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初中人教版第2节 声音的特性学案及答案
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这是一份初中人教版第2节 声音的特性学案及答案，文件包含22声音的特性导学案-八年级物理上册同步备课系列人教版教师版docx、22声音的特性导学案-八年级物理上册同步备课系列人教版学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共26页， 欢迎下载使用。
第2节 声音的特性 （导学案）
1. 了解声音的特性。知道声音的音调跟发声体的频率有关。知道声音的响度跟发声体的振幅有关。知道不同发声体发出声音的音色不同。
2. 通过实验，进一步了解和学习研究物理学问题的方法。
3. 通过研究现实世界中丰富多彩的发声现象，使学生更加热爱科学。
【学习重点】
声音的三种特性及其影响因素。
【学习难点】
音调和响度的区别。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 声音的高低称为音调。音调与物体振动的频率有关，物体振动得越快，发出的音调就越高；物体振动得越慢，发出的声音的音调就越低。
2．频率是表示物体振动快慢的物理量，它的单位是赫兹，符号为Hz。大多数人能够听到的声音的频率范围是20Hz到20000Hz，高于这个范围的声音叫做超声波，低于这个范围的声音叫做次声波。
3. 声音的强弱叫响度。物体的振幅越大，产生声音的响度越大。响度除跟发声体发声时的振幅有关外，还跟人距离发声体的远近有关系。
4. 音色是指声音的特色、品质。不同发声体的音色是不同的，音色取决于发声体本身的材料、 结构等因素。我们能区分不同的人或物体发出的声音，就是因为它们的音色有差别。
【合作探究】
探究一、音调
【做一做】进行下列实验，如图1所示，拿一张硬纸片在梳子上划过，一次快划，一次慢划；仔细听两次硬纸片发出的声音有什么不同？
【实验现象】当快速划过时，硬纸片发出的声音尖细；慢速划过时，硬纸片发出的声音低沉。
【想一想】牛与蚊子发出的声音有什么不同？男低音与女高音歌唱家发出的声音有什么不同？
牛发出的声音低沉，蚊子发出的声音细高。男低音低沉浑厚，女高音婉转高亢。
以上事例表明，声音有高低。
1. 音调
声音的高低叫做音调。通常女生比男生的音调高，女高音、男中音就是指音调的高低。
图1 图2
2. 探究实验——音调的高低和频率的关系
【提出问题】音调的高低与什么因素有关？
【猜想和假设】音调可能和振动的快慢有关，可能和振动的幅度有关。
【设计实验】控制变量法：控制钢尺的振动幅度不变，只改变钢尺伸出的长短（改变钢尺振动的频率）。如图2所示，将一把钢尺按紧在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时观察振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，使钢尺两次振动的幅度大致相同，再次拨动。
【进行实验】
①把钢尺紧压在桌上，使钢尺的1/4伸出桌面外，用手向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中；
②再分别把钢尺的1/2、3/4伸出桌面外，仍用同样大小的力向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中；
记录表：
振动钢尺长度
振动快慢
声音高低
钢尺长度的1/4
快
高
钢尺长度的1/2
较快
较高
钢尺长度的3/4
慢
低
【分析论证】
钢尺发声的音调高低跟钢尺振动的快慢有关：钢尺伸出的越短，振动越快，音调越高；反之，振动越慢，音调越低。
3. 频率
（1）物理意义：频率是描述物体振动快慢的物理量。
（2）定义：每秒内振动的次数叫频率。
（3）单位：赫兹（Hz）。例如物体振动的频率为100Hz，表示物体在1s内振动了100次。
【总结】影响音调高低的因素：
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。
【例题1】如图所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出约为尺长的一半，拨动钢尺，听它发出的声音，并观察它的振动情况。然后减小钢尺伸出长度约为尺长的1/4，再次实验，得到的结论是（ C ）
A. 振动快慢不变 B. 振动变慢 C. 频率变高 D. 频率变低
【解析】钢尺伸出桌面的长度越短，振动越快，频率越高，音调越高。所以选项C正确。
4. 音调的波形
将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个不同频率的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。
观察两种不同频率声音的波形有何不同？
甲 频率低 音调低
乙 频率高 音调高
【总结】通过观察示波器中的波形，我们可以清楚地看到，音调的高低与波形间的关系：
高音调的声音频率高，波形密集；低音调的声音频率低，波形较稀疏。
4. 超声波和次声波
（1）可听声：人耳感受的声音频率有一定的范围，大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz；
（2）超声波——频率高于20000Hz的声，超过人类听觉的上限；
（3）次声波——频率低于20Hz的声，低于人类听觉的下限。
图5
观看小资料——课本34页《人和一些动物的发声和听觉频率范围》，了解人和一些动物的发声和听觉频率范围。
【想想议议】请你解释为什么人们听不到蝴蝶飞过时翅膀振动发出的声音？
【解析】蝴蝶翅膀的振动频率不超过10Hz，蚊子翅膀的振动频率500~600Hz，由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳能够听到的频率范围，所以人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听频范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。
【例题2】如图1所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出约为尺长的一半，拨动钢尺，听它发出的声音，并观察它的振动情况。然后减小钢尺伸出长度约为尺长的1/4，再次实验，得到的结论是（ C ）
A．振动快慢不变 B．振动变慢 C．频率变高 D．频率变低
【解析】钢尺伸出桌面的长度越短，振动越快，频率越高，音调越高。所以选项C正确。
图1 图2
【例题3】根据图中2所给信息，判断下列说法正确的是（A ）
A．蝙蝠可以发出频率为400Hz的声音
B．人能听到蝙蝠发出的所有频率的声音
C．15Hz的声音只要振幅足够大，人耳是能听到的
D．人听觉频率范围比人发声频率范围要大
【解析】A．由图蝙蝠的发声频率为10000Hz∼120000Hz，所以蝙蝠不能发出频率为400Hz的声音，故A错误；
B．人的听觉范围为20Hz∼20000Hz，蝙蝠的发声频率为10000Hz
∼120000Hz，所以人只能听到蝙蝠发出的部分频率的声音，故B错误；
C．15Hz的声音低于人听觉的下限20Hz，由振动的频率决定，与振幅没有关系，故C错误；
D．人的发声频率为85Hz∼1100Hz，听觉范围为20Hz∼20000Hz，人听觉频率范围比人发声频率范围要大，故D正确。所以选D。
探究二、 响度
声音有音调的不同，也有强弱的不同。
1. 响度：物理学中把声音的强弱叫响度，也就是声音的大小。
2. 探究响度和振幅的关系
【提出问题】响度的大小与哪些因素有关?
