人教版初中物理8年级上册同步全解

目录

第一章声现象 (2)

一、声音的产生与传播 (2)

二、我们怎样听到声音 (7)

三、声音的特性 (10)

四、噪声的危害和控制 (14)

五、声的利用 (19)

第二章光现象 (26)

一、光的传播 (29)

二、光的反射 (33)

三、平面镜成像 (39)

四、光的折射 (45)

五、光的色散 (51)

六、看不见的光 (53)

第三章透镜及其应用 (63)

一、透镜 (64)

二、生活中的透镜 (71)

三、探究凸透镜成像的规律 (74)

四、眼睛和眼镜 (77)

五、显微镜和望远镜 (80)

第四章物态变化 (90)

一、温度计 (92)

二、熔化和凝固 (96)

三、汽化和液化 (101)

四、升华和凝华 (108)

第五章电流和电路 (117)

一、电荷 (118)

二、电流和电路 (123)

三、串联和并联 (130)

四、电流的强弱 (141)

五、探究串、并联电路中电流的规律 (144)

期中检测 (157)

期末检测 (165)

第一章声现象

通过实验探究，初步认识声产生和传播的条件。

了解乐音的特性。

了解现代技术中与声有关的应用。

知道防治噪声的途径。

人们接收外界信息的一个重要途径是通过声音的传播。各种声现象充满了人们的生活，而对声现象的了解也易于通过有趣的、易操作的探究活动来进行，使学生在学习知识的同时，培养他们的观察能力、初步的探究物理规律的能力，以及应用物理规律解释物理现象的能力等。从学生兴趣出发来设计教材的结构，这是把“声现象”作为本套教材第一章的初衷。

为了实现课程目标，本章教材安排了若干随堂实验探究活动，例如“探究声音是怎样产生的”“探究决定音调高低的因素”等。应该说，这些探究活动与科学家的实际探究过程有很大差距，例如，问题的提出不是由学生自主完成的，实验过程也相对很简单。这样的设计，是根据八年级学生的心理特点和认知水平决定的，应该说，学生学习本章内容时，对探究活动相当陌生，处于初级阶段。

本章内容特别注意使学生了解声音在生活、生产和社会等方面的应用和对人类生活的影响，例如“骨传导”“双耳效应”“声与信息”“噪声的危害与控制”等，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的新的课程理念。教学中还应结合本地的实际情况，加强与实际的联系，使学生加强对生活中的科学和技术理解，获得更多的实际知识，适应现代化的生活，对科学学习产生兴趣。

一、声音的产生与传播

声现象丰富多彩，能够发出声音的物体就叫做发声体。日常生活中人可以说话，发声体是声带；敲击桌子发出声响，发声体是桌子；波动琴弦发出声音，发声体是琴弦；……

一、声音的产生

将尺子的一端压在桌角，另一端探出桌外，用手波动尺子发出声音，观察可以发现刻度尺在振动；将手放在声带所在位置上说话，手会感到声带的振动；……这些现象都可以说明一切发声体都在振动。

但是有一些发声体的振动我们很难用肉眼观察到，这就需要用到物理学的“转换法”。例如，将小球放在桌面上，敲击桌子可以看到小球振动；将正在发声的音叉接触水面，可以看到音叉激起水花；将一盆水放在正在发声的音响旁，水面出现了波纹；……这里分别将桌面的振动转换成小球的跳动、将音叉的振动转换成激起的水花、将音箱的振动转换成水波纹。小球、水都可以将无法观察的振动直观的表现出来，这就是“转换法”。“转换法”在今后的

学习中会经常应用到。

“既然一切发声体都在振动，如果将这种振动记录下来，然后让发声体按照这一记录振动，不就可以发出声音来吗？”这一问题是伟大的发明家爱迪生在发明留声机之前的一个问题，这个问题就应用到了物理学中的另外一种研究问题的方法——“逆向思考法”。这种方法的应用是很多物理规律被发现的引子。将一个问题倒过来去想，或者转变到另外一个角度去思考，会给我们一些新的启示，这种研究问题的方法也导致很多发明的出现，刚才所说的留声机就是其中之一，今后我们学习的手电筒的反光罩、发电机等都是在这种研究方法的指引之下出现的。

二、声音的传播

发声体可以发出声音，那么声音又是靠什么传播到远处的呢？我们可以做几个实验来看一下：

1. 将你的耳朵紧贴桌面上，让另一个同学用力跺脚，你听到了什么？

2. 利用塑料袋将正在发声的收音机密封后放入水中，然后将你的耳朵放入水中，你听到了什么？

在实验中，虽然隔着一张桌子，你仍然可以听到跺脚声，虽然隔着水，我们仍然可以听到收音机的声音，这些能够说明什么呢？——固体和液体可以传播声音。

我们把桌子、水这些能够传播声音的载体称之为介质，也就是说声音可以依靠固体和液体作为介质进行传播。

再来想一个问题：我们打开录音机，你可以听到音乐声，但是我们和录音机之间并没有液体和固体，此时又是什么物质作为介质传播的声音呢？——当然是气体。

由此，我们可以看出声音可以依靠固体、液体、气体作为介质进行传播。

学习到此处，你能否运用刚刚学到的“逆向思考法”提出一个可以研究的问题呢？对于这个问题，我们又应当如何进行探究呢？

运用“逆向思考法”我们可以提住这样一个问题：“如果没有固体、没有液体、没有气体，声音能否传到远处呢？”物理学中把：“没有固体、没有液体、没有气体”的环境称为“真空”，这个问题就可以简化为：“真空能否传声”。

我们可以将正在响着的闹铃放在玻璃罩内，逐渐抽出其中的空气，然后听一下声音的变化。此时我们会听到闹铃的声音逐渐减小，当罩内形成真空时，声音就没有了。从这一实验中我们就可以看到：“真空不能传声”。

三、声速

同学们都有这样的生活经验：雷雨天时，我们总是先看到闪电后听到雷声。这一自然现象告诉我们：声音的传播需要时间，也就是说声音的传播有自己的速度。科学研究及生活经验表明，声音在不同温度、不同物质中的传播速度是不同的，一般来说，声音在固体中的传播速度最快，在气体中的传播速度最慢。其中声音在15℃的空气中的传播速度是340m/s。

