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第2节 声音的产生和传播
考点一、声音的产生
(一)探究声音的产生
实验声音是由物体的振动产生的。一切正在发声的物体都在振动,振动停止,发声也停止。
(二)声源
正在发声的物体叫做声源。固体、液体和气体都能发声,都可以作为声源。如击鼓时,鼓面振动发出声音;往盛水的盆中倒水时,可以听到水振动发出的声音;吹笛子时,空气在笛子内振动发出声音。
【能力拓展】有些发声物体的振动不明显,不容易直接观察到,比如扬声器在发声时的振动。为了证明扬声器发声时是在振动的,我们可以把一些小塑料泡沫颗粒放到扬声器上面的纸盆里,打开扬声器播放音乐时,我们会看到塑料泡沫颗粒随着音乐上下跳动,这时可以证明扬声器发声时也在振动。这种证明发声体在振动的方法被称为“转换法”或“放大法”。
“振动停止,发声也停止”不能理解为“振动停止,声音也消失”,因为振动停止,只是不再发声,而原来发出的声音仍继续存在并传播。 例如,对着高山喊话,停止喊话后,声带不再振动,但是几秒钟后,我们仍能听到回声。
典例1:(2022七下·仙居期末)有一种叫做“鱼洗”的铜制容器。“ 鱼洗”内盛水,当用手搓动两侧的“耳朵”,能看到水珠在水面上跳动,同时还能听到“滋滋”的声音,当手停止搓动后,仍能看见这种现象。发生这种现象的根本原因是( )
A.人的听觉发生了“延长” B.声音仍在传播,故带动水的运动
C.“鱼洗”周围的空气仍在振动 D.“鱼洗”仍在振动
【答案】D
【解析】当手停止搓动后,“鱼洗”仍然能发出“滋滋”的声音,说明它仍在振动,故D正确,而A、B、C错误。
变式1:(2023七下·义乌期中)如图所示,将一个正在发声的音叉紧靠悬挂的泡沫塑料小球,可观察到小球被音叉反复弹开,如果音叉不发声就观察不到此现象,在此实验中,小球的作用是( )
A.使音叉的振动尽快停下来
B.使音叉的振动时间尽可能延长,便于观察
C.使音叉的微小振动放大,便于观察
D.使声波反射形成回声
【答案】C
【解析】音叉发声时振幅很小,用肉眼直接看不出来。而靠近音叉的乒乓球却可以连续不断的大幅度跳动,而借助乒乓球的跳动,我们可以感知到音叉的振动,故C正确,而A、B、D错误。
变式2:魔术师表演“会跳舞的火焰”节目时,先在平台上点燃一支蜡烛,然后手持一面小鼓置于蜡烛附近,鼓面面对烛火。当他敲响小鼓,烛火就随着鼓声舞动。这一现象说明( )
A.人的一种错觉 B.烛火肯定被风吹动
C.魔术师有一种神奇的力量 D.鼓面振动发声,带动空气振动
【答案】D
【解析】声音以声波的形式传播,当敲响小鼓时,周围的空气会传播声音,所以会引起周围空气的振动,而空气的振动又引起了烛火的摇动,所以当敲 响小鼓,烛火就随着鼓声舞动 ,D选项正确,A、B、C错误。
变式3:如图所示是小明同学探究“声音的产生”的实验装置。
(1)实验时小明用小锤敲击音叉,既能听到音叉发出的声音,又能观察到 。通过这个实验可以得出的结论是 。
(2)如果用手握住正在发声的音叉, (填“能”或“不能”)听到声音。
(3)乒乓球在实验中的作用: 。这种研究方法叫作 。
【答案】(1)乒乓球被弹起;声音是由物体振动产生的
(2)不能
(3)将不容易观察的音叉振动转化为乒乓球的振动;转换法
【解析】(1)根据声音产生的知识解答;
(2)振动消失,发声就会停止;
(3)物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
【解答】(1)实验时小明用小锤敲击音叉,既能听到音叉发出的声音,又能观察到乒乓球被弹起。通过这个实验可以得出的结论是:声音是由物体振动产生的
(2)如果用手握住正在发声的音叉,则音叉会停止振动,则此时不能听到声音。
(3)乒乓球在实验中的作用:将不容易观察的音叉振动转化为乒乓球的振动,这种研究方法叫作转换法。
考点二、声音的传播
(一)探究声音传播的条件
探究活动1:声音在固体和液体中的传播
过程 现象 结论
