與P2之間的時間間隔為0.9秒可知,Pi與M之間的時間間隔為0.3秒,P2與n2之間的時間
間隔為0.2秒,測速儀發(fā)出超聲波信號Pi到被測車接收到超聲波信號需時間0.15秒,二者相距340米/秒X0.15
秒=51米;測速儀發(fā)出超聲波信號P2到被測車接收到超聲波信號需時間0.10秒,二者相距340米/秒X0.10秒=34
米;被測車接收到這兩個超聲波信號的時間差是0.85秒,在這段時間內(nèi)被測車前進距離為51米—34米=17米,
被測車的車速為17米—0.85秒=20米/秒,選項A正確.
【變式訓練31|(u-+v)t
【變式訓練4】a34
【解析】聽到第一槍,聲音走的路程為L,則:L=340a米
聽到第二槍,聲音走的路程如圖所示:
根據(jù)直角三角形邊之間的關(guān)系可得:L'=5+LBC=L+L=2L,
所以再經(jīng)過」一=a秒,乙能聽到第二聲槍響.
340米I秒
要把兩聲分開,時間間隔a>0.1秒,所以L=340a米>340米/秒x0.1秒=34米.
二、聲音的特性
【例題1】A
【解析】日常用語里聲音的高低有時指響度,有時指音調(diào),含義不是唯一的.女高音和男低音,這里的高低指的
是音調(diào),它是由聲源的振動頻率決定的.而輕聲伴唱指的是響度,它是由聲源振動的幅度決定的.
【例題2】C
【解析】從圖中可以看出,A.乙、丁振動的幅度不同,故響度不同;波形的形狀不同,故音色不同,故A錯
誤;
B.甲、丁振動的頻率相同,故音調(diào)相同;振幅不同,所以響度不同,故B錯誤;
C.相同時間內(nèi),甲和乙振動的頻率相同,所以音調(diào)相同;振幅相同,所以響度相同,故C正確;
D.丙、丁的振幅不相同,故響度不相同;波形的形狀相同,音色相同,故D錯誤.
【變式訓練1】B
【解析】用筷子輕輕敲擊瓶口,由于甲瓶中水最多,甲瓶的音調(diào)最低,丁瓶的音調(diào)最高,選項A、C錯誤;用
嘴貼著瓶口吹氣,甲瓶的空氣柱最短,產(chǎn)生的聲波波長最短,頻率最高,音調(diào)最高,丁瓶的音調(diào)最低,選項B正確、
D錯誤.
【變式訓練2】A
【解析】由于金屬管的粗細、材料均相同,但長度不同,所以我們用錘子敲擊四段金屬管時,長的振動得較慢,
短的振動得較快,即據(jù)圖能看出,1管振動的最慢,頻率最小,音調(diào)最低;4管振動得最快,頻率最大,音調(diào)最高.
【變式訓練3】dB12500
【解析】車間機床工作時發(fā)出響度達110dB的聲音,根據(jù)波形圖可知T=8xl05s,
則阻止聲音的頻率值設(shè)置為f/品F=12500Hz.
1oXJ.US
三、聲的利用及噪聲的危害和控制
[例題1]C
【解析】A.通過聲學儀器接收到的次聲波等信息判斷地震的方位,說明聲音可以傳遞信息,故A錯誤;
B.利用超聲導盲儀探測前進道路上的障礙物,說明聲音可以傳遞信息,故B錯誤;
C.利用超聲波排除人體內(nèi)的結(jié)石,說明聲音能夠傳遞能量,故C正確;
D.利用超聲波給金屬工件探傷,說明聲音能夠傳遞信息,故D錯誤.
【例題2】D
【解析】禁鳴喇叭就是在聲源處減弱噪聲.
A.工人戴上防噪聲耳罩,是在人耳處減弱噪聲,不合題意.
B.在道路旁設(shè)置隔聲板,是在傳播過程中減弱噪聲,不合題意.
C.上課時關(guān)閉教室的門窗,是在傳播過程中減弱噪聲,不合題意.
D.在摩托車上安裝消聲器,是在聲源處減弱噪聲,符合題意.
【變式訓練1】答:(1)如果飛機在無風情況下水平飛行,當聽到從頭頂傳來飛機的轟鳴聲時,飛機一定已掠過
頭頂,因為飛機的聲音傳播到人的耳朵需要一定的時間,而這段時間飛機在不停地飛行,因此無法確定是否是超音
速飛行.乙同學正確.
⑵當飛機運動到某圓圓心時,在周圍激發(fā)起聲波,聲波從圓心運動r和飛機從圓心運動到A點所用的時間相
同.設(shè)A點離某圓圓心距離為x,該圓半徑為r,則v=^x340m/s,x和r都可在圖中量出.因此,從圖上可以看出,a
圖飛機速度小于聲速,b圖等于聲速,c圖大于聲速.
四、多普勒效應
【例題1]解法一:設(shè)Pi、堡、P2、血對應的時刻分別為吐、t2、t3、t4Rni的中間時刻(汽車與超聲波第
一次相遇的時刻)為t5,P2n2的中間時刻(汽車與超聲波第二次相遇的時刻)為t6從題目所給條件得,標尺上每小
格表示的時間高。s.則有
超聲波第一次與汽車相遇時,超聲波走過的路程為Si=空u
超聲波第二次與汽車相遇時,超聲波走過的路程為s2=^v
而汽車通過的路程為S1-S2=17m,汽車的運動時間△t=殳-七,
故汽車的速度:/=產(chǎn)=I7.9m/S.
解法二:Pi到P2之間的時間間隔可以理解為波源的周期,即每隔多少時間發(fā)射一次超聲波。To=1s,故fo=
1Hz,ni到心之間的時間間隔可以理解為觀察者(接收器)接收到的周期V=0.9s,所以f'=^Hz.
根據(jù)f故廣二一二二/o,故可方便解得v'=17.9m/s.
VV—V(/—V
【例題2】(1)292Hz⑵260
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