1. 关于声音的产生，下列说法中正确的是：

A. 只有气体振动才能产生声音

B. 只有液体振动才能产生声音

C. 只有固体振动才能产生声音

D. 气体、液体、固体振动都能产生声音

答案：一切发生体都在振动，无论它们是固体、液体还是气体。因此应当选择D。

2. 小明说：“我用力跺脚，大地发出声音，但是大地并没有振动。这就说明发声体不振动同样可以发出声音。”这一说法对吗？

答案：这一说法不对。用力跺脚时大地同样振动，但这种振动我们无法直观观察，必须利用转换法：在地面上放一盆水，然后跺脚，你就会发现水面有波纹产生，这就说明大地同样在振动。

1. 关于声音的传播，不正确的是：

A. 学生听到的讲课声是靠空气传播的

B. 声音在固体、液体中比在空气中传播的慢

C. “土电话”是靠固体传声

D. 真空不能传声

2. 宇航员在太空中可以通过什么方式进行交流？

1. 一切声源（发声的物体）都在 ( )〖本题考查声音的产生〗

A.振动

B.运动

C.静止不动

2. 有一山峡宽1200米, 两旁都是竖直徒壁, 有一人在山峡内放一枪, 头两次回声间隔5秒, 则人离两壁的距离是(设声速v＝340米／秒) ( )〖本题考查声速〗

A. 1025米, 175米

B. 600米, 600米

C. 1000米, 200米

D. 850米, 350米

3. 有人用木槌击鼓, 人耳听到的鼓声是靠________传播的. ________不能传声. 〖本题考查声音的传播〗

A.空气

B.真空

C.鼓皮

D.木头

4. 小平在高处用望远镜眺望，他看到了远处有一位铁匠在工作．若铁匠以每秒一次的节奏锻打铁块，在他看到铁匠最后一次锻打铁块的同时听到了打击声，随后还听到了两次打击声．则铁匠与小平的距离约是 ( )〖本题考查声速〗

A．240m B．480m C．680m D．1020m

5. 拿两只相同的玻璃杯, 一只装水, 一只是空的, 用一把小勺敲击它们, 哪个发声时, 空气柱振动的频率小. ( )〖本题考查声音的产生〗

A.空杯

B.盛水杯

C.一样

D.无法比较

声音的初步知识

了解声音是由物体的振动产生的；知道声音的传播需要媒质。

【仪器和器材】

空玻璃瓶，废钢锯条，带橡胶塞的广口瓶，细金属丝，铁片，纸，火柴，杯子2个，水，琴弦（或细铜丝）。

【实验方法】

一、声音由物体振动产生

1．把空玻璃瓶口放在嘴边，对着瓶口用力吹气，有什么现象发生？它说明了什么？（振动的气体能发出声音）。

2．一个杯子内盛半杯水，用另一个杯子向这个杯子内倒水，有什么现象产生，它说明了什么？（振动的液体能发出哗哗的声音）。

3．把琴弦（或细钢丝）绷紧，用手指在琴弦中间一弹，有什么现象产生？（振动的琴弦发出声音）。

综上所述，声音是怎样产生的？

4．把废钢锯条一端压在左手指下（或实验桌的抽屉缝里）伸出来的部分要长一些，用右手指拨动锯条，让锯条弯厉害些（但防止折断），松开手后，锯条即振动起来，发出较强的声音，并持续较长时间。如果轻轻拨动一下，锯条来回振动不很大，声音小得多了。

上述实验说明了什么？（声音是由物体的振动产生的。振动幅度大，声音响；振动幅度小，声音弱。）

二、声音的传播需要媒质

1．在广口瓶的橡胶塞中央穿一根细金属丝，金属下端挂两片小铁片。将橡胶塞塞在广口瓶口，使铁片悬在瓶中。

2．用手握住瓶子摇动，能看见小铁片在相互撞击并能听见撞击声。

3．取下橡胶塞，点燃一些小纸片，放到瓶子里趁着火还没熄灭时赶快把塞子塞紧。等火熄灭后，再摇动瓶子，仔细听，铁片响声比原来小得多。

在这个实验中，由于纸的燃体。瓶里的空气受热膨胀溢出一部分，空气减少了，声音的传播受到了影响。它表明，声音只有通过某种物质才能传播出去，这种传播声音的物质就叫煤质，也叫介质。空气是一种最常见的传播声音的介质。

【注意事项】

1．为防止漏气，瓶塞穿金属丝处最好用熔化的蜡封严，橡胶瓶塞周围涂一层凡士林。

2．如果有抽气机，声音的传播需要煤质的实验也可以这样做：在橡胶瓶塞上打一孔插入一细玻璃管，将瓶塞塞紧，用橡皮管将玻璃管与抽气机抽气口连接。实验时一个人摇动抽气机抽气，一人摇动瓶子听声音。会听见声音逐渐减弱，最后消失。

【参考资料】

声音的反射和吸收：先用硬纸卷成一个圆筒（约30厘米长），圆筒的上下底面应平整。在圆筒的底部铺一块泡沫塑料（也可以用海绵或棉花），上面放一块秒表或机械手表（秒表不与纸筒接触），耳朵在距纸筒上端约40－50厘米处注意听表的“嘀嗒”声，并记住声音的强弱。