【猜想假设】响度可能振动幅度有关，物体的振幅越大，产生的声音响度可能越大。。
【进行实验】
①把系好乒乓球的细线拴在铁架台上，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。
②用大小不同的力敲击音叉，使音叉发出响度不同的声音，重做上面的实验，观察乒乓球被弹开的幅度。将观察到的现象记入表格中。
乒乓球被弹开幅度
振幅大小
响度大小
大
大
大
小
小
小
【实验现象】音叉发出声音的响度小，乒乓球被弹开的幅度小，音叉振动的幅度小；音叉发出声音的响度大，乒乓球被弹开的幅度大，音叉振动的幅度大。
【实验结论】响度跟发声体振动的幅度有关，物体振动的幅度越大，产生声音的响度越大。
（1）振幅（振动的幅度）：发声体偏离原来位置的最大距离。物体的振幅越大，产生的声音响度越大。
【想一想】响度还与其它因素有关吗？请你列举一些事例。
【归纳】拿出手机听，离的近可以清楚地听见手机的声音，离得远几乎听不见。表明响度还跟离发声体的远近有关。距离越远，声音越分散，响度越小。减小声音的发散，可增大响度。生活中的喊话器、医生用的听诊器都利用了这个道理。
【总结】
（2）影响响度大小的因素：
物体的振幅越大，产生的声音响度越大。响度还跟离发声体的远近有关。距离越远，声音越分散，响度越小。
3. 响度的波形图：
【演示】将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个响度不同的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。
比较甲、乙两个发声体声音的波形可知：甲的振幅大，响度大；乙的振幅小，响度小。
4. 区分音调与响度
音调和响度是声音的两个不同的特征。响度大的声音，音调不一定高；音调高的声音，响度也不一定大。
【想想议议】蚊子的叫声与黄牛的叫声相比，哪个音调高？哪个响度大？
蚊子的叫声音调高；黄牛的叫声响度大。
【例题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 ）
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、响度大 D. 男低音比女高音音调高、响度小
【解析】题中的“男低音”和“女高音”中的“低”和“高”专指音调的高低。由此可知，男低音比女高音音调低。女高音“轻声”伴唱，“轻声”指响度不宜过大。所以A正确。
探究三、音色
【做一做】找几名同学站在你看不见处念一首诗，每人读一句，你能否判断出每一句分别是哪一位同学念的。为什么？
我们之所以能听出熟悉的人，熟悉的乐器的声音，是因为不同的人，不同的乐器发出的声音音色不同。
1. 音色：不同的物体发出的声音具有不同的特色叫音色。音色与发生体的材料、结构有关。
3. 一些乐器声音的波形图
【想想议议】如下图所示，是音叉、钢琴与长笛发出的波形图，这三种乐器的频率、响度相同吗？为什么波形不同？
音叉 钢琴 长笛
【分析】观察上面的波形可知，这三种乐器发出的波形，总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，音调相同；振动幅度相同，即响度相同；但是波的形状不同，即它们的音色不同。
【例题5】为鼓励抗击新冠肺炎疫情的信心，2020年央视春晚，由6位央视主持人共同表演的情景报告《爱是桥梁》作为春晚临时增加节目，引起人们的强烈关注和高度好评。下列说法正确的是（ D ）
A．表演者发出的声音是由空气振动产生的
B．表演者的声音可以在固体、液体和真空中传播
C．后排观众听到的声音比前排小，是因为他们听到的声音音调低
D．观众能依据音色的不同分辨出是哪位主持人在朗诵
【解析】A. 表演者发出的声音是由声带振动产生的；A错；
B. 声音可以在固体、液体和气体中传播，真空不能传声；B错；
C. 在振幅一定时，距离发声体越远，听到的响度越小；C错；
D. 不同人说话时的音色不同，所以观众能依据音色的不同分辨出主持人在朗诵；故D正确。
探究四、乐音和乐器
阅读《科学世界》，完成下列问题：
①什么是乐音？
②常见的乐器如打击乐器、弦乐器、管乐器靠什么发声？音调的高低与什么有关？
【总结】
1.乐音：悠扬、悦耳，听起来很舒服的声音叫乐音。从钢琴和长笛的波形图中可以看出，乐音的波形是有规则的。
2. 乐器：知道三类乐器的发声部位。
