第三單元 聲現(xiàn)象 知識梳理

第三單元聲現(xiàn)象知識梳理內(nèi)容預(yù)覽內(nèi)容預(yù)覽聲音的產(chǎn)生和傳播知識點一聲音的產(chǎn)生和傳播知識點一一、聲音的產(chǎn)生1、如圖3-1-2所示，撥動緊繃在筆盒上的皮筋，皮筋振動，就能聽到皮筋發(fā)出的聲音。將手指放在正在播放音樂的揚聲器上，手指會感到揚聲器在振動。2、如圖3-1-3所示，將橡皮薄膜繃緊在杯口上，用手指敲擊橡皮膜，能聽到橡皮膜發(fā)出“嘭嘭”聲，這時可以觀察到橡皮膜的振動嗎?（不能觀察到）若在橡皮膜上放幾粒泡沫塑料顆粒，再敲擊橡皮膜，聽到聲音的同時看到泡沫塑料顆粒彈跳起來，這是為什么呢?（聲音是由物體振動產(chǎn)生的）3、如圖3-1-4(a)

所示，在音叉的叉臂上固定一根鋼針，敲擊音叉，再用熏黑的玻璃片迅速滑過針尖，玻璃片上會出現(xiàn)如圖3-1-4(b)

所

示的鋸齒狀劃痕，說明音叉發(fā)出聲音時也在來回振動。4、大量的事實表明，聲音是由物體振動產(chǎn)生的。物理學中，把正在發(fā)聲的物體叫作聲源。固體、液體、氣體都能發(fā)聲，都可以成為聲源。5、轉(zhuǎn)換法：由于人眼不容易直接觀察到聲源的振動，探究時借助手指觸及皮筋的感覺，鼓面振動引起紙屑跳動，玻璃片上的鋸齒狀劃痕等來顯示振動。二、聲音的傳播如圖3-1-5所示，將揚聲器對準燭焰，隨著揚聲器發(fā)出有節(jié)奏的聲音，燭焰隨之擺動，表明燭焰處的空氣受到了揚聲器上薄膜振動的影響。進一步研究表明，由于聲源的振動帶動周圍空氣的振動，從而使聲音在空氣中向四周傳播。結(jié)論：氣體能傳播聲音。拓展結(jié)論：聲音具有（或能傳遞）能量。2、如圖3-1-6所示，將發(fā)聲的蜂鳴器放在課桌上，一側(cè)耳朵緊貼在桌面，另一側(cè)耳朵用手塞住，就能聽到蜂鳴器的聲音，表明課桌能傳播聲音。結(jié)論：固體能傳播聲音。3、如右圖，游泳時，我們在水面下也能聽到岸上的聲音，說明水也能傳播聲音。結(jié)論：液體能傳播聲音。上述活動說明，聲音能在固體、液體和氣體中傳播。我們把固體、液體和氣體統(tǒng)稱為傳播聲音的介質(zhì)；聲源的振動在介質(zhì)中的傳播，叫做聲波。4、探究聲音能否在真空中傳播如圖3-1-7所示，把正在發(fā)聲的揚聲器放入連接抽氣裝置的透明玻璃罩中。隔著玻璃罩，

