【配套K12】中考物理基础篇第2讲简单声现象附强化训练题

最新K12教育 教案试题 第2讲 简单声现象

2.1 学习提要 2.1.1 声音的产生 声音是由物怅的振动产生的，各种振动着的发声物体郁叫做声源。固体、液体、气体的振动都可以发出声音，成为声源。声音从声源处传播到耳中，引起鼓膜振动，我们就听到了声音。

2.1.2 声音的传播 发声体的振动在空气中是怎样传播的呢？我们不妨先看一下这种现象，如图2 _ 1所示。 水平悬挂的长弹簧，原先每一圈弹簧的间距是相等的，当推动它的右端后，可以见到弹簧每一圈的间距发生了变化，弹簧中出现的疏密相间的形状会从右端逐渐传向左端，我们看见的是弹簧形成的疏密。当发声物体振动时，附近的空气分子就会形成像弹簧中一样的疏密。这些疏密相间的形状.向四面八方传播开去就形成了声波，如图2-2所示，是用橡皮锤击打音叉，音叉推动周围的空气形成声波过程的示意图。但要注意在声音的传播过程中，传播的尽是疏密相间的形状和能量，振动的空气分子并没有随声波向前移动。

图2-1 图2-2 图2-3

声音的传播需要物质(介质）,在没有传声物质的空间（真空）中是无法传播的。如图2 - 3 为真空铃实验装置，当接通电源可清楚地听到铃声。在用抽气机抽出玻璃罩里面空气的过 程中，可以发现里面闹钟发出的声音越来越小。当玻璃罩里面的空气被抽光时，声音就无法传播出来了。停止抽气，并让空气重新进人玻璃钟罩内，铃声将会重新出现。这一实验研究说明声音无法在真空中传播，声音的传播依赖于介质。 最新K12教育 教案试题 声音的传播需要时间，在不同的介质中声速不同，如表2-1所示。一般情况下，v固体>v液体>v气体。声速还跟介质的温度有关。如:15℃时空气中的声速为340m/s，气温每升高1℃， 声音在空气中传播的速度就增加0.6 m/s。

表2-1 不同介质中声音的传播速度

声音在传播过程中遇到障碍物，会发生以下情况：一部分声音在障碍物表面反射,出现回声现象，它符合光的反射定律。人耳能分辨出两次声音的时间间隔一般为0.1s以上,所以与 原声到达人耳的时间差大于0.1s如人就觉得有回音。例如北京天坛回音壁先滑圆型墙壁能使 声音发主多次反射，这样就能听到另一端人的讲话声。另一部分会绕过障碍物,我们能隔墙听到相邻房间中的声音就是这种情况。

2.1.3 声音的种类 使人感到愉快的声音为乐音，它是声源有规律振动时产生的，如钢琴、胡琴等乐器在演奏乐曲时发出的声音就是乐音；令人厌烦的声音为噪声，一般桌由声源的无规律振动产生的，如汽车嘞叭声、机器的轰鸣声等。

减弱噪声的措施有三种：①削弱声源。例如在噪声源处装上吸收噪声的仪器(消声器）等。②在传播过程中隔声、吸声。例如在高等级公路两侧装上隔音板使噪声被反射，或种植—定宽度的林带使噪声被吸收等。③在接收处减弱噪声。如在人耳处戴上耳塞，或在耳中塞—小团棉花等。

2.1.4 声音的三个特征 1.音调 声音有高有低，通常所说的声音高低，就是指音调的高低。例如:钢琴右边琴键弹出的音 调就比左边琴键弹出的音调高吼叫声的音调比鸟鸣声的音调低。音调的高低与发声体振动的快慢有

物 质 声音的传播速度(m/s) 与空气中声速的比较 空气（15℃） 340 1.0 倍 水 1500 4.4倍 木材(松树） 3300 9.7倍 铁、玻璃 5000 14.7 倍 最新K12教育

教案试题 关，在物理学中把物体每秒钟振动的次数称为频率。频率用符号f表示，单位是赫兹，简称赫,符号是Hz。例如音叉每秒振动1 000次，可表示为f=1 000 Hz。音调是由声源的频率高低决定的，频率高，声音就尖厉，音调就高；频率低，声音就低沉，音调就低。

弦乐器的振动频率与振动部分弦的长短、粗细、松紧程度有关。弦越细、弦越短、弦越紧，频率越高，音调也越高。成年男子的音带长而厚，儿童和妇女的音带短而薄，所以成年男子的音调比儿童和妇女的低。男低音频率约为65 Hz，女高音频率约为1100 Hz，我国战国铸时期造的编钟由65个大小不同的青铜钟组成，大的钟音调低沉，小的钟音调高亢。

如图2 - 4所示，5个大小相同的瓶子中装有一些水，从左向右，瓶子里的水依次减少，为了更容.易看清楚每个瓶中的水量，可以在瓶里加人几滴墨水。然后把瓶口放在嘴边吹吹看，从左向右，注意音调的变化,结果是什么样的呢? “吹”的过程是使空气柱振动发声，从左向右，空气柱越来越长，所以在吹的过程中，声音的音调应该越来越低。.