①打击乐器：锣、鼓等受到打击时产生声音。以鼓为例，鼓皮绷得越紧，振动得越快，音调越高。击鼓的力量越大，鼓皮的振动幅度就越大，声音就越响亮。
②弦乐器：二胡、小提琴和钢琴等通过弦的振动发声。弦乐器的音调高低取决于弦的粗细、长短和松紧。一般来说，弦乐器的弦越细、越短、越紧，其发声时的音调越高。
③管乐器：长笛、箫等乐器，包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动发声。管乐器音调的高低取决于所含空气柱的长短；管内空气柱越长，音调越低，反之越高。
【例题6】如图所示，将钢尺的一端紧按在桌面上，另一端伸出桌边，拨动钢尺改变钢尺伸出桌面的长度和拨动钢尺的力度，将钢尺发出的不同声音信号输入示波器，显示的两种不同波形如图甲、乙所示。下列对各种情况的比较正确的是（ B ）
A．甲波形图的音调比乙低
B．甲波形图的响度比乙大
C．用较小的力拨动钢尺时，对应的是甲波形图
D．钢尺伸出桌面的长度较长时，对应的是甲波形图
【解析】A．由波形图知道，甲和乙比较，相同时间内甲振动的次数多，所以甲波形图的振动频率高，音调高，故A错误；
B．甲和乙比较，甲的振幅大于乙的振幅，说明甲声音的响度比乙大，故B正确；
C．用较小的力拨动钢尺时，钢尺的振动幅度变小，则由图知道，对应的是乙波形图，故C错误；
D．钢尺伸出桌面的长度较长时，钢尺的振动变慢，即振动频率变小，则由图知道，对应的是乙波形图，故D错误。所以选B。
【例题7】图甲是由竹筒（A、B两端开口，C处开一小口）和“活塞”组成。将活塞从B处塞入，在A处吹气并来回拉动“活塞”能发出悦耳的哨音，“活塞”如图乙所示。下列说法正确的是（ D ）
A．哨音在真空中也能传播 B．哨音是由竹筒的振动产生的
C．换用更大的力吹气改变了哨音的音调 D．吹气时来回拉动“活塞”改变了哨音的音调
【解析】A．真空中不能传声，故A错误；
B．声音是由物体振动产生的。用嘴吹竹筒的上端，可以发出悦耳的哨音，声音是由筒内空气振动产生的，故B错误；
C．吹出哨音的响度由吹管口的力度决定，故换用更大的力吹气改变了哨音的响度，故C错误；
D．当推拉活塞时，空气柱的长度发生改变，因此空气柱的振动快慢会发生改变，所以哨音的音调发生了改变，故D正确。故选D。
【归纳整理】
声音的
产生
①由物体的振动产生。振动停止，发声也停止。
②转换法：能够把音叉的振动放大，这种研究方法叫转换法。
①介质：能传播声音的物质叫介质。
②固体、液体、气体都可以作为介质传播声音，真空不能传声。
③声波：声以波的形式传播着，我们把它叫做声波。
①声音每秒钟传播的距离叫做声速。公式：v=st
②声速大小与介质的种类和温度有关。声音在固体中传播最快，
在液体中次之，在气体中传播最慢。
③声音在15 ℃空气中的传播速度v声＝340 m/s
①回声的形成：声音遇到障碍物被反射形成的一种现象。
②听到回声的条件：回声到达耳朵比原声晚0.1秒以上，
人耳才能把回声和原声分开。距离障碍物至少17米远。
③回声的应用：加强原声；测量距离。
①空气传导
②骨传导
声音的
传播
声速
声音的产生和传播
回声
听觉的
形成
【精讲点拨】
1. 音调是指声音的高低，与物体振动的快慢（频率）有关，用高、低来描述；响度是指声音的大小，与物体振动的幅度（振幅）有关，用大、小来描述；音调高的声音不一定响度大，响度大的声音也不一定音调高。
2. 发声体不同，所产生声音的音调、响度可能相同，但音色一般不同。可以通过音色的不同来区分不同的乐器、不同的人。
3．物理中的“高”、“低”只用来描述音调。而声音的“大”、“小”则用来描述响度。而在日常生活中的“高”、“低”有时指音调，有时指响度，如“这个声音很高，我唱不上去”这里的“高”指的是音调；“引吭高歌”“低声细语”这里的“高”、“低”指的是响度，注意区分。
【课堂练习】
1. 敲锣鼓时要让嗡嗡作响的锣声迅速停止，最好的方法是（ ）
A. 捂住耳朵 B. 不再去敲它 C. 用手按住锣面 D. 握住锣的边缘
【答案】C。
【解析】因为声音是由物体的振动产生的，振动停止，声音消失，所以要让嗡嗡作响的锣声迅速停止，最好的方法是用手按住锣面，使它停止振动。
故A、B、D不符合题意，C选项符合题意。故选C。
2．图中，发声的喇叭使小纸片“跳舞”，这个现象说明（ ）
A．空气可以传播声音 B．发声的喇叭正在振动
C．小纸片振动使喇叭发声 D．固体可以传播声音
【答案】B
