关于声音特性

关于声音特性
关于声音特性

声音在人类生活中具有重要意义,人们就是靠声音传递语言、交流思想的。声音来源于物体的振动。例如人的发声是由声带动引起的;扬声器发声则产生于扬声器膜片的振动;锣、鼓是靠锣面、鼓面膜的振动发声的;弦乐器是靠弦的振动发声的;笛、箫等则依靠空气柱的振动发声……正在发出声音的振动物体称为声源,传播声音的必要条件。没有物体的振动有传声介质(如在真空中),同样也没有声音。声音不仅能在气体中传播,在固体和液体中也能够传播。当声源在空气中振动中,使邻近的空气随之产生振动并以波动的方式向四周传播,传至人耳将引起耳膜振动,最后通过听觉神经产生声音的感觉对于专业音响工作者来说,掌握一些声学基础和生理声学方面的知识是至关重要的。

声音信号的特性

语音和音乐信号都是不规则的随机信号,由基频信号和各种谐波(泛音)成分组成。要“原汁原味”地重放这些随即音频信号,扩声音响系统必须具备符合语言和音乐的平均特性。其中最重要的三个特性是平均频谱(频率响应特性)、平均声压级和声音的动态范围。

1.1、人声信号

人声信号是一种典型的随机过程,它于人的生理特点、情绪与语言内容等因素有关。

1)、语言基音的频率范130-350HZ包括全部谐波(泛音)频率范围为130-4000HZ

2)、演唱歌声的频率范围比较宽,可分为男低音、男中音、男高音、女高音等5个声部。基音的频率范80-1100HZ,包括全部谐波(泛音)频率范围为80-8000HZ。5个声部的范围是:80-294HZ;110-392HZ;147-523HZ;196-698HZ和262-1047HZ。

3)、声压级正常谈话时语言的声功率为1微瓦,大声讲话时可增加到1毫瓦。正常讲话时与讲话人距1米时的平均声压级为65-69dB。

4)、动态范围语言的动态范围(最大声压级与最小声压级之差值)为20-40dB,戏剧60-80dB。

1.2、音乐信号

音乐信号的频谱范围很宽。它与乐器的类型有关。在乐器中管风琴具有最宽的基音范围,从16-9000HZ,其次是钢琴,它的基音范围为27.5-4136HZ。民族乐器的基音范围为100-2000HZ。所有的乐器都包含有丰富的高次谐波(泛音)。因此音乐的频谱范围可扩展到15000-20000HZ。

高质量的音响系统(音乐重放)的频率响应(频率特性)范围不小于40-16000HZ。信号动态范围不小于50-55 dB。

描述一个音乐信号的特性还有另外一些量,例如颤音特性、持续时间以及声音的建立和衰减时间等,这些量反映了音乐的瞬态特性。

人声和音乐信号还有一个重要特性,就是最大声压级(持续时间较短的瞬时信号)与长时间内平均声压级之差称为声音信号的峰值因子,它是声音信号动态范围的组成之一,不同节目信号的峰值因子是不同的,为保证声音重放时不失真,系统的动态范围设计必须满足节目要求。

测量表明,语言信号的能量集中在130-4000HZ的中低音和中音范围内。音乐信号的能量分布范围很宽,从30-16000HZ随着频率的升高而减小,低音(包括80HZ以下的超低音)能量最大;中低音的强度稍低,高音强度则迅速下降。因此扬声器箱中的低音、中音和高音扬声器单元的功率配置必须与之相适应。当分频频率为570HZ时,低音和中高音的功率比为1.42;当分频频率为900HZ时,低音和中高音的功率比为1.78;当分频频率为1430HZ 时,低音和中高音的功率比为2.54。

1、复杂信号波形的频谱

无论人声、乐器声还是自然界中各种声音都不是单音(或纯音),而是复合音,其波形都不是正弦波,但它们都可以分解成若干强度的不同频率的谐波。声音的音色主要由这些谐波

的数量、强度、分布和它们之间的相位关系决定。

自然界中的随机噪声是非周期性重复波形,包含在系统给定频响特性范围内的全部频率分量。

白噪声的频谱图,因为它的频谱结构像可见光的频谱,所以叫白噪声。其特点是在频响范围内,每个频率的能量相等,从我们耳朵的频率响应听起来它是非常明亮的“咝”声(每高一个八度,频率就升高一倍。因此高频率区的能量也显著增强)。用来测试音箱的谐振和灵敏度。

粉红噪声每个八度带有相同能量的随机噪声。我们的耳朵将以“平直”的频率响应接受这些声音(因为粉红噪声建立于八度的基础而不是个别的频率,因此频率变高的时候能量并不增加)。因为这一特性和实时分析仪(RTA)关注一个八度或1/3八度的音域,粉红噪声对于测量音频设备的频率响应和决定房间的扩音应用非常有用。

噪声的颜色是一种形象的表达。光谱中低频是红色,高频是紫色,如果全频带的都有就是白色。所以噪声也这样形象化,全频带强度一样就叫白噪声,粉红噪声则是低频占的比例较多,若光谱程这种分布就会呈现分红色。其他颜色的噪声你可以以次类推。自然界的噪声大多是粉红噪声。

3、声波

弹性介质中传播的机械波,即介质质点的位移、介质内部的压强或密度的扰动在介质中逐点传播的过程。声音是声波作用于人耳引起的感觉。声波按频率可分为次声波、可听声波和超声波3种。次声波的频率范围为10-4~20赫,可听声波的频率范围为20~2×104赫,超声波的频率范围为2×104~1012赫以上,频率在1012赫以上的声波称为特超声波。只有可听声波才能引起人耳的听觉。

声源能发射声波的振动体的总称,通常是振动的固体(如板、杆、膜、弦等)或振动的空气柱(如哨、笛等),前者称机械声源,后者称空气动力声源。自然界存在各种各样的声源,人们还制造了用于不同目的的人工声源,如各种乐器、扬声器、电致伸缩和磁致伸缩换能器等电声转换器件。除上述宏观声源外,在固体内部发生的微小动力变化也能发声,例如范性形变引起的整体沉陷、位错破裂、微小断口的扩展等,这些发声一般都是脉冲式发声。

声源的主要特性包括频率特性、发射声功率和声发射的指向性等。一般声源能发射各种频率的声波,对声波进行频谱分析和测量是研究声源特性的重要方面。单位时间内从声源发射出来的平均能量称为声源的声功率。一般的声源所发射的声波在不同方向上有不同的强度,研究和测量声发射的指向性对声波的利用无疑极为重要。

声速声扰动或振动在介质中的传播速度称为声速,声速一般由介质的性质和温度等因素确定。对线性声波(波动过程中自变量与应变量成线性关系,例如质点所受的恢复力与位移成正比),声速与振幅无关,对非线性波(自变量与应变量的关系中包括高于一次的项,声速不仅由介质性质确定,而且还与振幅有关。大振幅的声波常表现出非线性。1大气压、20摄氏度时空气中声速的计算值为340米/秒,这与实测值相符。流体(气体或液体)中的声波是纵波,而固体中可同时存在纵波和横波(见波),两者有不同的传播速度。对各向异性的固体,横振动方向不同的波一般有不同的传播速度。

声压在流体介质中传播的声波属压强扰动的传播,当有声波在介质中传播时,各部分产生压缩和膨胀的周期性形变,并导致压强的周期性变化,压缩时压强增大,膨胀时压强减小。瞬时压强与静压强的差值称为瞬时声压,压强周期性变化的峰值称峰值声压,瞬时声压对时间的方均根值称为有效声压,通常所说的声压均指有效声压。声压是声学测量中的一个基本量,单位为帕。实际中常用声压级Lp来描述声音的强弱,声压级的定义为:式中P为有效声压,P0为基准声压,对空气中的声波,P0=2×10-5帕。上式中的对数是以10为底的常用对数。声压级的单位为分贝。

声能声波在介质中传播时,引起介质质点的运动和介质的形变,其动能和势能的总和称声波的能量。单位体积中的声能称声能密度。声波传播时伴随着声能的传递,单位时间内通过某一截面的声能称声能通量。单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的平均声能(即平均能流密度)称为声强,声强单位为瓦/米2。声强通常用声强级L量度,声强级的定义为:

式中I为声强;I0为基准声强,通常取I0=10-12瓦/米2,声强级单位亦称分贝。声吸收声波在介质中传播时部分声能转换成热能,从而导致声波减弱的现象。有多种原因造成声吸收:①流体介质的粘滞性,声波引起的质点振动因受粘滞力作用而衰减,称为声波的粘滞吸收。②介质的导热性,当介质中存在声波时,介质发生压缩和膨胀的周期性变化,压缩区使温度升高,膨胀区温度下降,于是在压缩区和膨胀区间产生温度梯度,引起不可逆的热传导,导致声能的耗散,称为声波传导吸收。③介质内部存在的弛豫过程。介质中无声波时,介质分子的热运动状态、可逆化学反应和介质微观结构等都处于平衡状态;当存在声波时,平衡状态遭破坏,建立新的平衡需要时间,称为弛豫过程,弛豫过程伴随着熵的增加,这意味着有规声能向无规热能的转化,称为声波弛豫吸收。