然后将一块镜子或金属板放在纸筒上方，改变镜子的倾斜角度，使耳朵仍在原来位置，就能比较清楚地听到秒表的嘀嗒声。

再把泡沫塑料换成木板、金属板，镜子换成纸板、木板，重复上述实验，听一下“嘀嗒”声的强弱。

实验结果表明：松软多孔的物质对声音的吸收特别强，表面光滑的坚硬物体对声音的吸收弱而反射较强。

【思考题】

1．把锣敲响，再用手去摸锣面，有什么感觉？用力按住锣面后会怎样？

答案：就会感到锣面在振动。用力按住锣面后锣面不振动，锣声消失。

2．在鼓面上放些砂粒，鼓敲响时会看见什么现象；

答案：砂粒由于鼓面的振动跳起来。

二、我们怎样听到声音

关于人耳的构造我们在生物课中已经学习过，这里不再详细说明。

但是人能够分辨的声音间隔是0.1秒，也就是说只有两个声音间隔0.1秒以上时人才能够分辨出两个声音，否则我们听到的声音只是一个加强的声音。

此外由于声音可以通过固体进行传播，因此说通过人的头骨、颌骨也能将声音传播到听觉神经，引起听觉。科学家把声音的这种传导方式叫做骨传导。对于一些听觉有障碍，但是听觉神经并未损伤的人士而言就可以通过骨传导来听声音。据说，音乐家贝多芬耳聋后就是用牙咬住木棒的一端，另一端顶在钢琴上来听自己演奏的琴声，从而继续进行创作的。

1. 敲击空钢管的一端，在另一端可以听到几声敲击声？说明你的理由。

答案：本题看似简单，但是并不简单。想要将本题答对必须对题目具体进行分析。首先，题目中只交代敲击一根钢管，并未表明敲击一根多长的钢管。如果钢管比较短的话，由于钢管中传播的声音与空气中传播的声音间隔不到0.1秒，人无法进行分辨，因此只能听到一声敲击声。但是如果钢管足够长的话，就能够听到两声敲击声，第一声是由钢管中传来的，第二声是由空气传来的。

阅读与探究

小华在家中听音响时，忽然想到课本上说声音能使空气形成疏密相间的波动并以此将声音传到远方。小华想：“声音的这种波动我为什么看不见？这种说法到底对不对呢？”

小华想了一会儿，起身找来一个小碟、一段铁丝和一勺洗衣粉。小华将洗衣粉倒入碟子中，加水溶解；然后将铁丝弯成一个带把的铁圈，将铁圈放在水中，使铁圈附上一层薄膜。小华将铁圈放在音响的喇叭前，打开音箱。这时，他发现，薄膜随着声音不断的变化。

小华对实验进行了分析，获得了结论。

请你回答以下问题：

1. 小华通过实验可以获得什么样的结论？

2. 小华的研究大致上经历了什么样的探究过程？

3. 小华在实验的过程中成功运用了什么物理学的探究方法？

1. 演奏小提琴时，琴弦在____；打鼓时，____在振动；敲击一下瓷碗边缘后听到的声音是由______振动发出的。〖本题考查声音的产生〗

2. 将手表放在枕头下面，能够清楚地听到手表的“嘀嗒”声，这表明_____________。〖本题考查声音的传播〗

3. 声音在水、空气和玻璃中的传播速度由快到慢依次排列是____、____、____。〖本

题考查声音的传播〗

4. 声音在15℃的空气中的传播速度是__________。〖本题考查声速〗

5. 蛇是没有耳朵的。但是蛇可以将脑袋贴在地面上，利用脑袋中的一块骨头接收到正在

接近它的动物活动时发出的声音，由此可见，蛇是利用________的方式去“倾听”敌人和猎物的。〖本题考查声音的传播〗

6. 在一座较长的铁桥的一端敲一下桥梁，在铁桥的另一端先后听到两次敲击声，第一声是通过_________传来的，第二声是通过_______传来的。〖本题考查声速〗

声音的共鸣

【目的和要求】

认识声音的共振现象──共鸣的产生条件。

【仪器和器材】

共振音叉（440赫兹音叉一对，其中一个音叉的叉股上另附金属卡子，用来改变频率），共鸣箱，音叉槌，吊在线上的轻质小球。

【实验方法】

1．取下套在叉股上的金属卡子，把两音叉分别插在共鸣箱上，使两共鸣箱的开口相对，彼此相距约50－75毫米，如图1．56－1所示。敲击其中一个音叉，几秒钟后，用手握住音叉的叉股，使它不再振动发声。这时可以听到另一个音叉在发声。拿一个用线悬吊的轻质小球跟这个音叉的叉股接触，轻质小球被弹开。表明这个音叉在振动。

2．在第一个音叉的叉股上套上金属卡子，改变这个音叉的振动频率，重做上述实验，另一个音叉就不会振动发声。

说明产生共振的条件是两个音叉的固有频率相同。

【注意事项】

1．音叉插在共鸣箱上插得越紧密，则共振现象越显著。因此，实验时要防止音叉与共鸣箱结合处松动。

2．实验前要反复校验两音叉的距离。距离过远，则音响太弱。距离过近，则显示的共鸣现象给学生留下的印象不深。

【参考资料】

1．把音叉从共鸣箱上取下来，敲击音叉，声音很小。插入共鸣箱上，敲击音叉，声音就增大。这是由于箱内空气的共鸣增大了音叉所发出的声音强度。

2．用气柱共鸣器演示空气柱的共鸣现象。如图1．56－2所示，一根直径约3厘米，长100厘米的玻璃管竖直地夹持在支架上，下端用橡皮管与蓄水器连接，组成一个连通器，在玻璃管里盛水。提高蓄水器，使玻璃管里的水面接近管口。降低蓄水器，可增加玻璃管里空气柱的长度。将振动着的音叉放在玻璃管口的正上方。慢慢降低蓄水器，当水面降到某一位置时（波长的1／4），就听到很响亮的声音（气柱的第一个共鸣点）；继续降低蓄水器，当水面降到另一位置时（波长1／4的3倍），又会听到一次响亮的声音（比上次弱些）（气柱的第二个共鸣点）。

3．实验方法1中如果没有叉股上的金属卡子，可在叉股上套一段橡皮管或贴上纸片、胶布，同样能改变音叉的固有频率。

4．用赫姆霍兹共鸣器演示：赫姆霍兹共鸣器是用黄铜铸成的，内部是一个空腔，两端有粗细两个孔。粗孔是用来接收传来的声波，细孔供监听用。手握共鸣器，将小孔贴近耳边，如图1．56－3所示。如果声音中有接近共鸣器固有频率的声音，共鸣器将共鸣。