【解析】纸片“跳舞”，是因为喇叭振动使纸片振动，说明发声的喇叭在振动，故B符合题意，ACD不符合题意。所以选B。
3．关于声音的传播，下面说法中正确的是（ ）
A．声音借助介质以波的形式传播
B．声音在真空中以很小的速度传播
C．声音在介质中传播的速度随温度降低而增大
D．声音在不同的介质中的传播速度都相同
【答案】A
【解析】A．声音借助介质以波的形式传播，该选项正确。
B．声音在真空中不能传播，该选项错误。
C．声音在介质中传播的速度随温度降低而降低，该选项错误。
D．声音在不同的介质中的传播速度不相同，该选项错误。所以选A。
4．某人在一根较长的装有水的钢管的一头敲一下，另一人在水管的另一头能听到三次响声，这三次响声传播的介质顺序是（ ）
A．空气、水、钢管 B．水、空气、钢管
C．钢管、水、空气 D．钢管、空气、水
【答案】C
【解析】本题中传播声音的物质有三种：水、钢管和空气，在这三种物质中，声音在钢管中传播的最快，在空气中传播的最慢，人在水管的另一端听到的第一声响是从水管中传来的，第二声响是从水中传来的，第三声响是从空气中传来的。故选C。
5. 如图所示分别是音叉、钢琴、长笛发出的声音在示波器上显示的波形，下面关于三者发出声音的特征描述正确的是（ ）
甲 音叉 乙 钢琴 丙 长笛
A. 音调不同 B. 响度不同 C. 音色不同 D. 都不相同
【答案】C。
【解析】由波形图可知，发声体振动的波形振幅相同、疏密程度相同，说明发声体的响度相同、音调相同。音叉、钢琴、长笛波形的形状不同，说明音色不同。故选C。
6．2022年8月4日，解放军在我国台岛周边海域举行大规模的围岛军演。如图所示，发射的火箭弹经过2.4s命中目标，命中目标后经过了7.2s听到了爆炸声。（声音在空气中的传播速度取340m/s）求：
（1）火箭弹发射点距离目标多远；
（2）火箭弹发射后到命中目标过程中的平均速度？
【答案】（1）2448m；（2）1020 m/s。
【解析】（1）火箭弹发射点到目标的距离等于声音传播的距离为
s=v声t声=340m/s×7.2s=2448m
（2）火箭弹发射后的平均速度v=st=2448m2.4s=1020m/s。
7．一辆匀速行驶的汽车在离高楼 360m处鸣笛，汽车直线向前行驶40m 后，司机刚好听到回声，则汽车的速度为_____km/h。（声音在空气中传播的速度为 c）
【答案】72。
【解析】声音传播的距离s=360m+360m-40m=680m
声音传播的时间t＝==2s；
所以汽车行驶速度为 v1＝==20m/s=72km/h
8．小明做探究真空是否能传声的实验，如图所示。
（1）如图，把正在响铃的电铃放在玻璃罩内，在逐渐抽出玻璃罩内空气的过程中，会听到铃声逐渐变 _____；
（2）打开阀门，让空气逐渐进入玻璃罩内，又会听到铃声逐渐变 ____；
（3）推理过程：玻璃罩内空气越少，传出的声音越 _____；如果玻璃罩内抽成真空后，就听不到电铃响铃的声音了；
（4）结论：声音的传播需要 _____，真空不能 _____；
（5）此实验中，用抽气机抽气 _____（填“能”或“不能”）得到真空，实验的结论是通过 _____（填序号）得出的结论。
A．实验推理 B．实验验证 C．归纳总结
【答案】（1）小；（2）大；（3）少；（4）介质，传声；（5）不能，A。
【解析】（1）把正在响铃的电铃放在玻璃罩内，在逐渐抽出玻璃罩内空气的过程中，空气逐渐减小，传播声音的介质减少，会听到铃声逐渐变小。
（2）打开阀门，让空气逐渐进入玻璃罩内，空气逐渐增多，会听到铃声逐渐变大。
（3）（4）玻璃罩内空气越少，传出的声音越小，推理，如果玻璃罩内抽成真空后，就听不到电铃响铃的声音了，可以得到声音的传播需要介质，真空不能传声。
（5）此实验中，用抽气机抽气不能得到真空，实验的结论是通过实验推理得出的结论，用到实验推理法，故选A。
9．（1）如图所示，完全相同的两个音叉，敲响右边的音叉，左边的音叉响，悬挂在线上的紧靠左边音叉的小球 _____（选填“会”或“不会”）弹起。这说明右边音叉通过 _______把振动传给了左边音叉。
（2）若在月球上做这个实验，右边音叉_____发声，我们______听到，小球_____（选填“会”或“不会”）弹起，这说明声音的传播需要______，______不会传声。
（3）用手捏住音叉后，振动停止，_________停止。
【答案】（1）会，空气；（2）会，不能，不会，介质，真空；（3）发声.