一个同学轻敲桌子的一端,另一个同学把耳朵贴在桌子的另一端的桌面上,堵住另一只耳朵 能听到敲敲击声 声音能在固体中传播
玻璃鱼缸中盛有水,水中有金鱼,用细棍轻敲鱼缸上沿 金鱼立即受惊游动 声音能在液体中传播
探究活动2:声音在气体中的传播
①将一只小电铃放在密封的玻璃罩内,接通电源使电铃发声,此时你能听到电铃声吗
②用抽气机抽出玻璃罩内的空气,在抽气的过程中,你听到的电铃声有什么变化
③再让空气逐渐进人玻璃罩内,你听到的电铃声又怎样变化
探究分析:刚开始能听到玻璃罩内的电铃声,随着空气逐渐被抽出,听到的电铃声逐渐变小,再让空气逐渐进人玻璃罩内,听到电铃声逐渐变大。
推理:如果把玻璃罩内的空气完全抽出, 就完全听不到电铃声了。
(二)归纳总结
声音可以在固体、液体和气体中传播。声音传播需要物质,科学上把这样的物质叫做介质。真空不能传声。
【能力拓展】在探究声音的传播实验中,我们不可能把玻璃罩内空气完全抽成真空,但我们可以通过空气越来越稀薄,听到的声音越来越小这一现象推理得出:如果玻璃罩内被抽成真空,则声音也就不能传播了,这种研究方法称为理想实验法(或推理法)。
①固体、液体、气体都可以作为声源发出声音,也都可以作为传播声音的介质。
②空气越稀薄,传声效果越差,真空不能传声。
③一般而言,固体传声效果最好,液体次之,气体传声效果最差。
典例1:如图所示,将正在发声的手机放在连通于抽气机的密闭玻璃瓶内。
(1)在用抽气机把玻璃瓶内的空气逐渐抽出的过程中,听到的声音将会逐渐 。
(2)分析实验现象,运用 (填“推理”或“归纳”)的方法可得结论: 。
【答案】(1)变小(2)推理;声音的传播需要介质
【解析】(1)空气是传声的介质,空气越稀薄,则传声能力越弱;
(2)随着玻璃罩内空气越来越少,则听到的声音越来越小。由此可知,如果玻璃罩中变成真空,那么将不会听到声音,即真空不能传声,这种方法叫科学推理法。
【解答】(1)在用抽气机把玻璃瓶内的空气逐渐抽出的过程中,听到的声音将会逐渐变小。
(2)分析实验现象,运用推理的方法可得结论:声音的传播需要介质(真空不能传声)。
变式1:(2023七下·金华期中)如图所示,在一个透明玻璃钟罩内放一个会闪光的音乐贺卡,在贺卡闪光、播放音乐时,抽出玻璃钟罩内的空气,此时( )
A.看不到闪光,听不到音乐 B.看到闪光,听不到音乐
C.看不到闪光,听到音乐 D.看到闪光,听到音乐
【答案】B
【解析】根据声音和光的传播条件分析判断。
【解答】光的传播不需要介质,可以在真空中传播,因此抽出玻璃罩内的空气后,仍然可以看到闪光。声音的传播需要介质,不能在真空中传播,因此抽出玻璃钟罩内的空气时,此时会逐渐听不到音乐。
变式2:在研究声音的产生与传播的实验中:
(1)如图甲,用竖直悬挂的泡沫塑料球接触发声的音叉时,泡沫塑料球被弹起,这个现象说明________;
(2)如图乙,两只音叉完全相同,敲击右边的音叉,我们却看到左边音叉旁的泡沫塑料球不断弹起,这个现象说明________。
(3)如将上述乙装置由宇航员带到月球表面做同样的实验,则泡沫小球________(“会”或“不会”)弹起,这是因为________。
【答案】(1)声音是由振动产生的(2)空气能够传播声音(3)不会;月球表面没有空气
【解析】声音是由物体的振动产生的;声音能够通过固体、液体、气体等介质传播 , 真空不能传声。
【解答】(1)用竖直悬挂的泡沫塑料球接触发声的音叉时 , 泡沫塑料球被弹起 , 这个现象说明发声体在振动,即声音是由物体振动产生的 ;
(2)敲击右边的音叉,左边完全相同的音叉把泡沫塑料球弹起,这个现象说明空气能够传播声音 ;
(3)如将上述乙装置由宇航员带到月球表面做同样的实验,则泡沫小球不会弹起,这是因为月球表面没有空气,真空不能传声。
变式3:(2022七下·杭州月考)在探究声音的产生与传播时,小明和小华一起做了下面的实验:
(1)如图①所示,用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,可观察到 ,它说明了 。此探究中悬挂着的乒乓球的作用是 ,这种思维方法叫做 (填“等效法”“控制变量法”“转换法”或“类比法”)。