能聽到揚聲器發(fā)出的聲音，并能看到揚聲器上方的泡沫塑料顆粒不斷跳動。逐漸抽出玻璃罩內(nèi)空氣，再打開閥門讓空氣重新充入玻璃罩內(nèi)。

在此過程中，聽到的聲音有什么變化?泡沫塑料顆粒的跳動情況如何變化?若玻璃罩內(nèi)變成真空，會出現(xiàn)怎樣的情況?以上實驗中，揚聲器上的泡沫塑料顆粒始終在跳動，說明揚聲器一直在振動。在玻璃罩外聽到的聲音隨玻璃罩內(nèi)空氣的減少而變?nèi)?，說明聲音的傳播需要介質(zhì)。聲波無法在真空中傳播。這種探究方法叫做實驗推理法。實驗推理法是在實驗基礎(chǔ)上經(jīng)過概括、抽象、推理得出規(guī)律的一種研究問題的方法，但得出的某些規(guī)律卻又不能用實驗直接驗證（理解為主，抽象、無法實驗直接得出的結(jié)論，實驗推理得到。對比理解，建立物理模型法，也是抽象的事物或規(guī)律，用物理模型來研究。前者是實驗，后者是理論）。聲速與回聲1、聲速：從表3-1-1中的數(shù)據(jù)可以看出，聲速的大小不僅與介質(zhì)的種類有關(guān)，還與介質(zhì)的溫度有關(guān)。2、回聲：聲音在介質(zhì)中傳播，遇到障礙物時，一部分被反射回來，形成回聲。如果傳到人耳的前后兩次聲音的間隔超過0.1s,人耳就能將回聲和原聲區(qū)分開。在山谷里喊一聲，可以聽到回聲。如圖3-1-8所示，北京天壇公園回音壁的圓心處有一塊三音石，站在它上面拍一下手后，可以聽到多次較明顯的回聲。STSE:圖3-1-9是人耳的結(jié)構(gòu)示意圖。耳郭相當于一個聲波收集器，聲波傳入耳道中，引起鼓膜振動，鼓膜的振動通過聽小骨傳至耳蝸，然后通