声吸收不仅取决于介质本身的性质,而且还与频率有关。研究空气、海水、地壳和各种建筑材料的声吸收情况有重要实际意义,是建筑设计、声响技术、地震波应用等方面必须考虑的因素。此外,通过介质对声波的宏观吸收规律可探索与分子运动有关的介质特性,这是分子声学所要研究的内容。

4、声波的反射、吸收和透射

声波在传播过程中,除传入人耳引起声音大小、音调高低的感觉外,遇到障碍物如孔洞等还将产生声波的反射、绕射、吸收、透射以及在室内由于多次反射所引起的混响等现象。这些现象在建筑声学设计中有着重要的作用。

当声波在传播过程中遇到尺度比波长大得多的障板(界面或障碍物)时,就会被反射,满足反射定律。反射定律的基本内容是:

(1)入射声线、反射声线和反射面的法线在同一平面内。

(2)入射声线和反射声线分别位于法线的两侧。

(3)入射角等于反射角。

5、声波的干涉

在观众厅内通常会出现声干现象。例如,从声源发出的直射声波和来自壁面或平顶的反射声波在空间各点要相互干涉。如果是单频声(即纯音),这种干涉现象必然引起空间各点声场之间的很大差异,有些地方声波会加强,有些地方声波会减弱,甚至抵消而形成“死点”。使干涉效应不太明显。

在一般情况下,观众厅的尺度(长、宽、亮)比低频小波长大十几倍,形状也不“破坏”引起干涉的条件。因此,在大型观众厅内,干涉现象就不那么严重。只有在小室内,如录音、播音、监听和琴室等小房间需特别注意这一问题。

声波入射到建筑构件(如墙、板等)时,声能一般分为三个部分。

(1)一部分能量被反射,即前面所述的声波的反射。例如,大理石、玻璃等硬而光滑的材料能够把绝大部分的声波反射回去。

(2)一部分能量透过构件,即声波遇到障碍物时,其疏密相间的压力将推动障碍物发生相应的振动。其振动又引起另一侧的传声介质随之振动。声音透过障碍物的现象称为声波的透射。墙、楼板的质量越轻,声波就越容易推动客观存在们发生振动动。墙、楼板的透射本领越好,则说明其隔声能力越差。

6、回声现象

回声是反射声中的一个特殊现象。具体来说,出现回声的第一个条件是直达声与反射声

之间的声程差大于17m,相应的时差超过50ms;另一个条件是该反射声的声压级足够高。对着远处的山崖或高大的建筑物喊一声,就可以听到清晰的回声。北京的天坛,不仅以它宏伟庄严的建筑艺术而闻名世界,令人神往的还有那回音壁和三音石。回音壁是明代修建的,已有五百年历史,它是一个圆形的墙壁,高约6m,直径为65m,砖墙很坚硬光滑,是很好的声音反射体。一个人对着回音壁说话,他发出的声波沿着壁面多次反射,在另一处可听到他的声音。站在位于围墙圆心和三音石上拍一下手,就能够听到连续两三次回声。这充分显示了我国劳动人民的智慧。

厅堂设计中出现回声将成为严重的音质缺陷。它引起对听闻的干扰。为了要消除回声,就应使到达听者的直达声与反射声之间的时差小于50ms,相应于直达声与反射声之间的声程差距小于17m(声速按340m/s计算),如大于17m,就有可能形成回声。应该指出,回声的消除还可用吸声材料(结构)或设置扩散结构等方法,不中是缩小直达声与反射声的声程差。

7、室内声学原理

在建筑设计中,建筑师经常遇到封闭窨的声学问题。声波在封闭空间中(如剧院观众厅、播音室等)的传播及其特性比在露天的场合更为复杂。首先,声源在室内发声与传播,听者也在室内接收;其次是界面(墙壁、顶棚、地面等)会对声波产生扫射、吸收、扩散和透身,形成室内声学的特点。因此,为了做好声学设计,应对声音在室内传播的规律及室内声场的特点有所了解。分析声波在室内传播情况,可以用波动声学(物理声学)的理论进行分析,但这将涉及到一些复杂的数学推导。

对于室内声音的形成,除了考虑其分布外,还需要考虑到达某一接收点的直达声和各个反射声,在时间上有先后。当一声源在室内发声时,声波由声源到室内各接收点形成了复杂的声场。对于任一接收点,其所接收的声音可以简单地看作由三部分组成,第一部分为直达声,它是由声源直接到接收点而不受界面影响的声音,其声音强基本上按照距离平方反比而衰减;第二部分为早期反射声。它是指在直达声之后相对延迟时间为50ms内到达的反射声。这种短延时的反射声难以与直达专长分开,对直达声起到加强作用;第三部分为混响声,它是在前次反射后陆续到达的、经过多次反射的声音的统称。影响声的长短与强度将影响厅堂音质,如清晰度和丰满度等。

当声源在室内辐射声能时,声波在空间传播,当遇到界面时,部分声能被吸收,部分被反射。声波继续传播时,又第二次、第三次以及多次地被吸收的反射。这样,在空间就形成了一定的声音密度。随着声源不断地供给能量,室内声能密度将随时间增加而增加。这就是声音的增长过程。

这时,单位时间内被室内吸收的声能与声源供给的声能相等,室内声能密度就不再增加,而处于稳态平衡。对于一个室内吸声量大、容积也大的房间,接近稳态前的某一时刻的声能密度,比一个吸声量、容积均小的房间要弱。所以,在房间声学设计时,需恰当地确定容积和室内吸声量。

当声音达到稳态时,若声源突然停止发声,室内接收点上的声音并不会像在露天那样立即消失,而要有一个衰变过程、首先直达声消失,反射声将继续下去,每反射一次,声能被吸收一部分,因此,室内声能密度将逐渐减弱,直到完全消失,我们称之为“混响过程”或“交混回响”。

室内声音的增长、稳态和衰变过程可以看出,当室内表面反射很强时,声源发声后,可获得较高的声能密度,而进入稳态过程的时间稍晚一点。当声源停止发声后,反射声消失的时间拖得长些,即声音变较慢。若室内表面吸声量增加,则与上述情况相反,短时间内达到稳态,且声能密度小,其混响过程也短一些。

8、房间共振

一些内装修材料比较坚硬的房间内,当声源发声时,常会激发这个房间内的某些固有频率(或称简正频率)的声音,即出现民房间共振现象。当发生共振现象时,声源中某些频率特别地加强加了。例如,噪声能使灯罩或窗玻璃产生振动而发声,而且声音的音调一一定的。说明物体被一外界干扰振动激发时,将按照客观存在本身所具有的共振频率之一而振动。激发频率越接近物体的某一共振频率,共振响应就越大。就一个管乐来说,是管中的空气柱在共振,其共振频率主要由空气柱的长度来决定。在一个房间中,空气振动的共振频率由主要由房间的大小来决定。此外,这种房间共振还表现为使某些频率(主要是低频)的声音在空间分布上很不均匀,即出现了在某些固定位置上的加强(峰)和某些固定位置上的减弱(谷)。

9、声源的指向性

人的头和扬声器与低频声的波长相比是小的,这种情况下可视为无指向性点声源,但对高频声,就具有明显的指向性。频率高,声波波长短,声源下面的声压比背面和侧面大得多,直达声声能就集中于辐射轴线附近,指向性强;而低频声,声源前后的声压变化不大。实际上,演员在舞台上的对白或演唱,随频率的高低都带有指向性。人在话讲时,并不是均匀地向四周辐声音的,而是下面最响,背后最轻,也即沿着嘴唇前面有一定的指向性,与发声者相同距离的前、后位置,对于较高频率的语言声,其响度的差别可达1倍以上。因此,站在讲话者后面或侧面的人,由于直达声中缺少很重要的高频成分,很难清听懂。如果适当地在讲话者的周围加设反射面,可以提高讲话者后面的清晰度,但高频声比低频声更容易被墙面材料和空气所吸收,所以在讲话者后面时听起来总是比较差些。所以,厅堂形状的设计、场声器位置的布置,都要考虑声源的指向性。

10、混响时间

什么是混响时间?当室内声场达到稳态,声源停止发声后,声压级降低60dB所经历的时间称为混响时间,记作T60或RT,单位是秒(s)。混响时间是目前音质设计中能定量估算的重要评价指标。它直接影响厅堂音质的效果。长期以来,人们对混响过程进行曲了研究,得出了适用于实际工程的混响时间计算公式:赛宾公式和伊林公式。但是,这两个公式有以下的假设条件:首先,室内的声音是充分散的,即室内任一点的声音强度一样,而且在任何方向上的强度也一样;其次,室内声音按同样的比例被室内各表面吸收,即吸收是均匀。

当房间容积越大,界面吸声量直小时,则每次反射经过的路程就越长,声音衰变就越慢,因此混响时间将越大。

在计算混响时间时,通常要计算125、250、500、1000、2000和4000Hz六个频率的值。对于录音室和播音室有时还应追加63Hz和8000Hz的混响时间。

11、厅堂、会议中、歌剧院建筑设计

各类厅堂,包括剧院、音乐厅、歌剧院、会堂、演播室、电影院和体育馆等观演场所的设计,都要满足观众(以及演员、乐师)的视觉和听觉的要求。厅堂的厅字、繁体字写满足听觉感官的享受是十分重要的,甚至往往成为决定此类观演建筑设计成败之关键。为此,必须认真做好厅堂音质设计。