(2)如图②所示,为了验证(1)中的探究结论,小华同学用手使劲敲桌子,桌子发出了很大的声响,但他几乎没有看到桌子的振动,为了明显地看到实验现象,你的改进方法是: 。(3)如图③所示,敲响右边的音叉,左边完全相同的音叉也会发声,并且把泡沫塑料球弹起。该实验能说明 可以传声。
(4)如图④所示,把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内,逐渐抽出其中的空气,将听到铃声逐渐减弱,并由此推理可知: 。
【答案】(1)乒乓球弹跳起来;发声的物体在振动;将音叉的振动放大;转换法
(2)在桌面上撒一些纸屑
(3)空气
(4)真空不能传声
【解析】(1)根据声音的产生的实验分析解答。物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
(2)在桌子上放上一些轻小的物体,当桌子振动时,它们接收到能量会跳动起来,这可以间接反映发生的桌子在振动。
【解答】(1)如图①所示,用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,可观察到乒乓球弹跳起来,它说明了发声的物体在振动。此探究中悬挂着的乒乓球的作用是将音叉的振动放大,这种思维方法叫做转换法。
(2)子发出了很大的声响,但他几乎没有看到桌子的振动,为了明显地看到实验现象,改进方法是:在桌面上撒一些纸屑。
(3)如图③所示,敲响右边的音叉,左边完全相同的音叉也会发声,并且把泡沫塑料球弹起。该实验能说明空气可以传声。
(4)如图④所示,把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内,逐渐抽出其中的空气,将听到铃声逐渐减弱,并由此推理可知:真空不能传声。
考点三、声音传播的快慢
(一)声速
声音在每秒内传播的距离叫做声速。声速的大小跟介质的种类有关,还跟介质的温度有关。在15℃的空气中,声音每秒传播340米。
(二)影响声速的因素
(1)介质种类
声音在不同的介质中传播的速度不同。一般情况下,声音在气体中传播最慢,在液体中较快,在固体中最快,例如:某人在一根较长的有水的自来水管一端敲击一下,一人在另一端可以听到三次声音,第一次为水管传来的,第二次为水传来的,第三次为空气传来的。
(2)温度
声速随温度的升高而增大,气温每升高1 ℃,声音在空气中每秒传播的距离约增加0.6米。当空气中不同区域的温度有区别时,声音的传播路线总是偏向低温方向,如上方的温度低,声音就向上传播,此时,低处的声音,高处的人更容易听到。
典例1:晚上,小李正在家里温习功课,突然听到窗外传来烟花很响的爆鸣声。
(1)爆鸣声是由火药爆炸时引起空气的 产生的。
(2)小李同学觉得看到烟花与听到烟花的声音并不同步,总是先看见烟花绽放然后才能听到烟花爆炸的声音,这是因为 。
(3)小李同学看到烟花后3 s才听到烟花的声音,已知当时气温为25 ℃,声音在空气中的传播速度为345 m/s,那么烟花爆鸣处距人 m。 (不计光的传播时间)
【答案】(1)振动 (2)光速比声速大 (3)1035
【解析】(1)声音由物体振动产生;
(2)从传播速度的角度分析解答;
(3)烟花爆鸣处到人的距离等于声音传播的距离,根据s=vt计算即可。
【解答】(1)爆鸣声是由火药爆炸时引起空气的振动产生的。
(2)小李同学觉得看到烟花与听到烟花的声音并不同步,总是先看见烟花绽放然后才能听到烟花爆炸的声音,这是因为光速比声速大。
(3)烟花爆鸣处距人的距离:s=vt=345m/s×3s=1035m。
变式1:(2023七下·拱墅期末)使用一款骨传导蓝牙耳机时,将耳机贴在耳边的颞骨两侧而不是堵塞住外耳道,既可以听到耳机发出的声音,也能听到周围环境的声音。听到耳机声音和周围环境声音对应的传播介质,分别是( )
A.气体、固体 B.气体、气体 C.固体、固体 D.固体、气体.