频率超过20000Hz的声波称为超声波，频率低于20Hz的声波称为次声波，它们都超出了人耳的听觉频率范围。人耳将听不到。

2、响度 图2 - 4 声音有轻有响，细雨声须侧耳倾听，雷声震耳欲聋。物理学中把人耳感觉到的声音强弱的程度称为响度。响度又称音量或声量。

声音的响度与什么因素有关呢？响度与声源的振幅有关，振幅度越大，响度越大。此外，响度还跟距离声源的远近有美，离声源越远，声音的能量越分散，听到的声音就越轻，响度 越小。

在声学上，人通常用分贝（dB）作为单位来计量声音响度的大小。分贝数越大，表示人耳感觉到的响度越大。人们把人耳能听到的最小声音的大小定为0dB，当音量增加10dB， 声音的响度则要扩大10倍；音量增加20 dB时，声音的响度就扩大100倍。人耳是敏感的声音接收器，声音达到八九十分贝，就有可能伤害到耳朵。.

3、音色 音色（也叫音品）反映的是声音的品质。不同的物体发出的声音，音色是不同的。如两个发声体即使发出的声音音调相同，响度也相同，但人耳仍能分辨出来，就是因为它们的音色不同。例如，我们只要听讲话声，就能判断出讲话者是哪位熟人；用不同的乐器演奏同一首曲子， 能分最新K12教育 教案试题 辨得出用的是什么乐器，这些就是根据音色作出判断的。不同的乐器或发声体发出的声音是由不同频率的声音组合而成的。研究表明，频率组合情况不同，声音的音色就不同。

2.2 难点释疑 2.2.1 声音的记录 声音记录技术是人类文明发展史的一个重要方面，它与物理学的发展密不可分。记录声音就是把发声体的振动情况保留下来并可随时将其还原。从爱迪生的留声机到今日的CD，声音记录技术大致经历了机械时代、电磁时代和光电数字时代三个阶段的发展。

（1）机械时代（留声机） 特点：将振动直接记录在唱片上并还原出来。 （2）电磁时代（录音机） 特点：振动话筒转换成电信号录音磁头记录在磁带上放音磁头还原成电信号扬声器还原成振动。

（3）光电数字时代（CD机） 特点：振动话筒转换成电信号计算机处理芯片处理为数字信号刻录机转换成激光强弱刻录在光盘上机CD转换成数字信号计算机处理芯片还原成电信号扬声器还原成振动。

2.2.2 多普勒效应 你有没有注意到当警车迎面而来时，警笛的声调会变得越来越髙？当警车离你而去时，警笛的声调会变得越来越低？这种现象称作多普勒效应，多普勒在1842年发现了这个效应产生的原因。如果声音的来源一直在移动，声波会在声源的前方被挤压，而在声源的后面伸展开来。如果每秒钟有越来越多的声波传到你的耳朵，你就会听到比较高的音调。如果每秒钟传到你耳朵的声波越来越少，你听到的音调就比较低。

多普勒效应有着广泛的应用。例如，超声波碰到迎面而来的物体，返回时的振动次数会增加，通过测量这种变化的大小，可以推算出物体运动的速度。超声波速度测定器就是根据这一原理制成的。进一步的研究表明，一切波都能产生多普勒效应。天文学家利用光波产生的多普勒效应测天体的速度，交通瞀察利用红外线产生的多普勒效应监测汽车是否超速行驶。 最新K12教育 教案试题 2.3 例题精析 2.3.1 关于声音在介质中传播的分析和计算 例1 在一根较长的自来水管一端敲击了一下，在另一端可以听到几次声音？第一次是由什么传来的？ 【点拨】 装满水的水管传播声音有三种物质：一是管外的空气，二是管内的水，三是金属管子（自来水管）。由于这三种物质传播声音的速度均不相同，所以在另一端可以听到三次声音。 金属管子中的声音传播速度最快，人在另一端最先听到金属管子传播的声音，而空气传播声音的速度最慢，所以人最后一次听到的是空气传播的声音，中间的声音则是水传播的。 【答案】 听到三次声音。第一次是金属管传来的。 2.3.2有关光速和声速的计算

例2 如果你在看见闪电后15s才听到第一声惊雷，估算发生闪电的云层离你有多远? 有时在第一声惊雷之后，又能听到一阵隆隆的雷声，这隆隆的雷声是怎样产生的？

【点拨】 光和声波在空气中的传播速度分别近似为3×108 m/s和340 m/s，光传播的速 度远大于声音传播的速度，在估算的距离不是很大，如月球或其他星体到地球的距离时，一般可忽略光传播的时间，以看到光时刻开始计时。有些题目以回声测距离时，不要忘记声音通过的距离是来回的，间距只是路程的一半。

【解答】 估算出雷声从云层传播到人的距离为 s = vt = 340 m/s × 15 s = 5 100 m 听到的阵阵雷声是由于人周围的建筑物发生的反射引起的。 2.3.3 区分响度、音调和音色

例3 把原来每秒放映24幅的电影胶片改为每秒放映36幅，这样电影中本来是男的讲 话声，听起来好像是女的在讲话。这是为什么？

【点拨】 声音的高低叫音调，它是由物体振动的频率决定的。频率越小，音调越低；频率越大，音调越髙。男人说话时的音调较低，女人说话时的音调较高。 【答案】 电影胶片放映速度由原来的每秒放映24幅改为每秒放映36幅，放映速度改变了，引起胶片所记录的讲话声音的放音频率发生了变化，使频率为原来的3/2倍，即音调比原来变高