三、声音的特性

在声音的产生与传播中，我们已经了解到一切发声体都在振动，那么振动又有什么规律呢？任何物体的振动都有一个相对平衡的位置，振动时物体会在平衡位置附近往返运动。有的偏离平衡位置较远，振动幅度大，有的偏离平衡位置较近，振动幅度小；有的振动的快，有的振动得慢。物理学中用振幅来描述物体振动的幅度，用频率来描述物体振动的快慢。而频率就表示物体每秒钟振动的次数，单位用赫兹（Hz）来表示，如果一个物体在1s内振动的次数是100次，那么它的振动频率就是100Hz。下面是一个物体的振动波形图：

OM是振动的平衡位置，oa是振幅，A是波峰，B是波谷，OC是一个振动周期，也就是说物体完成了一次振动。

学习完有关于振动的一些术语，我们对声音的一些特性进行相关的研究。

首先，我们有一句俗语，称之为“闻其声知其人”，这句话的意思是指能够通过一个人的声音来分辨这个人到底是谁。换句话说，如果我们将眼睛蒙上，请任何一个你所熟悉的同学在你旁边说话，你会很快的分辨出这人到底是谁。这是为什么呢？其实每个人的声音都有自己的特征，其它发声体也都有这一特点，例如用不同的乐器演奏同一首乐曲、用同样的力气去敲击桌子和铁片，我们都能够清楚地进行分辨……这些都能够表明不同发声体由于材料、结构不同，会发出不同特征的声音，我们把声音的这一特征称之为音色。

那么，如果我们取相同的物体，让他们发声，此时发出的声音一样吗？其实我们动手实践一下你就会发现：即使是同一个物体所发出声音的特征也不相同。

用不同大小的力拨动钢尺，钢尺所发出声音大小不同；用不同大小的力拨动橡皮筋，橡皮筋所发出声音的大小也不相同。而用力大时，发声体的振幅就大。可见声音的大小与振幅的大小有关，物体的振幅越大，所发出的声音越大。我们把声音的大小称之为响度。也就是说，响度与物体的振幅有关，物体的振幅越大，声音的响度就越大。请你设计实验进行验证：用力敲击鼓面，发出响度较大的声音，此时鼓面的振动幅度会变大。这个实验的进行又要用到“转换法”。将一个小球放在鼓面上，轻轻敲击鼓面，看看小球振动情况，然后重敲鼓面，看看小球振动情况，会发现重敲时小球的振动变剧烈。这就说明了用力敲击鼓面，发出响度较大的声音，此时鼓面的振动幅度会变大。

我们再次拿出橡皮筋，这次需要将橡皮筋不断张紧，此时用同样大小的力拨动松紧程度不同的橡皮筋，你听到声音有什么不同了吗？此时声音的音调发生了变化，张紧时音调高。观察张紧时的皮筋振动时与比较松时的振动情况，你发现了什么？皮筋的振动快慢不同，张紧时振动的快，松时振动得慢。而我们把振动的快慢用频率来表示。也就是说，发声体所发出声音的高低与振动频率有关，频率越大，所发出声音的音调越高。

但是，并不是所有的声人们都能够听得到。人的耳朵有一定的听觉范围，能够听到的声音是20——20000Hz，高于或低于这个频率的声音，人们都听不到。我们把高于20000Hz 的声音称之为超声波，蝙蝠所发出的声音就是超声波。我们把低于20Hz的声音称之为次声波，地震、火山喷发、台风等大自然的活动都能够发出次声波。任何动物能够感受声的频率范围不同，像狗的听觉范围在15——50000Hz之间，因此在很多时候你认为没有声音，而

狗却会表现得十分警觉。在地理课中我们曾经学过地震前会发生“鸡飞狗吠猫上墙，老鼠搬家蛇出动”的异相，其实就是动物感知地壳活动所产生的次声波的一种表现。

物理学中把声音的音调、响度和音色称之为声音的特性。不同特性的声音在专门展示声波波形的仪器——示波器上的形状各不相同，如图所示：

甲

丙

甲的响度小于乙的响度，但是甲乙的音调相同；甲的音调低于丙的音调，但是响度相同。 不同发声体所发出声的波形图如下图所示：

其实，声音是多种多样的，许多声音悠扬悦耳，听到让人感到十分舒服，像许多的乐曲、歌声，这样的声音我们称之为乐音，从上面的波形图当中我们也可以看到，乐音的波形是十分规则的。

下列说法中不正确的是：

A. 当响度不变时，研究音调与频率的关系，应用了控制变量法

B. 利用小球被音叉弹开的程度研究响度与振幅的关系，应用了转换法

C. 利用示波器显示波形的方法来研究声音，应用了模型法

D. 类比水波研究声波，应用了类比法

答案：C （提示：利用示波器显示波形的方法来研究声音采用的是转换法）

物理之美，无处不在。下面是一首诗，通过这首诗可以联想到许多有关于声现象的物理知识，请你从声音这一角度谈谈这首诗中所体现的物理原理。（不少于2条）

枫桥夜泊

——唐 张继

月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。

姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。

1. 星期天，小明正在家中完成作业，突然听到窗外有鼓号声，打开窗户一看，原来是对面有一家酒店正在举行开业典礼。请你回答下列问题：〖本题考查声音的产生、传播、特性及声速〗

（1）鼓声是通过____介质传播到小明的耳朵里的。

（2）小明看到敲鼓者的动作与听到的鼓声不和谐，这是由于_____________.