過聽覺神經(jīng)將信息傳到大腦，產(chǎn)生聽覺。講話時，聲帶的振動往往經(jīng)過牙床、上下頜骨等傳入內(nèi)耳，引起聽覺。聲音的特性知識點二聲音的特性知識點二一、響度1、響度：如圖3-2-2所示，用手指撥動琴弦，將它撥到不同的位置后松手，聽到聲音的強弱不同。定義：我們把聲音的強弱程度叫做響度，這是聲音的特性之一。2、振幅：若撥動琴弦的距離較大，琴弦振動的幅度也較大，聽到的聲音就較強。物理學中用振幅來描述聲源振動的幅度。3、響度的影響因素①：聲音的響度與聲源的振幅有關(guān)。振幅越大，響度就越大。響度的影響因素②：與聲源的距離遠近有關(guān)（如中間圖）響度的影響因素③：聲音的分散程度（如右圖）；可以借助喇叭之類的工具減小聲音的分散程度，使聲音集中向某一方向傳播。二、音調(diào)1、音調(diào)：物理學中用音調(diào)來描述聲音的高低，這是聲音的又一種特性。由鋼尺實驗得出結(jié)論：音調(diào)的高低與聲源振動的快慢有關(guān)。2、頻率：物理學中用頻率來描述振動的快慢。頻率是振動物體在一定時間內(nèi)振動的次數(shù)與所用時間的比，數(shù)值上等于單位時間內(nèi)振動的次數(shù)，用f表示。頻率的單位是赫茲，簡稱赫，符號是Hz。例如，音叉每秒振動256次，其頻率可表示為f=256Hz；一個物體在2s內(nèi)振動10次，它的頻率是5Hz。頻率高表示物體振動得快，頻率低表示物體振動得慢。聲源的振動頻率決定了聲音的頻率。3、聲源振動的頻率的影響因素：聲源振動的頻率通常與其形狀、尺寸、材料等因素有關(guān)。古箏、琵琶等樂器的琴弦被撥動時，較細的琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)較高，較粗的琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)較低。如圖3-2-1所示，通過轉(zhuǎn)動古箏的琴釘，可以調(diào)節(jié)琴弦的松緊，改變琴弦的粗細，從而改變其振動的頻率。例：生活中，人們可以通過音調(diào)來分辨西瓜的生熟。向保溫瓶灌水時，可以根據(jù)音調(diào)的變化來判斷瓶內(nèi)水是否加滿。在加水過程中，隨著瓶內(nèi)水位上升，水上方的空氣柱變短，空氣柱振動的頻率變大，發(fā)出的聲音音調(diào)變高。三、音色大量實驗表明，聲源的材料、結(jié)構(gòu)等不同，它們發(fā)出聲音的音色不同，音色也是聲音的一種特性。接聽熟人電話時，我們一下子就能分辨出是誰在講話，這是因為每個人的喉頭、聲帶、鼻腔等器官在尺寸和形態(tài)方面的差異，使每個人發(fā)出的聲音有不同的音色。四、波形圖聲源的振動可以用傳感器來研究。如圖3-2-3(a)所示，敲擊音叉使其發(fā)聲，振動的音叉帶動周圍空氣振動，傳感器和計算機將空氣的振動情況轉(zhuǎn)化為圖像。圖像的橫軸表示時間，圖像沿縱軸的起伏程度反映了振動幅度的變化。敲擊大小不同的音叉，聽到的聲音高低不同。用傳感器接收音叉發(fā)出的聲音，如圖3-2-5(a)所示，音調(diào)低的聲音振動圖像較稀疏，聲音的頻率較低；如圖3-2-5(b)所示，音調(diào)高的聲音振動圖像較密集，聲音的頻率較高。因此音調(diào)的高低反映了聲音頻率的高低。不同音色的波形圖：如圖3-2-7所示，鋼琴和尤克里里發(fā)出同一音調(diào)的聲音時，振動圖像的疏密程度大致相同，即振動的頻率相同；振動圖像的形狀卻有差異，這說明兩種樂器的音色不同。知識點三知識點三聲波的應(yīng)用和控制一、3.2（續(xù)）超聲波與次聲波人耳能聽到的聲音頻率范圍通常為20～20000Hz。頻率高于20000Hz的聲音叫作超聲波,頻率低于20Hz的聲音叫作次聲波。圖3-2-6是人和一些動物的發(fā)聲頻率和聽覺頻率的范圍，可以看出有些動物對超聲波很敏感，如海豚和蝙蝠能發(fā)出超聲波也能聽到超聲波；還有些動物對次聲波敏感，如大象能感知頻率低達1Hz的次聲波。超聲波和次聲波特點不同，它們的應(yīng)用和對環(huán)境的影響也不同。二、聲波的應(yīng)用-聲波能傳遞信息1.如列車員通過列車鳴笛聲的長短可判斷列車運行的情況。2.人們根據(jù)聲波在水中能遠距離傳播的特點，制成聲吶裝置。如圖3-3-2所示，利用聲吶裝置能對水下物體進行定位。3、超聲波有較強的穿透能力。圖3-3-3中技術(shù)員用超聲波探傷儀檢測鋼結(jié)構(gòu)的缺陷。圖3-3-4中醫(yī)生用B型超聲波觀察母體中胎兒的發(fā)育情況。4、次聲波主要來源于地震、火山爆發(fā)、海嘯、龍卷風、雷暴、臺風等自然現(xiàn)象。此外，火箭發(fā)射、飛機飛行、機器運轉(zhuǎn)等過程中也會產(chǎn)生次聲波。大象、鯨等動物能用次聲波交流信息。三、聲波的應(yīng)用-聲波能傳遞能量聲波也能傳遞能量。如脈沖超聲波的能量能治療運動性損傷；加濕器利用超聲波的能量將水“打碎”成直徑為幾微米的小水珠。還有利用超聲波洗滌儀器等。次聲波傳遞能量舉例：次聲波武器四、次聲波傳播時能量損失小，能繞過障礙物傳播得很遠。2022年，位于南太平洋的海底火山爆發(fā)后，我國沿海地區(qū)多次監(jiān)測到了火山爆發(fā)傳出的次聲波。五、噪聲1、噪聲的定義（物理學）：兩根鋼鋸條摩擦發(fā)出的聲音聽起來很刺耳，該聲音的振動圖像(圖3-3-6)是紊亂、斷續(xù)的，說明鋼鋸條摩擦發(fā)聲的振動是無規(guī)律的。物理學中，將聲源做無規(guī)律振動時發(fā)出的聲音稱為噪聲。2、從環(huán)境保護角度而言，干擾人們的生活、學習、工作的聲音都屬于噪聲，如考場外的喧鬧聲、列車駛過的呼嘯聲、建筑工地機械的運轉(zhuǎn)聲等。3、噪聲的危害：噪聲會使人感到不適，輕則分散注意力，影響情緒；重則傷害身體，造成聽力損傷。特別強的噪聲還會對儀器設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)帶來嚴重的