【答案】D
【解析】人体听到的声音是通过固体,液体,气体传播,耳廓接收到声音进入外耳道,传递到鼓膜,再通过鼓膜和听小骨依次传递到内耳,然后由听觉神经传给大脑的,此种听到声音的方式被称作空气传导。 声波还可以通过颅骨传入内耳,然后由听觉神经传给大脑,此种听到声音的方式被称作骨传导,即声音是通过固体传播的。
【解答】耳机贴在耳边的颞骨两侧而不是堵塞住外耳道 ,说明耳机发出的声音是通过颅骨传入内耳,然后由听觉神经传给大脑。所以是固体传播声音。 同时能听到周围环境的声音 ,说明环境的声音是通通过空气传播的,即气体传播。所以选D.
变式2:根据你学习的“声音的产生和传播”知识,分析并解决以下实际问题。
(1)古诗“春眠不觉晓,处处闻啼鸟。夜来风雨声,花落知多少”中的鸟声、风声分别是 体、 体的振动发出的。
(2)北宋时期的沈括,在他的著作《梦溪笔谈》中记载:行军宿营,士兵枕着牛皮制成的箭简睡在地上,能及早听到夜袭敌人的马蹄声。这是因为 。
(3)将一颗石子抛入水中,若距击水处相同距离的水中、空中、岸边分别有一条鱼、一只小鸟、一个人,则最先听到击水声的是 ,这是因为 。
【答案】(1)固;气
(2)固体传声比空气快
(3)鱼;声音在液体中的传播速度比在空气中的传播速度快
【解析】(1)声音由物体振动产生;
(2)根据声音在不同介质中传声速度的大小分析;
(3)一般情况下,声音的速度:固体>液体>气体,据此分析解答。
【解答】(1)古诗“春眠不觉晓,处处闻啼鸟。夜来风雨声,花落知多少”中的鸟声、风声分别是固体、气体的振动发出的。
(2)北宋时期的沈括,在他的著作《梦溪笔谈》中记载:行军宿营,士兵枕着牛皮制成的箭简睡在地上,能及早听到夜袭敌人的马蹄声。这是因为固体传声比空气快。
(3)将一颗石子抛入水中,若距击水处相同距离的水中、空中、岸边分别有一条鱼、一只小鸟、一个人,则最先听到击水声的是鱼,这是因为声音在液体中的传播速度比在空气中的传播速度快。
变式3:(2022七下·义乌期中)在某金属管的一端敲一下,在管的另一端听到两次声音,管长1020m,两次响声相隔2.5s,如果当时空气中的声速是340m/s,求
(1)若金属管内装满水则通过水传播的声音是第几声? (选填1、2或3)
(2)敲击结束后通过空气传播听到声音需要多少秒?