【解析】（1）敲响右边的音叉，左边的音叉响，左边的音叉振动，悬挂在线上的紧靠左边音叉的小球会被弹起；因为两个音叉发生了共振，右边音叉通过空气将振动传给了左边音叉。
（2）若在月球上做这个实验，右边音叉会发声，因为物体振动会发声。
我们听不到音叉发出的声音，因为月球表面是真空，真空不能传声。
因为声音的传播需要介质，真空不能传声，两个音叉不发生共振，左边的音叉不振动，小球不会被弹起。
（3）用手捏住音叉后，振动停止，音叉不振动发声也停止。
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
第2节 声音的特性 （导学案）
1. 了解声音的特性。知道声音的音调跟发声体的频率有关。知道声音的响度跟发声体的振幅有关。知道不同发声体发出声音的音色不同。
2. 通过实验，进一步了解和学习研究物理学问题的方法。
3. 通过研究现实世界中丰富多彩的发声现象，使学生更加热爱科学。
【学习重点】
声音的三种特性及其影响因素。
【学习难点】
音调和响度的区别。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 声音的高低称为音调。音调与物体振动的频率有关，物体振动得越快，发出的音调就越高；物体振动得越慢，发出的声音的音调就越低。
2．频率是表示物体振动快慢的物理量，它的单位是赫兹，符号为Hz。大多数人能够听到的声音的频率范围是20Hz到20000Hz，高于这个范围的声音叫做超声波，低于这个范围的声音叫做次声波。
3. 声音的强弱叫响度。物体的振幅越大，产生声音的响度越大。响度除跟发声体发声时的振幅有关外，还跟人距离发声体的远近有关系。
4. 音色是指声音的特色、品质。不同发声体的音色是不同的，音色取决于发声体本身的材料、 结构等因素。我们能区分不同的人或物体发出的声音，就是因为它们的音色有差别。
【合作探究】
探究一、音调
【做一做】进行下列实验，如图1所示，拿一张硬纸片在梳子上划过，一次快划，一次慢划；仔细听两次硬纸片发出的声音有什么不同？
【实验现象】当快速划过时，硬纸片发出的声音尖细；慢速划过时，硬纸片发出的声音低沉。
【想一想】牛与蚊子发出的声音有什么不同？男低音与女高音歌唱家发出的声音有什么不同？
牛发出的声音低沉，蚊子发出的声音细高。男低音低沉浑厚，女高音婉转高亢。
以上事例表明，声音有高低。
1. 音调
声音的高低叫做音调。通常女生比男生的音调高，女高音、男中音就是指音调的高低。
图1 图2
2. 探究实验——音调的高低和频率的关系
【提出问题】音调的高低与什么因素有关？
【猜想和假设】音调可能和振动的快慢有关，可能和振动的幅度有关。
【设计实验】控制变量法：控制钢尺的振动幅度不变，只改变钢尺伸出的长短（改变钢尺振动的频率）。如图2所示，将一把钢尺按紧在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时观察振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，使钢尺两次振动的幅度大致相同，再次拨动。
【进行实验】
①把钢尺紧压在桌上，使钢尺的1/4伸出桌面外，用手向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中；
②再分别把钢尺的1/2、3/4伸出桌面外，仍用同样大小的力向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中；
记录表：
振动钢尺长度
振动快慢
声音高低
钢尺长度的1/4
快
高
钢尺长度的1/2
较快
较高
钢尺长度的3/4
慢
低
【分析论证】
钢尺发声的音调高低跟钢尺振动的快慢有关：钢尺伸出的越短，振动越快，音调越高；反之，振动越慢，音调越低。
3. 频率
（1）物理意义：频率是描述物体振动快慢的物理量。
（2）定义：每秒内振动的次数叫频率。
（3）单位：赫兹（Hz）。例如物体振动的频率为100Hz，表示物体在1s内振动了100次。
【总结】影响音调高低的因素：
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。
【例题1】如图所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出约为尺长的一半，拨动钢尺，听它发出的声音，并观察它的振动情况。然后减小钢尺伸出长度约为尺长的1/4，再次实验，得到的结论是（ C ）
A. 振动快慢不变 B. 振动变慢 C. 频率变高 D. 频率变低
【解析】钢尺伸出桌面的长度越短，振动越快，频率越高，音调越高。所以选项C正确。
4. 音调的波形
将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个不同频率的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。
观察两种不同频率声音的波形有何不同？
甲 频率低 音调低
乙 频率高 音调高
【总结】通过观察示波器中的波形，我们可以清楚地看到，音调的高低与波形间的关系：
高音调的声音频率高，波形密集；低音调的声音频率低，波形较稀疏。
4. 超声波和次声波
（1）可听声：人耳感受的声音频率有一定的范围，大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz；
（2）超声波——频率高于20000Hz的声，超过人类听觉的上限；
（3）次声波——频率低于20Hz的声，低于人类听觉的下限。
图5
观看小资料——课本34页《人和一些动物的发声和听觉频率范围》，了解人和一些动物的发声和听觉频率范围。
【想想议议】请你解释为什么人们听不到蝴蝶飞过时翅膀振动发出的声音？
【解析】蝴蝶翅膀的振动频率不超过10Hz，蚊子翅膀的振动频率500~600Hz，由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳能够听到的频率范围，所以人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听频范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。
【例题2】如图1所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出约为尺长的一半，拨动钢尺，听它发出的声音，并观察它的振动情况。然后减小钢尺伸出长度约为尺长的1/4，再次实验，得到的结论是（ C ）
A．振动快慢不变 B．振动变慢 C．频率变高 D．频率变低
【解析】钢尺伸出桌面的长度越短，振动越快，频率越高，音调越高。所以选项C正确。
图1 图2
【例题3】根据图中2所给信息，判断下列说法正确的是（A ）
A．蝙蝠可以发出频率为400Hz的声音
B．人能听到蝙蝠发出的所有频率的声音
C．15Hz的声音只要振幅足够大，人耳是能听到的
D．人听觉频率范围比人发声频率范围要大
【解析】A．由图蝙蝠的发声频率为10000Hz∼120000Hz，所以蝙蝠不能发出频率为400Hz的声音，故A错误；
B．人的听觉范围为20Hz∼20000Hz，蝙蝠的发声频率为10000Hz
∼120000Hz，所以人只能听到蝙蝠发出的部分频率的声音，故B错误；
C．15Hz的声音低于人听觉的下限20Hz，由振动的频率决定，与振幅没有关系，故C错误；
D．人的发声频率为85Hz∼1100Hz，听觉范围为20Hz∼20000Hz，人听觉频率范围比人发声频率范围要大，故D正确。所以选D。
探究二、 响度
声音有音调的不同，也有强弱的不同。
1. 响度：物理学中把声音的强弱叫响度，也就是声音的大小。
2. 探究响度和振幅的关系
【提出问题】响度的大小与哪些因素有关?