音质设计的任务就是利用室内声学和噪声控制学的研究成果提供的科学方法和技术措施来达到预期的音质效果(通常通过客观音质指标来体现),并经受相应的声学测量来难是否达标。音质设计的最终目的是满足人们良好的听音感受的主观要求。音质设计的内容包括厅堂选址、总平面布置、体型容积的克确定、音质指标的考量、反射面的布置、混响设计以及噪声控制等。音质设计必须从考虑建筑方案的初步设计阶段就开始介入,决不能等到建筑设计已大体完成再作内部声学装修。音质设计是厅堂建筑设计的一个重要的有机组成部分。建筑师和声学顾问必须与其他建筑设计有关专业人员协同工作,方可保证音质设计的成功。音质设计的程序和步骤包括:

(1)厅堂用地的选择。调查比较各种可供选择的场地的环境噪声和振动的状况,作出声环

境影响评价,尽量选择安静的场所。

(2)总平面布置。根据场地声环境影响的评价结果,考虑相应的防噪减振的总体平面布置方案,包括观众厅与空调设备机房和其他容易产生噪声与振动干扰的房间的关系。

(3)观众厅容积和体型设计。选择适当的观众厅平面与剖面形式,选择使厅堂容易达到最佳混响时间、响度和有利于充分利用有效声能、避免音质缺陷的方案。

(4)音质指标的选择与计算。确定各项音质指标,选定其优选值,进行包括混响时间在内的各项指标的计算,必要时,可进行计算机仿真或声学缩尺模型试验,作为音质设计的辅助手段。

(5)噪声振动控制。确定围护结构的隔声方案。进行包括空调与制冷设备等噪声源在内的消声与减振设计。

(6)观众厅内部的声学设计。修正观众厅体型,从声学角度参与考虑舞台、乐池、包厢、楼座及座椅布置等细节,布置声反射面,选择布置吸声材料和结构,进行厅堂内部的声学装修设计。

(7)施行的音质测试与调整。必要时,在施工过程中尚应进行音质测试工作,检验各项音质指标计算的精度,根据测量结果,进行必要的修正设计。

(8)音质评价与验收。竣工后进行音质评价,包括主观评价、听众调查和客观音质测量。重要的观演建筑的音质设计应包括上述步骤和内容,对于较次要的厅堂,有时限于条件,也可省略其中若干步骤和内容,例如,计算机仿真,模型试验和施工过程中的声学测量等,但其余的步骤和内容都是不可缺少的。

建筑师应根据预定的音质设计的目标,按设计程序组织协调各工种专业人员(包括声学顾问工程师)进行各阶段设计工作,将声学要求与其他建筑要求有机地结合起来,使音质设计融合于建筑总体设计之中。

音响技术中的14定律、效应

1.频率域的主观感觉

频率域中最重要的主观感觉是音调,像响度一样音调也是一种听觉的主观心理量,它是听觉判断声音调门高低的属性。

心理学中的音调和音乐中音阶之间的区别是,前者是纯音的音调,而后者是音乐这类复合声音的音调。复合声音的音调不单纯是频率解析,也是听觉神经系统的作用,受到听音者听音经验和学习的影响。

2.时间域的主观感觉

如果声音的时间长度超过大约300ms,那么声音的时间长度增减对听觉的阀值变化不起作用。对于音调的感受也与声音的时间长短有关。当声音持续的时间很短时,听不出音调来,只是听到“咔啦”一声。声音的持续时间加长,才能有音调的感受,只有声音持续数十毫秒以上时,感觉的音调才能稳定。时间域的另一个主观感觉特性是回声。

3.空间域的主观感觉

人耳用双耳听音比用单耳听音具有明显的优势,其灵敏度高、听阀低、对声源具有方向感,而且有比较强的抗干扰能力。在立体声条件下,用扬声器和用立体声耳机听音获得的空间感是不相同的,前者听到的声音似乎位于周围环境中,而后者听到的声音位置在头的内部,为了区别这两种空间感,将前者称为定向,后者称为定位。

4.听觉的韦伯定律

韦伯定律表明了人耳听声音的主观感受量与客观刺激量的对数成正比关系。当声音较小,增大声波振幅时,人耳的主观感受音量增大量较大;当声音强度较大,增大相同的声波振幅时,人耳主观感受音量的增大量较小。

根据人耳的上述听音特性,在设计音量控制电路时要求采用指数型电位器作为音量控制

器,这样均匀旋转电位器转柄时,音量是线性增大的。

5.听觉的欧姆定律

著名科学家欧姆发现了电学中的欧姆定律,同时他还发现了人耳听觉上的欧姆定律,这一定律揭示:人耳的听觉只与声音中各分音的频率和强度有关,而与各分音之间的相位无关。根据这一定律,音响系统中的记录、重放等过程的控制可以不去考虑复杂声音中各分音的相位关系。

人耳是一个频率分析器,可以将复音中的各谐音分开,人耳对频率的分辨灵敏度很高,在这一点上人耳比眼睛的分辨度高,人眼无法看出白光中的各种彩色光分量。

6.掩蔽效应

环境中的其他声音会使听音者对某一个声音的听力降低,这称之为掩蔽。当一个声音的强度远比另一个声音大,当大到一定程度而这两个声音同时存在时,人们只能听到响的那个声音存在,而觉察不到另一个声音存在。掩蔽量与掩蔽声的声压有关,掩蔽声的声压级增加,掩蔽量随之增大。另外,低频声的掩蔽范围大于高频声的掩蔽范围。

人耳的这一听觉特性给设计降低噪声电路提供了重要启发。磁带放音中,有这样的听音体会,当音乐节目在连续变化且声音较大时,我们不会听到磁带的本底噪声,可当音乐节目结束(空白段磁带)时,便能感觉到磁带的“咝……”噪声存在。

为了降低噪声对节目声音的影响,提出了信噪比(SN)的概念,?即要求信号强度比噪声强度足够的大,这样听音便不会觉得有噪声的存在。一些降噪系统就是利用掩蔽效应的原理设计而成的。

7.双耳效应

双耳效应的基本原理是这样:如果声音来自听音者的正前方,此时由于声源到左、右耳的距离相等,从而声波到达左、右耳的时间差(相位差)、音色差为零,此时感受出声音来自听音者的正前方,而不是偏向某一侧。声音强弱不同时,可感受出声源与听音者之间的距离。

8.哈斯效应

哈斯的试验证明:在两个声源同时了声时,根据一个声源与另一个声源的延时量不同时,双耳听音的感受是不同的,可以分成以下三种情况来说明:

(1)两个声源中一个声源与另一个声源的延时量在5~35mS以内时,就好像两个声源合二为一,听音者只能感觉到超前一个声源的存在和方向,感觉不到另一个声源的存在。(1)若一个声源延时另一个声源30~50mS,已能感觉到两个声源的存在,但方向仍由前导所定。

(3)若一个声源延时量大于另一个声源为50mS时,则能感觉到两个声源的同时存在,方向由各个声源来确定,滞后声为清晰的回声。

哈斯效应是立体声系统定向的基础之一。

9.德?波埃效应

德?波埃效应是立体声系统定向的另一基础。德?波埃效应的实验是:放置左、右声道两只音箱,听音者在两只音箱对称线上听音,给两只音箱馈入不同的信号,可以得到以下几个定论:

(1)如果给两只音箱馈入相同的信号,即强度级差ΔL=0,时间差Δt=0,此时只感觉到一个声音,且来自两只音箱的对称线上。

(2)如果两只音箱的强度级差ΔL不为0,此时听音感觉声音偏向较响的一只音箱,如果强度级差ΔL大于等于15dB,此时感觉声音完全来自较响的那一只音箱。

(3)如果强度级差ΔL=0,但两只音箱的时间差Δt不为0,此时感觉声音向先到达的那只音箱方向移动。如果时间差Δt大于等于3ms时,感觉声音完全来自先到达的那只音箱方向。

10.劳氏效应

劳氏效应是一种立体声范围的心理声学效应。劳氏效应揭示:如果将延迟后的信号再反相叠加在直达信号上,会产生一种明显的空间感,声音好像来自四面八方,听音者仿佛置身于乐队之中。

11.匙孔效应

单声道录放系统使用一只话筒录音,信号录在一条轨迹上,放音时使用一路放大器和一只扬声器,所以重放的声源是一个点声源,如同听音者通过门上的匙孔聆听室内的交响乐,这便是所谓的匙孔效应。

12. 浴室效应

身临浴室时有一个切身感受,浴室内发出的声音,混响时间过长且过量,这种现象在电声技术的音质描述中称为浴室效应。当低、中频某段夸张,有共振、频率响应不平坦、300Hz提升过量时,会出现浴室效应。

13. 多普勒效应

多普勒效应揭示移动声音的有关听音特性:当声源与听音者之间存在相对运动时,会感觉某一频率所确定的声音其音调发生了改变,当声源向听音者接近时是频率稍高的音调,当声源离去时是频率稍降低的音调。这一频率的变化量称为多普勒频移。移近的声源在距听音者同样距离时比不移动时产生的强度大,而移开的声源产生的强度要小些,通常声源向移动方向集中。