（3）如果敲鼓者的动作与鼓声相差0.2S。那么酒店大约距离小明家多远？

（4）鼓声是由_________的振动发生的。请你设计实验证明鼓面在振动。

（5）酒店老板想要让鼓声更大一些，场面更热闹一些，鼓手应当如何去做？为什么？

2. 人们在挑选瓷器时，总是要轻轻地敲敲听听，以此来判断瓷器的好坏.这是利用声音的哪个特性来分辨的？〖本题考查声音的音调〗

3．你观察过演奏家们调弦的过程吗？比如说小提琴、大提琴或吉他、二胡等.调节琴上部的旋钮时，弦的调子就会变化.最终，弦上的张力恰好使琴弦发出音调正确的声音.可见，弦乐器发出声音的音调跟弦张紧的程度有关.请你设计一个实验，探究弦音音调的高低与弦的张力之间有怎样的关系（定性关系）。〖本题考查声音的音调〗

音调和响度

【目的和要求】

了解音调高低与声源振动频率的关系和响度大小与声源振幅的关系。

【仪器和器材】

发音齿轮（齿数为40、50、60、80），转台，硬纸片，音叉（附共鸣箱），音叉槌，吊在支架上的轻质小球。

【实验方法】

1．音调与频率的关系

把发音齿轮固定在转台上，摇动转台，使齿轮匀速转动。再拿一块硬纸片接触其中一个齿轮的锯齿，如图1．55－1所示。纸片就振动起来，发出声音。改变转台的转速，可以听到纸片发出的声音音调也随着改变。转速越大，音调越高。

保持齿轮的转速不变，用硬纸片接触不同的齿轮，纸片就发出不同音调的声音。齿轮的齿数越多，硬纸片和它接触时发出声音的音调就越高。

实验表明：声音的音调是由声源振动的频率决定的。频率越大，音调越高；频率越小，音调越低。

2．响度与振幅的关系

将音叉插在共鸣箱上，将吊在支架上的轻质小球贴近音叉的一叉股。用音叉槌轻敲一下音叉，小球被推开的幅度不大，音叉发出的声音响度小；重敲一下音叉，小球被推开的幅度增大，音叉发出的声音响度增大。表明声源振动的振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。

【注意事项】

发音齿轮轴上的螺帽必须拧紧，以防齿轮打滑，影响实验效果或被甩出伤人、损坏齿轮。【参考资料】

1．音调与频率的关系，还可用验音盘（图1．55－2甲）来演示。把验音盘固定在转台的轴上，用橡皮管把吹气管和皮唧连接起来，并把吹气嘴固定在支架上，对准某一列小孔（图1．55－2乙）。转动转台，使验音盘匀速转动，然后踏动皮唧，用吹气嘴对准验音盘上的小孔吹气（用口吹也可以），空气柱振动发声。把吹气嘴从验音盘边缘向中心移动（不用最里面一列不均匀小孔），保持转速不变，得出音调与频率的关系。

2．音调与频率的关系，还可用两个频率不同的音叉直接演示。办法是在每个音叉的叉股上固定—根细钢针，另备一块被烟熏黑的玻璃板。用音叉槌敲击音叉，使两音叉振动发声，并同时匀速地在玻璃板上移动。移动时必须注意要使两音叉的钢针尖恰好与玻璃板接触，在玻璃板上得到如图1．55－3所示的两条曲线。比较两条曲线，得出频率与音调的关系。

3．用上述的一个音叉和熏黑的玻璃板，在音叉槌轻击和重击两种情况下，在玻璃板上得到如图1．55－4所示的两条曲线。比较两条曲线，得出响度与振幅的关系。

四、噪声的危害和控制

1. 什么样的声音才能称为噪声？

物理学中把发声体的无规则振动所发出的声音称之为噪声，从波形图中来看，噪声的波形是杂乱无章的。但是从环境保护的角度来讲，噪声的定义更加的广泛。从环境保护的角度讲，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音都属于噪声。从这个意义上来讲，我们生活中的噪声来源是非常广泛的：街道上汽车跑过的声音、自习课上的说话声、街边音像店中所放的音乐声等都可以认为是噪声。长期处于噪声的环境中，人们会感到心烦意乱、精神不畅，严重的可以损伤心血管、神经系统等，甚至诱发心脑血管疾病。现今社会，噪声已经成为严重影响我们生活和身体健康的重要污染之一。

2. 声音的大小如何去衡量？

上一节我们学习过：声音的大小就是响度，响度是用分贝来作为计量单位的。分贝用符号dB来表示。0dB是人们能够听到的最微弱的声音；30dB——40dB是较为安静的环境，在这一环境中人们可以正常的办公、休息；当声音的响度达到70dB时就会影响到人们的工作效率，我们下课时大声说话时的音量就已经达到这一程度；长期处于90dB的坏境中，人的听力就会受到严重干扰，引起听力减退、头疼等不适反应，高峰时马路上噪声就在90dB 左右；当人突然处于150dB的环境中，双耳就会丧失听力。环境保护组织对于声音的强弱有这样的规定：为了保护听力，声音不应超过90dB；要保证正常的学习和生活，应当让声音在70dB以下；要保证正常的休息和睡眠，声音就不应当超过50dB。然而在家用电器日益普遍的现代化社会中，我们已经很难找到安静的环境，调查显示现在家庭中的电视机、风扇、电脑、洗衣机正常使用时所产生的噪声可达到50至70分贝，电冰箱为34至45分贝，也就是说噪声污染已经成为影响人们身体健康和生活质量的严重问题。

3. 什么情况下乐音也会变成噪声？

从前两个问题的回答中我们已经很容易回答这个问题。只要发出的乐音影响到他人的工作、学习、生活，那么这种乐音就属于噪声范畴。像音像店中招揽顾客所放的音乐，就是噪声。

4. 对于噪声应当如何进行有效的治理？

面对如此严重的噪声污染，如何减小噪声的危害，控制噪声成为马上要解决的问题。

要控制噪声就应当了解从声音的产生到引起听觉的过程，在“我们是如何听到声音”一

节中，我们了解到：声源振动产生了声音，然后通过各种介质（气体、液体、固体）进行传播，最后通过耳道引起鼓膜振动，我们就听到了声音。由此我们可以看出控制噪声也应当从三方面入手：防止噪声产生（声源处）、阻断它的传播（传播途径）、防止它进入耳朵（入耳处）。

现在我们的机动车生产厂家在车的排气管上安装消声器、许多的机器都装有防震底座等，这都是从声源入手进行防治的有效方法；城市道路两旁和高速公路两旁都安装有隔声板，城市提倡多种树，这些都是从传播途径中进行控制；纺织工厂的工人戴耳塞进行工作这就是从入耳处减小噪声。这些方法要根据不同的情况进行有效的选择，有时可以数种方法并用。