【猜想假设】响度可能振动幅度有关，物体的振幅越大，产生的声音响度可能越大。。
【进行实验】
①把系好乒乓球的细线拴在铁架台上，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。
②用大小不同的力敲击音叉，使音叉发出响度不同的声音，重做上面的实验，观察乒乓球被弹开的幅度。将观察到的现象记入表格中。
乒乓球被弹开幅度
振幅大小
响度大小
大
大
大
小
小
小
【实验现象】音叉发出声音的响度小，乒乓球被弹开的幅度小，音叉振动的幅度小；音叉发出声音的响度大，乒乓球被弹开的幅度大，音叉振动的幅度大。
【实验结论】响度跟发声体振动的幅度有关，物体振动的幅度越大，产生声音的响度越大。
（1）振幅（振动的幅度）：发声体偏离原来位置的最大距离。物体的振幅越大，产生的声音响度越大。
【想一想】响度还与其它因素有关吗？请你列举一些事例。
【归纳】拿出手机听，离的近可以清楚地听见手机的声音，离得远几乎听不见。表明响度还跟离发声体的远近有关。距离越远，声音越分散，响度越小。减小声音的发散，可增大响度。生活中的喊话器、医生用的听诊器都利用了这个道理。
【总结】
（2）影响响度大小的因素：
物体的振幅越大，产生的声音响度越大。响度还跟离发声体的远近有关。距离越远，声音越分散，响度越小。
3. 响度的波形图：
【演示】将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个响度不同的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。
比较甲、乙两个发声体声音的波形可知：甲的振幅大，响度大；乙的振幅小，响度小。
4. 区分音调与响度
音调和响度是声音的两个不同的特征。响度大的声音，音调不一定高；音调高的声音，响度也不一定大。
【想想议议】蚊子的叫声与黄牛的叫声相比，哪个音调高？哪个响度大？
蚊子的叫声音调高；黄牛的叫声响度大。
【例题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 ）
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、响度大 D. 男低音比女高音音调高、响度小
【解析】题中的“男低音”和“女高音”中的“低”和“高”专指音调的高低。由此可知，男低音比女高音音调低。女高音“轻声”伴唱，“轻声”指响度不宜过大。所以A正确。
探究三、音色
【做一做】找几名同学站在你看不见处念一首诗，每人读一句，你能否判断出每一句分别是哪一位同学念的。为什么？
我们之所以能听出熟悉的人，熟悉的乐器的声音，是因为不同的人，不同的乐器发出的声音音色不同。
1. 音色：不同的物体发出的声音具有不同的特色叫音色。音色与发生体的材料、结构有关。
3. 一些乐器声音的波形图
【想想议议】如下图所示，是音叉、钢琴与长笛发出的波形图，这三种乐器的频率、响度相同吗？为什么波形不同？
音叉 钢琴 长笛
【分析】观察上面的波形可知，这三种乐器发出的波形，总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，音调相同；振动幅度相同，即响度相同；但是波的形状不同，即它们的音色不同。
【例题5】为鼓励抗击新冠肺炎疫情的信心，2020年央视春晚，由6位央视主持人共同表演的情景报告《爱是桥梁》作为春晚临时增加节目，引起人们的强烈关注和高度好评。下列说法正确的是（ D ）
A．表演者发出的声音是由空气振动产生的
B．表演者的声音可以在固体、液体和真空中传播
C．后排观众听到的声音比前排小，是因为他们听到的声音音调低
D．观众能依据音色的不同分辨出是哪位主持人在朗诵
【解析】A. 表演者发出的声音是由声带振动产生的；A错；
B. 声音可以在固体、液体和气体中传播，真空不能传声；B错；
C. 在振幅一定时，距离发声体越远，听到的响度越小；C错；
D. 不同人说话时的音色不同，所以观众能依据音色的不同分辨出主持人在朗诵；故D正确。
探究四、乐音和乐器
阅读《科学世界》，完成下列问题：
①什么是乐音？
②常见的乐器如打击乐器、弦乐器、管乐器靠什么发声？音调的高低与什么有关？
【总结】
1.乐音：悠扬、悦耳，听起来很舒服的声音叫乐音。从钢琴和长笛的波形图中可以看出，乐音的波形是有规则的。
2. 乐器：知道三类乐器的发声部位。
①打击乐器：锣、鼓等受到打击时产生声音。以鼓为例，鼓皮绷得越紧，振动得越快，音调越高。击鼓的力量越大，鼓皮的振动幅度就越大，声音就越响亮。