14.李开试验

李开试验证明:两个声源的相位相反时,声像可以超出两个声源以外,甚至跳到听音身后。

李开试验还提示,只要适当控制两声源(左、右声道扬声器)的强度、相位,就可以获得一个范围广阔(角度、深度)的声像移动场。

声音的特性说课稿

《声音的特性》说课稿 中新初中校李德军 尊敬的各位评委老师:上午好! 我是来自中新初中的李德军,我今天说课的内容是人教版物理八(上)《声现象》第二节《声音的特性》。我准备从以下八方面来说:教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法、学法、教具准备、教学过程 一、教材分析 在新的教材体系中《声现象》是学生学习《机械运动》后接触的又一类物理现象。《声音的特性》是《声现象》第二节,是声现象中的重点内容,也是难点内容。本节知识的学习对于学生构建系统的声现象体系至关重要,为噪声的学习奠定了基础。 尽管在新课程标准对于《声音的特性》一节的要求是:了解乐音的特性,了解现代技术中声学知识的一些运用,但在近五年的绵阳中考中,有两年都以本节知识作为对声现象的考察,由此可见,声音的特性是中考的重要考点内容。 通过本节内容的学习可以培养学生观察、比较、归纳、总结问题的能力,并让学生初步接触“转换法”和“控制变量法”两种基本探究方法 二、学情分析 (一)学生的心智水平 对于刚刚开始了解并参与学习物理学的八年级同学来说,新奇和兴趣是他们进入物理殿堂的源泉。 (二)学生的知识和能力水平 从学生层面来理解,刚接触到的声现象,是学生生活中无处不在的现象,因此,感性、直接、易于把握便成了学生学习物理的最初感受。然而学生不足的是从生活中归纳总结的能力,因此,如何更为科学地描述现象、总结规律,或是引导学生逐渐科学有序地建构模型,从而掌握新兴知识就是教学中的重要环节。本课在设计就要注重这方面的训练。 (三)应对策略 因为声现象与生活结合比较紧密,因而容易建立起知识体系。学生的理解难度也不是很大,鼓励学生多动手,动脑,动感官,对于重点突出,难点突破是有帮助的。 三、教学目标 (一)情感态度价值观 从活动中激发和培养起学生的学习兴趣,并通过参与和体验调动起学习的积极性。初步形成科学探究方法的意识,并能激发学生勇于探索的决心和信心。

初中物理声音的特性课件

第三节声音的特性 一、引言 通过上节课的学习,我们知道了声音是什么,现在再次走进丰富多彩的声音世界。我们几乎每天都要听音乐,它们由不同乐器演奏出来。这些声音是千差万别,有强有弱,有高有低,那么声音有那些基本特性呢?这些特性又与什么有关呢?现在我们就一起来探究这些问题。 二、新课教学 声音的特性有三个:响度、音调和音色。 1.响度 物理学中称声音的强弱叫做响度;很强的声音震耳欲聋,我们说它响度大;微弱的声音几乎听不见,我们说它响度小。我们先来探究声音的响度与什么因素有关。 问题:课桌上都有一只鼓,要使它发出声音,怎样做呢?要使鼓声更响些,又要怎样做呢?学生操作,你们认为鼓声的响度可能与什么因素有关呢? 猜想:“鼓声的强弱可能与鼓面振动的幅度有关。” 实验:鼓面上放些碎纸屑,先后以大小不同的力敲击鼓面,以来纸屑跳起的高度显示鼓面振动幅度的大小,观察声音强弱不同时,纸屑跳起的高度不同。 结论:声音的响度与声源振动的幅度有关,_________越大,响度越大。 (物理学上声音的振动幅度称为振幅)。 2.音调 声音有响度的不同,也有音调的不同。有得听起来音调(pitch)高,有得听起来音调低。声音为什么会有音调高低的不同?什么因素决定音调的高低?

(声源振动的频率_________,声音的音调高;声源振动的频率_________,声音的音调低。声音音调的高低决定于声源振动的频率) 日常用语中声音的“高”“低”有时指音调,有时指响度,含义不是唯一的。 例如,合唱时有人说“那么高的音我唱不上去”或“那么低的音我唱不出来”,这里的“高”“低”指的是音调;而“引吭高歌”“低声细语”里的“高”“低”指的却是声音的响度。 物理学中的用语要求清楚准确,含义惟一,不能产生歧义,所以在物理语言中,声音的“高”“低”只用来描述音调,而用声音的“大”“小”来描述响度。 3.音色 四、练习 A部分 1.用线条把相关知识连接起来。 震耳欲聋的雷声刺耳的尖叫声 音调响度 声源的振幅声源的振动 2.“震耳欲聋”反映了声音的_____________很大;“声音刺耳”反映了声音的________很高;我们能够瞧分离出各种不同的乐器的声音,是因为它们的______________不同。 3.“小芳唱歌比小红唱歌好听,说明小芳的嗓子比小红的嗓子好”,从声音的三要不素角度考虑,这句话实际是比较的两声源的_______不同。 4.收音机、电视机上的“音量(V olume)”旋钮是用来控制声音的____________。 5.雷雨季节,有些小孩害怕雷声,是否因为雷声的( ) A.频率很高B.振幅很大C.响度很大D.音调很高 6.蝴蝶和蜜蜂从身旁飞过时,我们凭听觉不能发现蝴蝶的飞行;而能听到蜜蜂飞行发出的声音,这是因为它们发出声音的( ) A.频率不同B.振幅不同C.响度不同D.音色不同 7.人可以分辨出胡琴声、笛子声、喇叭声,主要是因为它们发出的声音( ) A.频率不同B.响度不同C.音色不同D.以上判断都不对 8.往保温瓶里灌开水时,听声音就能判断壶里的水位高低,因为:( ) A.随着水位升高,音调升高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,响度增大D.灌水过程中音调保持不变,响度减小

(完整版)声音的特性知识点

声音的特性知识点 一、音调——声音的高低. 1. 频率:物理学中,物体每秒内振动的次数。 单位:赫兹/赫,符号:Hz. ☆计算公式:T n f .其中f——频率,n——振动次数,T——振动时间。 ☆物理意义:描述发声体振动快慢的物理量。 2. 声音的音调由发声体振动的频率决定。频率越大,声音的音调越高。 ☆不同发声体振动的频率相同,则音调一致。 3. 声——次声波、声音、超声波。人们把频率低于20Hz 的声音叫做次声波;频率高于20000Hz 的声音叫做超声波;人类能听见的范围(20~20000Hz)叫做声音。 ☆为什么蚊子从耳旁飞过,你能听到它翅膀振动所发出的声音;一只蝴蝶飞过你的耳旁时,你却听不见?提示:蝴蝶翅膀的振动频率小于10HZ ,而蚊子的翅膀振动频率为500——600HZ 。 二、响度——声音的大小(强弱). 1. 振幅是表示物体振动幅度大小的物理量。 2. 声音的响度由振幅决定,振幅越大,则响度越大。 3. 声音的响度还与人距发声体的远近有关。距离越远,声音的响度越小。 三、音色——声音的特色、品质 1. 声音的音色由发声体本身(结构、材料)决定。 “未见其人先闻其声”——依据音色辨别; 2. 音色是辨别不同发声体的依据。 (1)不同发声体的材料,结构不同,发出声音的音色也就不同。 (2)不同的物体的音调、响度有可能相同,但音色却一定不同;(辨别是什么物体发出的声音,靠音色) (3)区别碗(瓷器)是否有裂纹、男女生、乐器的种类等。 ☆典型例题 1. 比较牛和蚊子的叫声,牛的叫声音调低、响度大;蚊子的叫声音调高、响度小。 2. 一名男低音歌手正在放声歌唱,一位女高音为他轻声伴唱。男低音的音调低、响度大;女高音的音调高、响度小。 3. 楼道里挂牌常写着“慢步轻声”,“轻声”是指减小声带振动的_幅度_。 4.(1)如雷贯耳说明声音的: 响度大 ;(2) 尖锐刺耳说明声音的: 音调高 。

人教版-物理-八年级上册-[名校]第二章 声现象 第三节 声音的特性 郑州外国语中学

八年级同步作业 第一章声现象第三节声音的特性 ◆随堂检测 1、乐音的三要素是:________、________和________. 2、物体振动得快,发出的音调就________,振动得慢,发出的音调就_______。物理学中把每秒内振动的次数叫做________,其单位是_______。 3、一物体在1min内振动180000次,则该物体振动的频率为__________ Hz。它产生的声音 ______(“能”,“不能”)被人耳感觉到。 4、响度是指声音的________,它与发声体的___________有关,响度还跟距离发声体的________有关. 5、不同发声体的材料、结构不同,发出的声音的_________就不同。 答案:1、音调,响度,音色2、高,低,频率,赫兹(Hz)3、3000,不能. 4、强弱,振幅,,远近 5、音色 ◆课下作业 ●基础巩固 1、女同学说话声音“尖细”,是指女同学声音的_______高,这是因为女同学说话时声带振动比较______的缘故。那么一个大声说话的男声与一个小声说话的女声相比,音调高的是_______,响度大的是_________。 2、人的听觉上限的频率是________Hz,人们把高于这个频率的声波叫做_______;人的听觉下限的频率是________Hz,人们把低于这个频率的声波叫做_______。 3、大象可以用人类听不到的声音进行交流,实际上,大象的语言对人类来说就是一种________。 4、男低音独唱时由女高音轻声伴唱,对二人声音的描述正确的是:( ) A.男低音比女高音音调低,响度大 B.男低音比女高音音调低,响度小 C.男低音比女高音音调高,响度小 D.男低音比女高音音调高,响度大 5、医用“B超”机是利用超声波来诊断病情的,但人们听不到它发出的声音,这是因为:( ) A.声音响度太小;B.声音响度太大 C.声音的频率小于人能听到的声音的频率 D.声音的频率大于人能听到的声音的频率 6、往保温瓶里灌开水时,听声音就能判断壶里的水位高低,因为:( ) A.随着水位升高,音调升高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,响度增大 D.灌水过程中音调保持不变,响度减小 7、下列说法错误的是() A.手按电子琴的不同键位所发声音不同,主要是声音的频率不同