(3)该金属中的声速。
【答案】(1)2
(2)敲击结束后通过空气传播听到声音需:;
(3)声音在金属管中传播的时间:t'=t-2.5s=3s-2.5s=0.5s;
则声音在金属管中的速度。
【解析】(1)一般情况下,声音的传播速度:v金属管>v水>v空气,则听到声音的时间t金属管1.(2023七下·兰溪期中)将正在发声的音叉紧靠悬线下的轻质小球(如图),关于此实验下列说法错误的( )
A.小球的作用是将微小的振动放大,便于观察
B.此实验为了探究声音的传播需要介质
C.实验中发现小球被多次弹开,说明声音是由物体的振动产生
D.若将此实验放到月球上做,只会观察到小球被多次弹开而听不到声音
【答案】B
【解析】声音是由于物体的振动而产生的,对于那些振动不明显的物体,可以采用转换法进行观察。
【解答】A.小球的作用是将微小的振动放大 ,用了转换法;
B.此实验探究的是声音的产生原因;
C.球被多次弹开 ,说明物体在振动;
D.月球 上无空气介质,故听不到声音。
2.(2023七下·平湖期末)如图所示的几个实验,能够说明声音产生原因的是( )
A.用音叉接触水面,水花四溅
B.逐渐抽出玻璃罩内空气,闹钟铃声变小
C.堵住和放开特定音孔,长笛发出不同音
D.对着蜡烛火焰敲击橡皮膜,火焰会摇晃
【答案】A
【解析】声音是通过物体振动产生的。声音的传播需要介质,真空不能传声。音调跟频率有关,频率越小,音调越低。声音是以波的形式传播的。
【解答】A.音叉接触水面,会产生水花,说明音叉在振动发出声音。故A正确;
B.逐渐抽出玻璃罩内空气,闹钟铃声变小,说明声音传播需要介质.故B错误;
C. 堵住和放开特定音孔,长笛发出不同音,说明声音的音调高低与振动频率有关,故C错误;
D. 对着蜡烛火焰敲击橡皮膜,火焰会摇晃,说明声音具有能量,故D错误。
3.(2023七下·柯桥期末)牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上,通过推理概括出来的,如图四个实验,所用科学方法与此相同的是( )
A.扬声器旁的烛焰随音乐晃动
B.发声的音叉将乒乓球弹开
C.真空不能传声
D.探究”音调与频率的关系”
【答案】C
【解析】理想实验法是学习科学的一种重要方法,即在实验的基础上进行合理的、科学的推理得到结论的实验思想。在地球上无法做到绝对的真空状态,真空不能传声的结论是在逐渐抽去钟罩内的空气的条件下发现能听到的声音越来越微弱,从而推断真空不能传声的结论。
【解答】A、扬声器旁的烛焰随音乐晃动,采用的是“转换法”,故A不符合题意;
B、发声的音叉将乒乓球弹开,采用的是“转换法”,故B不符合题意;
C、真空不能传声,采用的是“理想实验法”,故C不符合题意;
D、探究“音调与频率的关系”,采用的是“控制变量法”,故D不符合题意;
4.(2022七下·杭州期中)已知声音在铁、水和空气中传播速度分别为5200米/秒、1500米/秒、340米/秒,人耳能分辨前后两次声音时间间隔大于0.1秒。有一段长18米的铁管装满水。将你的耳朵贴在裝满水的铁管一端,请人在另一端敲击一下,你能听到的敲击声次数是( )
A.1次 B.2次 C.3次 D.4次
【答案】A
【解析】声音通过铁管传播的时间:;
声音通过水传播的时间:;
声音通过空气传播的时间:;
在空气和铁中的时间差为:△t=0.053s-0.0035s=0.0495s<0.1s;
最快的和最慢的时间差都小于0.1s,
因此只能听到一次。
5.(2023七下·瓯海月考)阅读下列材料,回答问题。