②弦乐器：二胡、小提琴和钢琴等通过弦的振动发声。弦乐器的音调高低取决于弦的粗细、长短和松紧。一般来说，弦乐器的弦越细、越短、越紧，其发声时的音调越高。
③管乐器：长笛、箫等乐器，包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动发声。管乐器音调的高低取决于所含空气柱的长短；管内空气柱越长，音调越低，反之越高。
【例题6】如图所示，将钢尺的一端紧按在桌面上，另一端伸出桌边，拨动钢尺改变钢尺伸出桌面的长度和拨动钢尺的力度，将钢尺发出的不同声音信号输入示波器，显示的两种不同波形如图甲、乙所示。下列对各种情况的比较正确的是（ B ）
A．甲波形图的音调比乙低
B．甲波形图的响度比乙大
C．用较小的力拨动钢尺时，对应的是甲波形图
D．钢尺伸出桌面的长度较长时，对应的是甲波形图
【解析】A．由波形图知道，甲和乙比较，相同时间内甲振动的次数多，所以甲波形图的振动频率高，音调高，故A错误；
B．甲和乙比较，甲的振幅大于乙的振幅，说明甲声音的响度比乙大，故B正确；
C．用较小的力拨动钢尺时，钢尺的振动幅度变小，则由图知道，对应的是乙波形图，故C错误；
D．钢尺伸出桌面的长度较长时，钢尺的振动变慢，即振动频率变小，则由图知道，对应的是乙波形图，故D错误。所以选B。
【例题7】图甲是由竹筒（A、B两端开口，C处开一小口）和“活塞”组成。将活塞从B处塞入，在A处吹气并来回拉动“活塞”能发出悦耳的哨音，“活塞”如图乙所示。下列说法正确的是（ D ）
A．哨音在真空中也能传播 B．哨音是由竹筒的振动产生的
C．换用更大的力吹气改变了哨音的音调 D．吹气时来回拉动“活塞”改变了哨音的音调
【解析】A．真空中不能传声，故A错误；
B．声音是由物体振动产生的。用嘴吹竹筒的上端，可以发出悦耳的哨音，声音是由筒内空气振动产生的，故B错误；
C．吹出哨音的响度由吹管口的力度决定，故换用更大的力吹气改变了哨音的响度，故C错误；
D．当推拉活塞时，空气柱的长度发生改变，因此空气柱的振动快慢会发生改变，所以哨音的音调发生了改变，故D正确。故选D。
【归纳整理】
声音的
产生
①由物体的振动产生。振动停止，发声也停止。
②转换法：能够把音叉的振动放大，这种研究方法叫转换法。
①介质：能传播声音的物质叫介质。
②固体、液体、气体都可以作为介质传播声音，真空不能传声。
③声波：声以波的形式传播着，我们把它叫做声波。
①声音每秒钟传播的距离叫做声速。公式：v=st
②声速大小与介质的种类和温度有关。声音在固体中传播最快，
在液体中次之，在气体中传播最慢。
③声音在15 ℃空气中的传播速度v声＝340 m/s
①回声的形成：声音遇到障碍物被反射形成的一种现象。
②听到回声的条件：回声到达耳朵比原声晚0.1秒以上，
人耳才能把回声和原声分开。距离障碍物至少17米远。
③回声的应用：加强原声；测量距离。
①空气传导
②骨传导
声音的
传播
声速
声音的产生和传播
回声
听觉的
形成
【精讲点拨】
1. 音调是指声音的高低，与物体振动的快慢（频率）有关，用高、低来描述；响度是指声音的大小，与物体振动的幅度（振幅）有关，用大、小来描述；音调高的声音不一定响度大，响度大的声音也不一定音调高。
2. 发声体不同，所产生声音的音调、响度可能相同，但音色一般不同。可以通过音色的不同来区分不同的乐器、不同的人。
3．物理中的“高”、“低”只用来描述音调。而声音的“大”、“小”则用来描述响度。而在日常生活中的“高”、“低”有时指音调，有时指响度，如“这个声音很高，我唱不上去”这里的“高”指的是音调；“引吭高歌”“低声细语”这里的“高”、“低”指的是响度，注意区分。
【课堂练习】
1. 敲锣鼓时要让嗡嗡作响的锣声迅速停止，最好的方法是（ ）
A. 捂住耳朵 B. 不再去敲它 C. 用手按住锣面 D. 握住锣的边缘
【答案】C。
【解析】因为声音是由物体的振动产生的，振动停止，声音消失，所以要让嗡嗡作响的锣声迅速停止，最好的方法是用手按住锣面，使它停止振动。
故A、B、D不符合题意，C选项符合题意。故选C。
2．图中，发声的喇叭使小纸片“跳舞”，这个现象说明（ ）
A．空气可以传播声音 B．发声的喇叭正在振动
C．小纸片振动使喇叭发声 D．固体可以传播声音
【答案】B
【解析】纸片“跳舞”，是因为喇叭振动使纸片振动，说明发声的喇叭在振动，故B符合题意，ACD不符合题意。所以选B。
3．关于声音的传播，下面说法中正确的是（ ）
A．声音借助介质以波的形式传播
B．声音在真空中以很小的速度传播
C．声音在介质中传播的速度随温度降低而增大
D．声音在不同的介质中的传播速度都相同
【答案】A
【解析】A．声音借助介质以波的形式传播，该选项正确。
B．声音在真空中不能传播，该选项错误。