声音的特性教案(探究式)

声音的特性 ●教学目标 一、知识目标 1.了解声音的特性。 2.知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关,响度跟发声体的振幅有关。 3.不同发声体发出乐音的音色不同。 二、能力目标 1.通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”,进一步了解物理学研究问题的方法。 2.培养学生科学探究的能力。 三、德育目标 1.体会现实世界物体的发声是丰富多彩的,培养学生更加热爱世界、热爱科学的品质。 2.培养学生联系生活、生产和科学技术的意识。 ●教学重点 音调、响度、音色的概念及其相关因素。 ●教学难点 探究决定音调、响度的因素。 ●教学方法 探究法、演示法。 ●教学用具 钢尺(若干)、示波器、音叉、乒乓球(系有细绳)、铁支架、口琴、笛子、小提琴、录音磁带、录音机。 ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、创设问题的情境,引入新课 [师]生活中我们接触到的声音各种各样,千差万别。其中有许多声音让我们感到悦耳、动听。例如:音叉发出的声音、人歌唱的声音、各种乐器的演奏声

等,它们都是物体做规则振动时发出的声音,物理学中把这类声音叫做乐音。请同学们注意听下面的歌曲(男低音独唱曲、女高音独唱曲),比较这两支歌曲的演唱风格有什么不同? [生甲]前者的演唱声音低沉,后者的演唱声音尖细。 [生乙]前者的演唱是通俗唱法,后者的演唱是民族唱法。 [生丙]前者的演唱声音小,后者的演唱声音大。 [生丁]前者的演唱音调低,后者的演唱音调高。 [师]有的声音听起来音调高,有的声音听起来音调低,声音为什么会有音调高低的不同呢?让我们一起来做下面的探究活动。 二、进行新课 [探究]音调和频率的关系。 [师]每组的实验台上备有钢尺,请同学们想办法使钢尺发声。 [生]把钢尺紧压在桌面上,一端伸出桌边,拨动钢尺,听它振动发出的声音。 [师]使钢尺伸出桌边的长度短一些,注意观察钢尺振动发声时振动得快慢及声音的特点。 [生]钢尺振动得较快,声音尖而细。 [师]使钢尺伸出桌边的长度较长一些,再次拨动,注意要使钢尺两次振动的幅度大致相同,比较两种情况下钢尺振动得快慢和发出的音调。 [生]当钢尺伸出桌边的长度较短时,钢尺振动得较快,音调高;当钢尺伸出桌边的长度较长时,钢尺振动得慢,音调低。 [师]同学们刚才的探究活动很成功,为同学们成功的合作及探索鼓掌。请同学们阅读教材20页内容,回答下面的问题: [投影] 1.频率的物理意义是什么?什么叫频率? 2.在国际单位制中,频率的单位是什么? 3.物体振动得快慢、频率跟音调的关系是什么? 4.大多数人能够听到的频率范围是什么? 5.什么叫超声波?什么叫次声波?

声音的特性练习题2

声音的特性练习 一、填空题 1.人说话,唱歌、读书时,发声的物体是______。 2.人吹口哨时,发声的物体是______。 3.人吹笛子时,发声的物体是______。 4.一切正在发声的物体都在______,______停止,发声也停止,人说话唱歌靠______的振动。 5.声音是靠______传播,一切_____、_____、_____物质作媒介都能传播声音,通常人耳能听到声音是因为声音可以通过_____传入人耳引起鼓膜的_____。 6.用一根铜线和两个小纸盒做成的“土电话”表明__________。 7.上课时,学生听到老师讲课的主要过程是:老师的声带______,在空气中产生______,使学生鼓膜_____。 8.月球上没有空气,登上月球的宇航员即使相距很近的距离讲话,也听不到对方的声音,这是由于______不能传声。 9.15℃时声音在空气中的传播速度是____m/s 10.在峡谷中呼喊会听到回声,回声到达人耳比原声晚_____s,人耳能把原声和回声区分开。假如从呼喊到听到回声用了3s,则反射声音的高山离你______ m。 11.从生物课上我们知道,耳聋分为____耳聋和____耳聋两种;前者____治愈,后者____治愈. 12.实验表明骨____(填“能”或“不能”)传导声音. 13. 我们感知声音的基本过程是:外界传来的声音引起_________振动,这种振动经过_________及其他组织传给_____,_________把信号传给_________,这样人就听到了声音. 14.人失去听觉是_________,_________或_________发生了障碍. 15.声音通过______、_________也能传到听觉神经,引起听觉,这种传导方式叫骨传导. 16.人如果将双眼蒙上,靠听觉也能大致确定发声体的方位是因为_________ 17.声音的音调是由________决定的,________越快,发出的音调越高,________ 越慢,发出的音调越低. 18.声音的响度是由_________决定的.发声体的_________越大产生声音的响度越大. 19.声音的音色由发声体的_________、_________ 决定,不同发声体的_________、_________ 不同,发出声音的音色也就不同. 20.我们能够区分二胡和月琴发出的声音,是因为它们的_________不同. 21.超声波是指频率_________的声音;次声波是指频率________ 的声音;大象是靠________ 进行交流的. 22.乐音是指________________的声音,所有的乐器发声的物理原理都是通过_________发出声音. 23.吉他上有六根粗细不同但长度相等的琴弦,分别拨动细琴弦和粗琴弦,它们发出声音的________ 不同. 24、小明在进行小提琴演奏时,用弓拉动琴弦,使琴弦????? 而发声;小明不断用手指去控制琴弦长度,这样做的目的是为了改变声音的????????? ;二胡的声音是通过??????? ?传播到我们耳中的. 25、往热水瓶中灌开水时,可以根据发出声音的?????? 变化来判断水是否灌满;看电视时,调节音量按键实质是改变电视机发出声音的???????

第一章第三节声音的特性

第一 章 第三节 声音的特性 教学目标】 一、知识目标 知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关,响度跟发声体的振幅有关。 二、能力目标 1.通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”,进一步了解物理学研 究问题的方法。 2.培养学生科学探究的能力。 三、德育目标 1.体会现实世界物体的发声是丰富多彩的,培养学生更加热爱世界、热爱科学的品质。 2.培养学生联系生活、生产和科学技术的意识。 教学重点】 音调、响度、音色的概念及其相关因素。 教学难点】 探究决定音调、响度的因素。 教学过程】 一、创设问题的情境,引入新课 生活中我们接触到的声音各种各样,千差万别。 其中有许多声音让我们感到悦耳、 动听。 例 如:音叉发出的声音、人歌唱的声音、各种乐器的演奏声等,它们都是物体做规则振动时发出的 声音,物理学中把这类声音叫做乐音。有的声音听起来音调高, 有的声音听起来音调低,声音为 什么会有音调高低的不同呢?让我们一起来做下面的探究活动。 二、进行新课 1.【活动一】音调和频率的关系。 运用钢尺,想办法使钢尺发声。我们可以把钢尺紧压在桌面上,一端伸出桌边,拨动钢尺, 听它振动发出的声音。如果钢尺伸出桌边的长度短一些, 观到钢尺振动发声时振动得快慢及声 音的特点?此时,钢尺振动得较快,声音尖而细。如果使钢尺伸出桌边的长度较长一些,再次拨 动,比较两种情况下钢尺振动得快慢和发出的音调。 结论:当钢尺伸出桌边的长度较短时,钢尺振动得较快,音调高; 长时,钢尺振动得慢,音调低。 学生阅读教材内容,并分组讨论下列问题。 1)频率的物理意义是什么?什么叫频率? 1. 了解声音的特性。 2. 3. 不同发声体发出乐音的音色不同。 当钢尺伸出桌边的长度较