【材料一】1923年,荷兰的一个火药库发生了大爆炸,据调查,在100km的范围内,人们清楚地听到了爆炸声,在100km到160km的范围内,人们却什么都没有听到,令人奇怪的是,在1300km的地方,人们却又清楚地听到了爆炸声。
【材料二】声音在温度均匀的空气里沿直线传播,一旦碰到空气的温度有高有低时,它就往温度低的地方传播,于是声音就拐弯了。
【材料三】如果某个地区接近地面的温度变化得厉害,这儿高那儿低,那么声音拐到高空后又会往下,这样就会造成一些奇怪的现象,例如骆驼队白天在沙漠中行走时,队伍后面的喊声,队伍前面往往听不到等。
(1)材料一中,人在50km处比100km听到的爆炸声的响度要 一些(填“大”或“小”)。
(2)生活在离火车道较近的地方的人们发现,夜晚和早晨听到火车的汽笛声很清楚,一到白天就听不太清楚了,有时甚至听不见,这主要是由于早、晚比白天的地表温度 ,声音向地表附近传播。
(3)声音在温度均匀的空气里沿直线传播,光与声音有类似性质:在同一均匀介质中光沿 传播。
【答案】(1)大(2)低(3)直线
【解析】(1)到声源的距离越大,则声音越分散,那么声音的响度越小;
(2)根据“一旦碰到空气的温度有高有低时,它就往温度低的地方传播”解答;
(3)根据光在同一均匀介质中传播的特点解答。
【解答】(1)材料一中,人在50km处比100km到声源距离更近,则声音分散的较差,那么响度要大。
(2)生活在离火车道较近的地方的人们发现,夜晚和早晨听到火车的汽笛声很清楚,一到白天就听不太清楚了,有时甚至听不见,这主要是由于早、晚比白天的地表温度低,声音向地表附近传播。
(3)声音在温度均匀的空气里沿直线传播,光与声音有类似性质:在同一均匀介质中光沿直线传播。
6.(2021七下·嵊州期末)小明学了声音的知识后,对材料的隔音性能很感兴趣,于是他设计了如下实验进行探究。
①搜集各种材料,如衣服、报纸、平装书、塑料袋、袜子;
②把钟放到一个盒子里,将衣服盖在钟上方,然后逐渐远离盒子直到听不到嘀嗒声,记下此时人离盒子的距离;
③依次分别将各种材料盖在钟上方重复以上实验,得到下表的数据。
材料 衣服 报纸 平装书 塑料袋 袜子
听不见钟声的实际距离/m 2.1 2.8 3.7 5.2 1.2
(1)小明设计实验利用了离声源越远,听到的声音响度越 (选填 “大”或“小”)的原理。
(2)根据实验数据,上述待测材料隔音性能最差的是 。
(3)根据小明的实验结果,可以作出一个推测:表面 的材料隔音性能较好。(选填“平整光滑”或“粗糙多孔”)
【答案】(1)小(2)塑料袋(3)粗糙多孔
【解析】(1)声音在传播过程中不断分散,距离越远,分散的越厉害,自然听到声音的响度越小;
(2)材料的隔音性能越好,听不到声音的距离越短;
(3)衣服和袜子的隔音性能较好,而报纸和塑料袋的隔音性能较差,二者比较确定影响隔音性能的因素。【解答】(1)小明设计的实验利用了离声源越远,听到的声音响度越小的原理。
(2)根据实验数据可知,使用塑料袋隔音时,听不见声音的距离最远,则上述待测材料隔音性能最差的是塑料袋。
(3)根据小明的实验结果,可以作出一个推测:表面粗糙多孔的材料隔音性能较好。
7.晚上,小李正在家里温习功课,突然听到窗外传来烟花很响的爆鸣声。
(1)爆鸣声是由火药爆炸时引起空气的 产生的。
(2)小李同学觉得看到烟花与听到烟花的声音并不同步,总是先看见烟花绽放然后才能听到烟花爆炸的声音,这是因为 。
(3)小李同学看到烟花后3 s才听到烟花的声音,已知当时气温为25 ℃,声音在空气中的传播速度为345 m/s,那么烟花爆鸣处距人 m。 (不计光的传播时间)