现在的城市已经非常注意噪声扰民问题，很多城市已经出台了有关于夜晚施工的规定、有关于学校周边噪声管理规定等都对噪声进行了有效的控制。

5. 噪声只有害而没有益处吗？

当然噪声并非有百害而无一利。通过科学家的研究噪声不仅会对人产生不适的感觉，对其他的动植物同样会产生干扰，因此科学家有效的利用噪声进行田间除草、谷仓驱虫，取得了良好的效果。

1. 小华在家练习小提琴，邻居张奶奶认为琴声十分悠扬悦耳，是乐音；而邻居明明却认为小提琴声影响到了他的学习，是一种噪声。他们谁的说法准确？为什么？

答案：其实两个人的说法都是准确的。从物理学的角度讲，悠扬悦耳，振动波形十分规则的声音就是乐音，小提琴的声音是符合这一要求的，因此就是乐音。但是，从环境保护的角度讲，只要声音妨碍人们正常休息、学习和工作都属于噪声，小提琴声尽管十分悦耳，但是已经严重影响到明明的学习，对明明而言这就是噪声。从这一道题中我们可以看出：从环保角度讲，乐音也有可能转变成噪声，因此提醒每一个同学在平时听音乐、看电视时，注意调节音量的大小，不要影响到其他人的工作。

2. 小红在用洗衣机洗衣服时没放平就开动了洗衣机，洗衣机机身振动发出很大的声音，小红迅速用棉花将自己的耳朵塞上，她的做法对吗？如果不对应当怎样去做？

答案：这种做法明显是不对的，尽管将自己的耳朵塞上之后自己听不到噪声，但是洗衣机仍然在振动发出很大声音，这个声音还是会影响到其他人，对他人造成影响。因此小红应当迅速关闭洗衣机，让它停止工作，然后将洗衣机放平后再进行洗衣就可以了。

3. 声音在日常生活中有什么应用呢？

答案：手敲击一下西瓜，我们可以分辨西瓜熟不熟；通过听诊器，医生可以了解病人心、肺的工作情况；有经验的铁路师傅通过敲击铁轨和车轮就可以分辨是否有螺丝松动；……这些都是我们通过声音来获取信息的实例。其他生物也可以利用声音获取信息，例如生物课中我们学习过的蝙蝠，它在飞行时发出的超声波，超声波碰到障碍物时反射回来，蝙蝠就可以通过回声的方位和时间来判断出目标的距离和大小，蝙蝠的这种方式被生物学家形象地称之为“回声定位”。模拟蝙蝠的回声定位的原理，科学家发明了声纳，利用声纳系统来测定海洋的深度，渔民也可以通过声纳系统获知鱼群的信息。利用声音还可以进行诊病，中医中“望、闻、问、切”中的“闻”就是指的利用听来诊病。现代医学中的“B超”也是利用超声波检查的常用手段之一。

声除了能够传递信息之外，还可以传递能量。我们一起来做一个简单的实验：拿一张纸放到你的面前，对着纸大声说话，你有什么发现？——纸在振动。这就说明了声波可以传递能量。我们将一些小物体放在水中，然后将超声波穿过液体，并引起激烈的振动，这种振动就可以将物体上的污垢敲击下来而不会对物体表面造成损坏。利用这种方法，我们可以清洗

一些精密仪器。外科医生也利用超声波的这种能量经人体内的结石击碎，使结石顺利排出体外而不对身体造成伤害。

超声波有什么应用？

摩托车加上消音器是在_________________处减弱噪声；把门窗关上，是在______________处减弱噪声；"掩耳盗铃"是在___________处减弱噪声。〖本题考查噪声〗

噪声危害与控制进展述评

摘要：环境噪声主要来源于厂矿内部向外辐射的工业噪声以及交通噪声﹑建筑施工噪声和生活噪声等。由厂矿内部向外辐射引起扰民的工业噪声，占相当大的比例。因此常常有这样一种情况，把厂矿内的噪声治理好了，噪声对职工的职业危害问题解决了。同时噪声引起的扰民问题也解决了。80年代至90年代以来，环境噪声问题，在国内一直受到更多的注意。由于控制环境噪声扰民和控制职业噪声危害所采取的技术措施——吸声﹑隔声﹑消声﹑隔振﹑阻尼等，是相通的。对噪声所采取的测量﹑分析方法（包括仪器），有相当多的部分也是可以相互借用。因此，可以这样来说，从环保角度来控制噪声，在控制技术与测试分析技术（包括仪器）所取得的成就，对职业噪声危害控制来说，是一种帮助﹔同样，从控制职业噪声危害角度出发，在控制技术以及噪声测试技术（包括仪器）所取得的成就，对环境来说，也是一种帮助。这两方面的工作有交叉。

环境噪声主要来源于厂矿内部向外辐射的工业噪声以及交通噪声﹑建筑施工噪声和生活噪声等。由厂矿内部向外辐射引起扰民的工业噪声，占相当大的比例。因此常常有这样一种情况，把厂矿内的噪声治理好了，噪声对职工的职业危害问题解决了。同时噪声引起的扰民问题也解决了。80年代至90年代以来，环境噪声问题，在国内一直受到更多的注意。由于控制环境噪声扰民和控制职业噪声危害所采取的技术措施——吸声﹑隔声﹑消声﹑隔振﹑阻尼等，是相通的。对噪声所采取的测量﹑分析方法（包括仪器），有相当多的部分也是可以相互借用。因此，可以这样来说，从环保角度来控制噪声，在控制技术与测试分析技术（包括仪器）所取得的成就，对职业噪声危害控制来说，是一种帮助﹔同样，从控制职业噪声危害角度出发，在控制技术以及噪声测试技术（包括仪器）所取得的成就，对环境来说，也是一种帮助。这两方面的工作有交叉。