声音的特性

补差资料(二十三)声音的特性 1、声音有哪些特性? 2、决定音调高低的因素是什么?具体有何关系? 3、什么是频率?频率的单位是什么? 4、什么是超声波?什么是次声波?人耳听觉频率范围是多少? 5、哪些活动中有次声波产生? 6、什么是响度?决定响度的因素是什么?有何关系? 7、什么是振幅? 8、音色与哪些因素有关? 1.一把琵琶。当弹奏的人用力拨动弦时,弦振动的_____增加,发出的声音响度________。女同学的声音较尖细,是指她声音的较高。用粉笔在黑板上写字时,如果粉笔里有一粒小石子,可能就会发出刺耳的声音,这种声音刺耳是因为声音的。 2.大鼓发出的声音可以很响,但音调很低,这是因为鼓面振动时_____可以很大,而振动的_______可以很小。 3.牛叫的声音与蚊子叫的声音相比较,下列结论正确的是() A.牛叫的声音调调高,响度大 B.牛叫的声音音调低,响度小 C.牛叫的声音音调高,响度小 D.牛叫的声音调低,响度大 4.下列有关声音的语句中,各表示的物理意义是: (1)“你的声音真好听”说明声音的。 (2)“雷声震耳欲聋”说明声音的。(3)“小孩尖叫声刺耳”说明声音的。5.下面关于音调和响度的说法中正确的是() A.音调高就是响度大B.音调低就是响度小 C.“高声大叫”中的“高”实际是指响度大 D.“低声细语”中的“低”实际是指音调低 6.在日常生活中,常用“高声大叫”、“低声细语”来形容人说话的声音,这里的“高”、“低”是指声音的 ( ) A、音调 B、响度 C、音色 D、音调和晌度 7.新年联欢晚会上,小王在演出前调节二胡弦的松紧程度,他是在调 A、音调 B、响度 C、音色D振幅 8.李白诗句“不敢高声语,恐惊天上人”中的“高”指声音的() A、音色 B、音调 C、响度 D、都不是

《声音的特性》教案

(一)教学设计 教材分析 对《声音的特性》的教学,本教材和课程标准与老教材和教学大纲有很大的不同:内容上,增加了“超声波和次声波”、“观察不同声波的波形”以及“想想议议”、“科学世界”等联系实际的知识与问题;方法上,将“音调和响度各与什么因素有关”的演示实验,改为“音调与什么因素有关”和“响度与什么因素有关”两个探究实验;要求上,由“常识性了解”,提高为通过实验探究,了解乐音的特性,了解现代生活和技术中与声有关的应用。可见,教材注重让学生在学习物理知识的同时,体会科学探究的方法,加强与实际的联系,使学生获得更多的实际知识,培养他们的观察能力、初步的实验探究能力,以及应用物理规律解释简单现象的能力。 因此,教师应想方设法激发学生学习研究问题的兴趣,引导学生积极参与探究活动,指导学生提出问题、作出猜想、设计实验、验证猜想、分析论证和交流评估,学习体会科学探究的方法。教材中,对“音调与什么因素有关”和“响度与什么因素有关”两个问题的探究,只各安排了一个实验,略显论证不够充分。我把老教材的演示实验移置过来,改为学生的探究实验,既能使论证更有力,又能提高学生探究实验的设计能力。音色的概念比较抽象,学生不易感知,教学中应尽量让学生体验。我设计了游戏:用不同的乐器都演奏C调的“1”和“3”,让学生闭上眼睛,只用耳朵听,辨别是什么乐器发出的声音。游戏活动使学生切实感悟到不同的物体发出的声音,即便是音调相同、响度也相同,声音还是有区别,有各自的特色。进而,认识音色是辨别不同发声体的依据也就很自然了。在联系实践,了解应用方面,通过设计两个问题“为什么我们听得见蚊子嗡嗡叫却听不到蝴蝶的声音”、“对超声波和次声波的应用你了解多少?”,让学生阅读课文、充分讨论交流、发表见解。这样处理,既能培养学生的自学能力、用所学知识分析解释自然现象的能力,又能引导学生注意关注身边的物理、关注科学技术的应用,还能增强学生与人合作、发表见解的意识和愿望。 另外,观察不同声音的波形,教材是分几次观察的。我把不同音调、不同响度、不同音色声音的波形集中在同一时段观察,既能使操作方便、省时,又便于学生观察、比较,还便于教学进程的发展、升华。由于本节课的设计重在加强探究、讨论、交流,用时较多,第23页的想想议议和科学世界就留给学生课后解决。 教学目标 1.知识与技能①了解声音的特性包括:音调、响度和音色; ②知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关,响度跟发声体的振幅有关; ③不同发声体发出乐音的音色不同; 2.过程与方法①通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”进一步了解、学习用科学探究的方法研究物理问题;

初二物理声音的特性教案3

初二物理声音的特性教案3 【一】教学目标 (一)知识目标 1 了解声音的特征。 2 知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关,响度跟发声体的振动幅度有关。 3 不同发声体发出乐音的音色不同。 (二)能力目标 通过实验、讨论与探究,培养学生的观察能力和分析概括能力,进一步了解和学习物理学研究问题的方法。 (三)情感体验目标 体会现实世界的声音是丰富多彩的,使学生更加热爱世界,热爱科学。 【二】教学设想 1 重点、难点、疑点 (1)声音的三个特征是音调、响度和音色。知道音调与响度的决定因素。 (2)区分音调与响度的概念。知道不同发声体发出声音的音色不同。 2 课型及基本教学思路 课型:新授课 基本教学思路:采用学生实验、演示实验和听录音,引导学生逐

步掌握学习物理学的方法。 【三】教具学具准备 录音机、发音齿轮、钢尺、鼓、锣、吉他、音叉、示波器、学生电源、小纸团、驱蚊器、美声唱法磁带、瓷碗。 【四】教学设计 (一)引入新课 1.复习 (1)人怎样才能听到声音? (2)听自己的讲话声与录音一样吗? 2.课前热身 听一段录音(事先录制好),体验蚊子与老牛的叫声有何区别?伴奏的乐器是什么? (二)进行新课 1.整体感知 声音有三个特征,音调、响度和音色。 音调是指声音的高低,决定于声源振动频率。人能听到声音的频率为20 Hz~20 000 Hz,高于20 000 Hz的声音叫超声波,低于20 Hz的声音叫次声波。 响度是指声音的强弱,主要决定于声源振动幅度。音色反映了声音的品质,不同发声体发出声音的音色不同。 2.教学互动 互动1:区别声音的高低。

明确通过比较男女生声音、鼓声与锣声、拨动吉他六根弦的声 音等活动,体验声音有高有低,我们把声音的高低叫音调。一般情况下男生音调低于女生。前面录音中蚊子叫声的音调就高于牛叫声的音调。 互动2:观察音调高低与发声体振动频率的关系。 明确观察发音齿轮、钢尺发音实验,归纳出音调与发声体振动 频率的关系:发声体振动频率越大,音调越高。 互动3:你知道无污染驱蚊器吗? 明确通过阅读讨论,掌握什么是超声波,什么是次声波,了解 超声波与次声波的应用。无污染驱蚊器能发出人耳听不的高频声音,但能把蚊子赶跑。这里可以让学生列举出他们所知道的事例。 互动4:观察音调不同声音的波形。 明确不同频率的音叉声音的波形不同,频率越大,波形越密.女生声音波形比男生密一些,说明了女生声音的音调比男声高。 互动5:观察响度与发声体振动幅度的关系。 明确用大小不同的力敲鼓,观察鼓面上小纸团振动情况:用力 越大,声音越响,纸团振得越高.说明了响度大小与发声体振动 幅度有关:振幅越大,响度越大。上面录音中牛的声音响度比蚊子大。 互动6:闻其声而知其人,为什么? 明确让同学做听声音猜姓名的游戏,也可以听不同乐器演奏同

声音的特性教案

声音的特性》教案 何雅琪 一、教学目标 (一)知识与技能 1、了解声音的特性包括:音调、响度和音色; 2、知道音调跟发声体的振动频率有关,响度跟发声体的振幅有关; 3、不同的发声体发出的音色不同; 4、频率、振幅的波形,以及不同音色波形的区别。 (二)过程和方法 1、通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”进一步了解、学习用科学探究的方法研究物理问题; 2、学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律,尝试应用已知的科学规律去解释具体问题; 3、培养学生合作学习的能力,初步的评估和听取反馈意见的意识。 (三)情感、态度与价值观 1、乐于探索自然现象和身边的物理道理,乐于参与观察、实验、探究活动 2、有主动与他人合作交流的愿望,敢于发表自己的见解 3、体会现实世界物理的发声是丰富多彩的,从而更加热爱世界,热爱科学 二、重点和难点 (一)重点:1、研究声音的音调、响度和音色各与什么因素有关 2 、学习体会科学探究的方法 (二)难点:会分辨不同频率、幅度和音色的波形图 三、教学准备 1、“音调”的引入演示实验:古筝、非洲“巴林琴” 、铁片琴、每位同学准备一把铁尺 2、“响度”的引入演示实验:铁架台、细线悬吊的乒乓球、音叉、敲锤 3、“音色”的引入演示实验:纸杯、棉线、水 四、教学过程 一、复习:声音的产生师:上节课我们初步学习了声音的产生,那么同学们还记得,声音是怎么产生的吗?生:振动师:很好,声音是由物体的振动产生的,那么,声音又