C．声音在介质中传播的速度随温度降低而降低，该选项错误。
D．声音在不同的介质中的传播速度不相同，该选项错误。所以选A。
4．某人在一根较长的装有水的钢管的一头敲一下，另一人在水管的另一头能听到三次响声，这三次响声传播的介质顺序是（ ）
A．空气、水、钢管 B．水、空气、钢管
C．钢管、水、空气 D．钢管、空气、水
【答案】C
【解析】本题中传播声音的物质有三种：水、钢管和空气，在这三种物质中，声音在钢管中传播的最快，在空气中传播的最慢，人在水管的另一端听到的第一声响是从水管中传来的，第二声响是从水中传来的，第三声响是从空气中传来的。故选C。
5. 如图所示分别是音叉、钢琴、长笛发出的声音在示波器上显示的波形，下面关于三者发出声音的特征描述正确的是（ ）
甲 音叉 乙 钢琴 丙 长笛
A. 音调不同 B. 响度不同 C. 音色不同 D. 都不相同
【答案】C。
【解析】由波形图可知，发声体振动的波形振幅相同、疏密程度相同，说明发声体的响度相同、音调相同。音叉、钢琴、长笛波形的形状不同，说明音色不同。故选C。
6．2022年8月4日，解放军在我国台岛周边海域举行大规模的围岛军演。如图所示，发射的火箭弹经过2.4s命中目标，命中目标后经过了7.2s听到了爆炸声。（声音在空气中的传播速度取340m/s）求：
（1）火箭弹发射点距离目标多远；
（2）火箭弹发射后到命中目标过程中的平均速度？
【答案】（1）2448m；（2）1020 m/s。
【解析】（1）火箭弹发射点到目标的距离等于声音传播的距离为
s=v声t声=340m/s×7.2s=2448m
（2）火箭弹发射后的平均速度v=st=2448m2.4s=1020m/s。
7．一辆匀速行驶的汽车在离高楼 360m处鸣笛，汽车直线向前行驶40m 后，司机刚好听到回声，则汽车的速度为_____km/h。（声音在空气中传播的速度为 c）
【答案】72。
【解析】声音传播的距离s=360m+360m-40m=680m
声音传播的时间t＝==2s；
所以汽车行驶速度为 v1＝==20m/s=72km/h
8．小明做探究真空是否能传声的实验，如图所示。
（1）如图，把正在响铃的电铃放在玻璃罩内，在逐渐抽出玻璃罩内空气的过程中，会听到铃声逐渐变 _____；
（2）打开阀门，让空气逐渐进入玻璃罩内，又会听到铃声逐渐变 ____；
（3）推理过程：玻璃罩内空气越少，传出的声音越 _____；如果玻璃罩内抽成真空后，就听不到电铃响铃的声音了；
（4）结论：声音的传播需要 _____，真空不能 _____；
（5）此实验中，用抽气机抽气 _____（填“能”或“不能”）得到真空，实验的结论是通过 _____（填序号）得出的结论。
A．实验推理 B．实验验证 C．归纳总结
【答案】（1）小；（2）大；（3）少；（4）介质，传声；（5）不能，A。
【解析】（1）把正在响铃的电铃放在玻璃罩内，在逐渐抽出玻璃罩内空气的过程中，空气逐渐减小，传播声音的介质减少，会听到铃声逐渐变小。
（2）打开阀门，让空气逐渐进入玻璃罩内，空气逐渐增多，会听到铃声逐渐变大。
（3）（4）玻璃罩内空气越少，传出的声音越小，推理，如果玻璃罩内抽成真空后，就听不到电铃响铃的声音了，可以得到声音的传播需要介质，真空不能传声。
（5）此实验中，用抽气机抽气不能得到真空，实验的结论是通过实验推理得出的结论，用到实验推理法，故选A。
9．（1）如图所示，完全相同的两个音叉，敲响右边的音叉，左边的音叉响，悬挂在线上的紧靠左边音叉的小球 _____（选填“会”或“不会”）弹起。这说明右边音叉通过 _______把振动传给了左边音叉。
（2）若在月球上做这个实验，右边音叉_____发声，我们______听到，小球_____（选填“会”或“不会”）弹起，这说明声音的传播需要______，______不会传声。
（3）用手捏住音叉后，振动停止，_________停止。
【答案】（1）会，空气；（2）会，不能，不会，介质，真空；（3）发声.
【解析】（1）敲响右边的音叉，左边的音叉响，左边的音叉振动，悬挂在线上的紧靠左边音叉的小球会被弹起；因为两个音叉发生了共振，右边音叉通过空气将振动传给了左边音叉。
（2）若在月球上做这个实验，右边音叉会发声，因为物体振动会发声。
我们听不到音叉发出的声音，因为月球表面是真空，真空不能传声。
因为声音的传播需要介质，真空不能传声，两个音叉不发生共振，左边的音叉不振动，小球不会被弹起。
（3）用手捏住音叉后，振动停止，音叉不振动发声也停止。
【课后反思】
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