噪声控制在我国已有40多年的历史。噪声危害的控制主要涉及到噪声控制技术﹑护耳器以及噪声测量仪等方面的问题。下面就这此方面的现状和进展做一些简介并略加评说。

1﹑噪声控制技术与设备

目前国内外控制噪声的工程技术措施，仍然主要是采用传统的噪声控制技术。这些技术包括吸声﹑隔声﹑消声﹑隔振与阻尼等。40多年来这些技术的开发研究与应用，在国内已取得重大进步，并已达到相当成熟的阶段。现在可以这样说，国外能解决的噪声问题，国内同样也能得到解决。国内外在这方面的技术水平大体相当。自80年代以来，噪声控制产业在国内有很大的发展，制造厂家达数百家。国外能制造的噪控产品，绝大部分国内也已能制造。各门类噪控产品，包括各类消声器﹑各类吸声构件和材料，各类隔声门窗和拼装式隔声罩（间），各类橡胶隔振器和弹簧隔振器，以及各种阻尼材料等，其品种规格目前在我国已比较齐全，可以满足需要。从声源上考虑控制噪声问题，在国内也得到重视，并已相继研制出低噪声风机﹑低噪声木工机械﹑低噪声冷却塔﹑低噪声电机等等。有源噪声控制技术的研

究在国内也获得显著的进展，虽然这方面工作目前主要仍停留在实验室阶段，但这种技术有希望在21世纪发挥重要作用，使声源控制锦上添花。

进入90年代后，特别是近些年，噪声控制技术的规范化工作以及噪控产品的系列化﹑标准化工作在国内也获得重大进展。声强测量技术在声源定位以及现场隔声测量等方面也开始得到应用，加上计算机在噪控工作应用，包括声场预测﹑噪声设备的计算机辅助设计等等，进一步推动了噪声控制工程技术向纵深方向发展。

在噪声控制工程中，要大量用到各种不同的声学材料（包括吸声材料﹑隔声材料﹑阻尼材料及其复合材料等）。当今，属于“环保”型和“安全”型的声学材料是最受欢迎的，即这种材料具有阻燃﹑防火﹑无毒无害﹑无污染的特点。我国研制成的微孔板吸声材料就是具有这些特点，在国内外备受青睐，获得较广泛的应用。

虽然我国在噪声控制技术水平上已达到相当高的水平，也能生产制造各种各样的噪控产品，但我们还看到我国噪声控制设备及其产业同国际先进水平相比，仍存在差距，主要表现为产品的加工设备简陋，工艺落后，专用加工设备缺乏，具有规模化生产能力的企业太少。噪控产品质量的自检自测能力低，这些都值得改进。

2 护耳器

在控制职业噪声危害方面，个人防护，即佩戴护耳器仍应被视为一种重要的手段。从声源上或传播路径上把噪声控制住，这固然是积极的办法，但是仍然有许许多多的场所，从经济上或技术上考虑，目前仍不可能采用声源降噪或声传播路径降噪的措施。例如，有的生产车间，机械设备或管路很多﹑很复杂，操作的工人又比较少，解决这类问题，只需对几个操作工人采取个人防护措施，既省钱又实用﹔再如目前有梭织机车间的噪声级大都在100——105dB(A)之间，噪声源很复杂，机器台数又甚多，对于这一类的噪声问题，借助于护耳器来解决要比较实际些﹔另外，还有些地方虽然在声源上或传播路径上采取了一定降噪措施，但噪声级尚未降到标准允许值以下，遗留下来的问题还须借助护耳器来解决。护耳器在控制职业噪声危害方面，目前在世界范围内仍然发挥着重要作用，使用面很广。即使在业余活动的场合，只要有强噪声存在，护耳器也可大派用场。

护耳器主要有耳塞和耳罩两种。好的护耳器应具有高的隔声值，并且佩戴舒适。我国在50年后期已开始了护耳器的研制工作。先后出现了各种形状的塑料耳塞制品﹑超细玻璃棉耳塞（经柔化处理），以及各种耳罩等等。但由于舒适性问题的原因，或认识上的原因，这些耳塞﹑耳罩始终未得到推广应用。

90年代我国出现了LR-1型慢回弹耳塞。这种新型的耳塞是以聚氨脂泡沫塑料为主要原料在特殊工艺下制成的，具有隔声值高，佩戴舒适等特点，并且使用方便，能适用于具有不同耳道大小的使用者。使用时只需用大拇指与食指缓慢地将耳塞捻成细圆柱形，将其插入耳道中，该耳塞即可在一分钟内按耳道形状膨胀，封住耳道，达到比较满意的隔声效果。这种耳塞已通过原国家劳动部组织的部级鉴定。国家科技部已发文列这“九五”期间全国重点推广应用的项目之一。该耳塞现已投入批量生产。在90年代我国还出现了质量较好的医用硅橡胶耳塞以及质量较好的耳罩等。其他不同的品种不同特点的耳塞﹑耳罩（包括有源护耳器），国内还有人正在深入研究开发之中。

应当说，目前我国已研制生产出耳塞和耳罩，基本上可以满足市场需要。可惜，护耳器的使用在我国各企业中远未受到应有的重视。许许多多的地方早就应当使用护耳器，但至今仍没有采用。加强宣传，提高对使用护耳器意义的认识，并且大力加强优质护耳器的推广应用是当前一项重要的工作。

3 噪声测量仪器

要解决好噪声问题，首先应对噪声问题进行测量﹑分析，搞清噪声的声级﹑频谱特性以及时间变化特性等。因此，噪声测量分析仪器是必不可少的。50年代噪声测量仪器主要是由电子管制成，体积较大，功能也比较简单，国内自已尚不能生产，主要靠进口。60年代半导体器件代替了电子管，仪器体积减少，品种也多了些，但国内所用的仪器也主要靠进口。从70年代起，我国已开始生产现场测试用的声级计﹑滤波器以及试验室用的测试仪器。80年代以来，特别是进入了90年代后，随着电子技术﹑数字信号处理技术以及计算机技术的发展，给噪声测量仪器带来了革命性的变化。噪声测量仪器向小型化﹑数字化﹑智能化方向大工业大迈进。国内现在已能生产这方面系列的﹑配套的产品，以满足市场需要。