是怎样传播到我们耳朵里的呢?要通过什么? 生:声音要通过介质传播 师:很好,那么什么介质可以传播声音呢? 生:气体、液体、固体 师:真空可以传声吗? 生:不能师:很好,大家对声音的产生和传播都有了基本的了解,那么,我们这节课来进一步学习第二节《声音的特性》 二、音调 【引入】:师:同学们,我们先以热烈的掌声,欢迎来听课的老师,好吗?生:(鼓掌)师:大家的掌声都很热烈,很好,同学们想过吗,掌声里面也蕴含着丰富的物理知识,你们想一下,刚才的掌声是怎么发出来的? 生:手掌间的振动师:对的,我们都知道了声音是通过物体的振动产生的,但是为什么我听到的掌声有大有小,每个人的掌声好像都不太一样呢?同样是振动,为什么会有区别?这就是我们今天这节课要讨论的问题——声音的特性 【进行新课】师:大家喜欢听音乐吗?知道音乐是怎样产生的?乐器是怎样发出声音的吗?我们先请胡潇桐同学给我们演奏一首古筝乐曲,在演奏的过程中,请同学们思考两个问题:1、乐器是通过什么物体振动发声的? 2、乐器发出的声音有什么特点?待会请同学来回答 师:我这里还有别的乐器,给同学们演奏一下,进一步思考以上提到的两个问题 用手指琴(卡林巴,非洲土著民常用的一种古老的乐器)演奏天空之城 用8 音铁片琴演奏 师:大家觉得好听吗?这些都是小孩子玩的简单乐器,但是里面却蕴含着丰富的物理知识,有哪位同学可以回答我之前的问题呢?这些乐器是怎样发声的?发出的声音有什么特点?生:1、乐器是通过振动铁片/铝片/琴弦来发声;2、发出的声音有高低之分师:很好,同样是物体振动发声,有些按键却发出了高音,有些按键发出了低音,各种不同的音调组成了一首悦耳的歌曲,音调是什么?有多少种音调? 生:do re mi fa so la xi do 师:那么,为什么这些乐器会发出不同音调的声音呢?和什么有关?我们注意观察铁片琴,有 什么发现? 生:铁片的长度不一样,有长有短师:对,我们发现长的音调比较低,短的音调比较高,这又是为什么呢?和声音的振动有什么关系? 生:议论

2.2 声音的特性(备作业)(解析版)

第二章声现象 第2节声音的特性 一.填空题 1.(2020?亳州模拟)“各位居民,大家好。下面播送《县政府关于新型冠状病毒疫情防控工作的通知》,请大家务必配合社区的防疫人员做好以下三项工作…”音响里传来阵阵防疫宣传的声音,而这些音响,是昔日广场舞大妈的宝贝,如今成了防疫宣传的主力,这主要是因为它发出声音的大。 【答案】响度 【解析】利用音响宣传防疫知识,主要是因为音响的振幅大,发出的声音响度大。2.(2020?盐城)校园文化艺术节的开幕式上,小华表演架子鼓。她用力敲击鼓面,使鼓面发出声音。声音通过传入人耳。用力越大,同学们听到声音的越大。 【答案】振动;空气;响度 【解析】(1)鼓声是由鼓面振动产生的; (2)用力敲击鼓面,使鼓面振动产生声音,鼓声通过空气传入人耳; (3)敲击鼓面,用力越大,振幅越大,声音的响度越大。 3.(2020?娄底)音乐会上,演员正在演奏小提琴,小提琴发声时是因为琴弦在,演奏过程中,演员不断调整手指在琴弦上的按压位置是为了改变声音的。 【答案】振动;音调 【解析】演员在演奏小提琴时,琴弦振动发声; 当不断调整手指在琴弦上的按压位置,琴弦的振动快慢就会不一样,故发出声音的音调就会不同; 4.(2020?金昌)智能手机有一个功能叫“智慧语音”,它可以通过识别声音实现对手机解锁,该系统主要是根据声音的(选填“音调”、“音色”或“响度”)这一特征来工作的。 【答案】音色 【解析】不同物体发出的声音的音色是不同的,智能手机的“智慧语音”,可以通过识别声音实现对手机解锁,该系统主要是根据声音的音色这一特征来工作的。5.(2020?郑州模拟)黄河流域是中华民族的摇篮,在丰富的出土文物中有大量的音乐

第二节:声音的特性教案

(人教版)八年级物理上册第二章:声现象 第二节:声音的特性 [教学目标] 1.理解各种各样的声音有三个共同的特性:音调、响度和音色 2.理解音调。音调跟物体振动的频率有关。知道人耳的听觉范围是20Hz-20190Hz.高于20190Hz的声音叫超声波;低于20Hz的声音叫次声波。 3.理解响度与振幅的关系。明确音色。 [教学重、难点] 对声音特性的理解 [教学设计] 1.从生活中我们熟知的声音入手,提出声音的特性。导入新课。 2.通过实验探究音调与频率;响度与振幅;音色与材料、结构的关系。 [教学过程] 一、引言 夏天来了,让人讨厌的长脚蚊的飞舞声与草地上的牛吼叫声的声音是否相同呢?通过讨论与分析,导入教学。 二、新课教学 【声音的特性】 生活中,我们听过各种各样的声音。如牛、羊、马;猫、狗、猪和公鸡等。尽管这些声音千差万别,但它们都有三个共同的要素:即音调、响度和音色。我们称之为声音的三特性。

【音调与频率】 什么是音调?音调是指声音的高低。 音调与什么因素有关呢? 如图所示,把一把钢尺放在桌 子的边缘,伸出一定的长度,用力 按下,观察尺子的振动快慢与聍听声音。若改变尺子伸出的长度,每次都用相同大小的力按下,尺子的振动与声音有什么变化? 实验表明:尺子伸出的长度不同,振动的快慢与发出的声音是各不相同的。尺子伸出越短,振动越快,音调越高;伸出越长,振动越慢,音调越低。可见; 音调跟物体振动的快慢有关。物体振动的快慢常用频率来表示,即1s内物体振动100次,那么物体振动的频率是100Hz。因此。音调跟物体振动的频率有关系。 【超声波与次声波】 研究表明,人耳的听觉范围是20Hz-20190Hz的声音。低于20Hz 的声音叫次声波;高于20190Hz的声音叫超声波。 【响度与振幅】 声音不仅跟音调有关,还跟响度有关系。 什么是响度?响度是指声音的强弱。 响度与什么因素有关呢?如图所示: 把一个正在发声的音叉轻触用线悬挂起来的 乒乓球,观察乒乓球被弹开的距离。若改变音叉声的大小,乒乓球被

第三节 声音的特性

第三节声音的特性导学案 主备人:杨春坤 学习目标: 1、了解声音的特性。 2、知道乐音的音调跟发音体的振动频率有关;响度跟发音体的振幅有关;不同发声体发出声音的音色不同。 重点 1、让学生在探究中体会和理解音调、响度和音色。 2、通过实验探究音调、响度与什么因素有关。 难点 音调与响度的区分 一、自主预习 1、画出人耳听到声音的流程图: 2、声音通过 , 也能传导到听觉神经,引起听觉,声音的这种传导方式叫做 . 3、①什么是双耳效应? ②由于双耳效应,人们可以准确判断 ,所以,我们听到的声音是 . 二、合作探究 1、声音为什么会有音调的高低不同?什么因素决定音调的高低? 2、阅读课本p19-p20中的内容,完成下面的题目 (1)频率是指, 单位是,字母符号为。 (2)人耳听觉频率范围是。是超声波, 是次声波。 (3)大象是用来和同伴进行交流的。 (4)我们为什么听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音,却能听到讨厌的蚊子声? 3、什么是响度?什么因素决定响度的大小? 4、什么是音色?音色与什么因素有关? 三、精讲点拨活动一:先分组实验,思考后回答问题 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。注意使钢尺两次振动幅度大致相同。 比较两种情况下钢尺振动的快慢和发生音调 音调的高低与什么有关,有什么关系? 结论:声音音调的高低与发声物体振动的快慢(物理中称之为频率)有关,物体振动的频率,音调就越高。 活动二:探究响度与什么因素有关: 请同学们大胆填写: 【猜想与假设】: 【设计实验】请同学们参照课本中的演示实验和你手中器材来设计一个实验。 器材:每组一把钢尺和自已的桌子 【进行实验】请同学们利用手中的器材,使它们发出不同响度的声音,并观察发声体的振动有什么不同?相互交流,看能不能总结出规律? 总结:声音的响度与什么有关?它们之间的关系是什么? 结论:声音的响度一般与声源有关,越大,响度越大。 活动三: 阅读课本p22内容,回答问题 音色受、影响 四、有效训练 1、请解释下面几句话中的“声音”各指的是声音的哪个特征? (1)对不起,请您讲话声音高一点() (2)李宁唱歌的声音真好听() (3)电锯发出的声音很尖,很刺耳() 2、用转速相同而齿数不同的齿轮敲打纸片,纸片发出声音的音调高低是不相同的,齿轮的齿数越多,纸片发出声音的音调。 3、收音机电视机的音量旋纽调节的是乐音的() A.音调高低 B.响度大小 C.音色好坏 D.调频道节目 4、水牛“哞哞”的叫声和小鸟“叽叽喳”的叫声相比较,的叫声音调高,说明它的发生部位振动的比较大;的叫声响度大,说明它的发生部位振动的比较大。 五、课堂小结:本节课我们学到了什么知识?小组讨论一下!