现场测试用的声级计﹑积分声级计﹑频谱分析仪﹑统计分析仪等，国内现在都已有系列的产品。专门为了检测噪声暴露量，并配合贯彻“听力保护规定”（即将颁布）用的个人噪声暴露计，现也已研制成功，即将投放市场。上述这些仪器都已做到小型化﹑数字化﹑智能化。新型声学测量分析工作站国内也已出现，有了自已的产品。这种声学测量分析工作站是由数据采集﹑数字信号处理和微型计算机等部分组成的虚拟仪器系统。各种声学测量分析功能可以通过软件来实现。工作站本身具有丰富的应用软件，几乎包括所有常用的噪声测量分析功能。由于各种声学测量分析功能是通过软件来实现，因而工作站的功能可以不断扩充，只要增加一套软件，就相当增添一台或数台仪器设备。工作站的硬件大小与笔记本电脑相仿，既可以与台式计算机相连，也可以与笔计本电脑相连，在现场可以拎着走，便于现场流动使用。

我国目前生产的各类噪声测量仪器，与国际上先进的同类仪器相比，虽然在质量上尚有一定的差距，但是国内产品现都已能符合国际上或国内的有关仪器标准要求，能满足国内工作的需要在价格上却比国外的仪器要便宜的多。

五、 声的利用

1. 声与信息

（1）远处隆隆的雷声预示着一场可能的大雨；铁路工人用铁锤敲击钢轨，会从异常的声音中发现松动的螺栓；医生通过听诊器可以了解病人心、肺的工作状况；人们买陶瓷用品，习惯地用手敲一敲，再用耳朵听一听；现代住宅楼的走廊里安装了声控电灯等等，这些现象都是通过声音传递信息。

（2）蝙蝠通常只在夜间出来活动、觅食，渔民利用声纳来获得水中鱼群的位置，利用超声波可以更准确地获得人体内部疾病的信息。

由此可知，利用声音可以获得信息，利用回声可以定位。

2．声与能量

将一薄纸条直立于嘴前，对着纸讲话，可看到纸片振动，讲话声音越大，纸条摇动的幅度越大，这一现象表明声能传递能量。可应用在许多方面，如超声波清洗精细机械、除去人体内结石，次声波预报地质、气象灾害、制成次声波武器。

3. 结构表：

1. 蝙蝠采用__________的方法，可以确定目标的位置和距离，根据这一原理，科学家发明了__________，利用这一系统，人们可以探知海洋的深度．

答案：回声定位 声呐．

（蝙蝠发出超声波，根据回声到来的方位和时间确定目标的位置，这叫回声定位，科学家根据回声定位的原理发明了声呐．本题说明利用声呐可以获得信息，注意声与声音的区别，声包括超声、声音、次声等，声音是指人可能感知的那部分声．）

2. 声波能传递能量，下列不是对这一原理的应用的是（ ）

A ．医生利用超声波给病人治疗肾结石

B ．利用超声波精洗精细机械

C ．医生通过听诊器可以了解病人心肺的工作情况

D ．如把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎产生许多小雾滴，再

用小风扇把雾滴吹入室内，增加湿度．

答案：C

（声波具有能量，可以用来清洗精细机械，通过液体时，能引起液体中的小颗粒剧烈振动，听诊器实际上是减弱了声音在传播过程中的分散、增大响度．听诊器实际上是利用了声能传递信息，声能传递能量，声在传递中要消耗能量，发声体越远，响度越小，超声波的技术应用主要有清洗、粉碎、医疗、测厚、测距等等．）

3. 汽车沿平直公路匀速驶向一座高山，汽车的速度为s m /10，声速为s m /340，进行

声波传递能量：清洗精细机械、碎除体内结石、超声波加湿器 回声定位：蝙蝠辨路、雷达搜索敌机、B 超声纳：探测海洋深度、水中鱼群、发现敌方声：包括次声、声音、超声、概念广

声音：仅指人耳感觉的那部分声 声与声音不声与信息

声的

利用

途中按一次喇叭，s 2后司机听到回声，求司机按喇叭处距山脚距离是多少？

答案：m 350

（发出声到听到回声这段时间走的路程可用t v s 声=1，而汽车在这段时间走的路程可用

t v s 车=2，鸣笛处到山脚距离2

1=

s )(21s s + 21=s )(21s s +=2

1=s t s s )(21+ =21m s m s m 3502)/340/10(=?+ 此题利用回声定位要紧扣速度公式，利用线段图建立物理情景．）

1．科学工作者为了测海底某处的深度，向海底垂直发射超声波，经过s 14收到回波信号，该处海水深__________m （声音在海水中的传播速度约s m /1500），这种方法__________（填“能”或“不能”）用来测地球和月球之间的距离．

2. 简析声的用途。

1．声不仅能传递____，也能传递____.〖本题考查声与能量〗

2．超声波加湿器应用了超声波____的特点.（填“高能量”或“沿直线传播”）〖本题考查声与信息〗

北京天坛

驰名中外的北京天坛，是明清两代皇帝祈谷、祈雨、祈天的地方，其中有三处建筑有非常美妙的声音现象：回音壁、三音石、圜丘。

圜丘在天坛公园的南部，始建于明嘉靖九年(公元1530年)，是座分成三层的圆形平台，每层周边都有汉白玉栏杆，每个栏杆和栏板都有精雕细刻的云龙图案，每层平台的台面都由光滑的石板铺成．第三层台面高出地面约5m ，半径约11.5m ，中心是一块圆形大理石，俗称天心石或太极石。当你站在天心石上说话或唱歌时，你会觉得声音特别洪亮。但是站在天心石以外的人听起来，却没有这种感觉，站在天心石以外说唱，也没有这种感觉。

传说，皇帝每年都要到这里来祈祷上天，在圜丘的天心石上祷告：“苍天保佑，五谷丰登。”当他听到远比自己平时说话大得多的声音时，认为是老天爷显灵，觉得自己的虔诚感动了上天。

其实，这不过是建筑师利用声音反射造成的音响效果。圜丘第三层台面实际并不平，台面中心略高(如图)，四周微微向下倾斜。当有人在台中心喊叫一声，传向四周的声音，有一部分被四周的石栏板反射，射到稍有倾斜的台面后又反射到台中心。因为圜丘第三层半径仅11.5m ，从发声到回声返回中心仅需0.07s ，所以回声跟原来的声音混在一起，分辨不开，只觉得声音格外响亮，还使人觉得似乎有声音从地下传来。