第三节《声音的特性》同步练习(人教版初二上)

第三节《声音的特性》同步练习(人教版初二上)【新课指南】 1.知识与技能:〔1〕了解声音的特性,不同发声体发出的声音的音色不同;〔2〕明白乐音的音调与振动频率有关,响度与发声体的振幅有关. 2.过程与方法:通过〝研究音调与频率的关系〞、〝响度与振幅的关系〞实验.让学生体会,学习研究物理咨询题的方法. 3.情感态度与价值观:体会声的世界是丰富多彩的,让学生更加热爱生活,热爱科学,让学生在青春期注意锤炼和爱护嗓子. 4.重点与难点:重点:声音的三要素〔即音调、响度、音色〕;难点:音调与响度的区不. 【典型例题】 例1:平常我们向暖壶里灌水时,听声音我们便明白是否差不多灌满了,请释析一下什么缘故? 解析:暖壶里水的上方有一段空气柱,水的振动引起空气柱的振动便会发出声音,向壶里注入水,水面越高,空气柱越短,振动频率越快,发出声音的音调变高,故 由声音就可知水是否注满. 答案:当壶内水面上升时,空气柱变短,振动加快,发出的声音音调变高,凭体会便知水差不多满了. 反思:明白空气柱长度不同,振动时发出的音调就不同. 练习:1.要使二胡发出的音调更高,可采纳的方法是〔〕 A.把二胡弦线拧紧些 B.把二胡弦线拧松些 C.增加发声部分弦的长度 D.用一根较粗的弦代替原先的弦例2:人们在田野里,为了让较远的人听清讲话声音,往往将手罩在嘴边成喇叭状,同时用力喊话,这是什么缘故? 解析:将手罩成喇叭状,能够减少声音的分散,增大响度;用力喊话能够增大声音的振幅,从而增大响度,使对方听清. 答案:要紧是为了增加声音在听者耳膜处的响度. 反思:明白响度的大小与振幅和距发声体的远近有关,也可利用话筒来减少声的分散增大响度. 例3:工人师傅拿着铁锤敲打车轮或车轮上的钢板,由声音来判定它是否断裂.这是依照声音的〔〕来判定. A.音调 B.响度 C.音色 D.频率 解析:材料不同,结构不同,音色也不相同,依照音色能够区分不同的发声物体,判定是否断裂. 答案:C 反思:既使音调,响度相同,不同结构的物体,发出的音色也不相同. 练习:2.能明显区不出钢琴声与提琴声,这是因为〔〕 A.音调不同 B.响度不同 C.音色不同 D.音调、响度都不同例4:为了探究响度大小与不同因素有关,可利用以下几个实验中的哪一个〔〕 A.放在钟罩内的闹钟正在响铃,把钟罩内的空气抽出一些后,铃声明显减小 B.使正在发声的音叉接触水面,水面溅起水花 C.用不同的力敲打音叉,把音叉接触悬挂的乒乓球,振动幅度明显不同 D.吹笛子时,手按住不同的孔,便会发出不同的声音

声音的特性--习题(含答案)

声音的特性习题(含答案) 一、单选题(本大题共7小题,共14.0分) 1.在公共场所“轻声”说话是文明的表现,而在旷野中要“高声”呼喊才能让远处的人听见.这里的“轻声”和“高声”是指声音的() A.音调 B.音色 C.频率 D.响度 2.如图所示,用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿,听到卡片 的声音发生变化.这个实验是用来探究() A.音调与物体振动频率的关系 B.响度与物体 振动幅度的关系 C.声音能否在固体中传 播 D.声音传播是否需要时间 3.赵丽同学根据声音的物理知识总结吉他的四个特点,其中不正确的是() A.声音是由琴弦的振动产生的 B.弹奏时按压琴弦的目的是改变响度 C.琴弦振动越快,频率越大声调越高 D.吉他和钢琴弹同一曲子的音色不同 4.如图所示,用一张硬卡片分别快拨和慢拨木梳的齿,听到 卡片声音发生变化.这个实验用来探究() A.音调与物体振动频率的关系 B.声音是靠物体振 动产生 C.声音能否在固体中传 播 D.响度与振幅的关系 5.下列做法可以改变音调的是() A.老师用扩音器讲课 B.医生带着听诊器检查病人的身体 C.用大小不同的力敲击同一个音叉 D.依次敲击装有不同高度水的水瓶 6.如图是几个相同的瓶子,在瓶内装入不同的水量,用棒敲击瓶口时,可以发出不同音调的声音.据此,下列说法中正确的是() A.发声体是瓶内的空气 B.发声体是瓶子和瓶内的水 C.从左至右音调逐渐升高 D.从左至右音调保持不变 7.“妈妈,妈妈,外婆来电话了…”小花接听电话喊道.小花主要是根据声音的什么特征判定是外婆打来的() A.响度 B.音调 C.音色 D.悦耳动听 二、多选题(本大题共2小题,共6.0分) 8.有两个发声体,第一次由甲单独发声,测得为88dB.第二次由乙单独发声,由固定在同一地方的仪器测得为56dB.下面判断中正确的是() A.甲发声体振动快快 B.乙发声体距仪器可能远 C.甲发声距仪器可能远 D.乙发声体振幅一定大 9.如图所示声波的波形图,下列说法正确的是()

人教版《1.3声音的特性》同步练习(填空题)及答案

人教版《1.3声音的特性》同步练习(填空题) 1.声源发声时,声音的响度跟声源振动的_____________有关.当声源的_____越小时,声音的响度会越__________. 2.“震耳欲聋”反映了声音的_________很大;“声音刺耳”反映了声音的__________很高;我们能够分辨出各种不同乐器的声音,是因为它们的______________不同. 3.如果唱歌时有人说“那么高的音我唱不上去”或“那么低的音我唱不出来”,这里的“高”“低”指的是______________;而“引吭高歌”、“低声细语”里的“高”、“低”指的是__________________. 4.如图所示,拿一张硬纸片,让它在木梳齿上划过,一次快些,一次慢些,划得快时,发出的声音的音调_______________,这说明音调跟发声体的____________有关. 5.音调是由发声体的_______决定的,________越大,音调越高;响度跟发声体的_______有关系,________越大,响度越大,响度还跟距离发声体的________有关. 6.拿一张硬纸片,让它在木梳齿上划过,一次快些,一次慢些,产生的现象是_____,这是由于_______. 7.张平同学学了“声学”知识后做了一个如图所示的小实验.A是一根一固定桌面上的橡皮筋,另一端用细绳绕一个定滑轮连着一个小盘B,在小盘中逐渐地增加小石子或硬币,就能利用竹片在橡皮筋上弹出不同的声音.解释:(1)这些声音主要区别是______不同;(2)声音有这些区别的原因是____________. 8.乐音的三要素是:音调、________和音色. 9.声源振动的频率越大,音调越________,声源振动的振幅越大,离声源的距离越近,响度越________. 10.男生说话粗犷,而女生讲话较尖细,这是因为他们说话的________不同,其原因是男女同学的________不同.

声音的特性 (6)

第二节声音的特性 一、教学目标 (一)知识与技能 1.知道音调、响度和音色是声音的三个特征。 2.知道音调的高低是由物体的振动频率决定的;响度的大小跟物体振动的振幅有关;不同物体发出的声音的音色不同。 (二)过程与方法 通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”,进一步了解学习物理学研究问题的方法。 (三)情感、态度、价值观 通过体会自然界中丰富多彩的发生现象,更加热爱世界,热爱科学,热爱生活。 二、重难点 1、重点 (1)让学生在探究中体会和理解音调、响度和音色。 (2)通过实验探究音调、响度与什么因素有关。 2、难点 音调和响度的区分。音调的高低是由物体振动频率决定的,响度的大小跟物体振动的振幅和离发声体的远近有关。 三、教学准备 师:收录机、乐器(电子琴、小鼓等)、钢尺、发音齿轮、音叉、示波器、乒乓球、收音机及喇叭 生:自带器具(如梳子、塑料硬片、钢尺、塑料尺等)、音叉 四、教学步骤

(一)引入新课 (二)讲授新课1、音调:

(3)引导学生进行小组实验,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。注意使钢尺的振动幅度大致相同。 分析和论证:比较两种情况下钢尺的快慢和发声的音调的关系。 引导学生观察分析:钢尺伸出桌面边缘的长度长时,钢尺振动的慢,发出声音的音调低;钢尺伸出桌面边缘的长度短时,钢尺振动的快,发出的音调高。 3.教师演示:齿轮发声实验 用硬纸片敲打齿数不同的齿轮,使硬纸片振动发声。让学生注意观察,硬片接触不同齿数的齿轮时,发出的声音的高低有何不同,哪个高?哪个低? 引导学生分析:硬纸片接触齿数多的齿轮时,振动快,发出的音调高;接触齿数少的齿轮时,硬纸片振动慢,发出的音调低。 4.学习频率的概念并总结:发声体振动的快慢是一个很重要的物理量,它决定着音调的高低。“物理学中把物体每秒内振动的次数叫做频率,用频率来描述物体振动的快慢,频率的单位为赫兹,简称赫,符号为Hz”。 由演示实验可知:音调由发声体振动的频率决定,频率越大,音调越高;频率越小,音调越低。 教师板书结论并多媒体演示声音的波形图。 5.超声波和次声波 人能感受的声音频率是有一定的范围的。大多数人能够听到的频率范围在20Hz到20000Hz之间。人们把高于20000Hz的声音叫做超声波;人们把低于 (3)通过观察比较、分析得出结论:认识到音调高低与物体振动快慢有关。 3.学生观察实验,并思考。 分析比较,再次认识到音调高低与物体振动快慢有关。 4.听讲,理解频率的意义、单位及单位的符号;总结并识记音调和频率的关系。 5.听讲,了解超声波和次声波的概念。

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