【答案】(1)振动 (2)光速比声速大 (3)1035
【解析】(1)爆鸣声是由火药爆炸时引起空气的振动产生的。
(2)小李同学觉得看到烟花与听到烟花的声音并不同步,总是先看见烟花绽放然后才能听到烟花爆炸的声音,这是因为光速比声速大。
(3)烟花爆鸣处距人的距离:s=vt=345m/s×3s=1035m。
8.(2023七下·婺城期末)声音与人的生活息息相关,为了认识声音,科学兴趣活动小组设计了以下实验对声音进行了探究。
实验一:图甲,逐渐抽去钟罩内气体,听到铃声越来越小。
实验二:图乙,一张纸分别接触转动中的两个齿数不同的齿轮,齿轮的齿数越多,纸片发出的声音越尖。
实验三:图丙,将一支点燃的蜡烛放在喇叭的前方,当喇叭中发出较强的声音时,观察烛焰左右晃动。
(1)以上三个实验中,实验一表明 。
(2)实验二表明:音调高低由 决定。
(3)实验三表明:声音在空气中是以 的形式向远处传播的,声音具有 。
【答案】(1)声音的传播需要介质(2)频率(3)波;能量
【解析】(1)根据图甲分析描述的物理过程,确定包含的物理原理;
(2)根据音调的影响因素分析解答;
(3)根据声音传播的形式分析解答。
【解答】(1)根据甲图可知,当不断抽出真空罩中的气体时,真空罩中闹钟的声音越来越小,则推断出:如果没有空气,那么声音就无法传播,即声音的传播需要介质;
(2)在图乙中,一张纸分别接触转动中的两个齿数不同的齿轮,齿轮的齿数越多,纸片的振动频率越大,而声音越尖即音调越高,那么音调高低由频率决定。
(3)验三表明:声音在空气中是以波的形式向远处传播的。根据蜡烛火焰晃动可知,声音具有能量。
9.(2023七下·金华期中)科学兴趣小组设计了如图所示的实验装置来探究“声音的产生和传播”。图中甲、乙是直径为10cm的去底塑料筒,在每个筒的一侧用橡皮筋扎一橡皮膜,再在乙筒的橡皮膜外吊一乒乓球,装置固定在两张桌面上。
(1)【实验1】调节两个塑料筒的中心在同一高度上,并使筒的开口对齐且相距5cm,用手往外拉开甲的橡皮膜,突然放手,听到声音并观察到图乙处的乒乓球被弹开。此实验不能说明____(填字母编号)。
A.声音具有能量 B.声音可以在空气中传播
C.真空不能传播声音 D.声音由振动产生
(2)实验1中,乒乓球的作用是 。
(3)【实验2】为了进一步探究响度和距离的关系,小组成员将甲、乙两筒的距离s分别调节到10cm、15cm、20cm,重复上述实验,观察到乒乓球被弹开的幅度逐渐减小。
根据实验2的现象,可以得出结论是 。
【答案】(1)C
(2)放大实验现象
(3)声音的响度与距离声源的远近有关,距离越远,响度越小
【解析】(1)根据实验现象分析包含的物理原理;
(2)橡皮膜的振幅很小,用肉眼几乎看不到,但是借助乒乓球的大幅度振动,我们可以感知橡皮膜在振动。
(3)乒乓球的振幅越小,说明橡皮膜的振幅越小,即收集到声音的响度越小,据此分析声音的限度与距离的关系即可。
【解答】(1)声音能够使橡皮膜振动,从而引起乒乓球振动,这说明声音具有能量,故A正确不合题意;
声音从甲塑料筒依靠空气传播到乙塑料筒,故B正确不合i题意;
乒乓球大幅度振动,说明发声的橡皮膜在振动,故D正确不合题意;
题目中没有现象可以说明真空不能传播声音,故C错误符合题意。故选C。
(2)实验1中,乒乓球的作用是放大实验现象。
(3)【实验2】为了进一步探究响度和距离的关系,小组成员将甲、乙两筒的距离s分别调节到10cm、15cm、20cm,重复上述实验,观察到乒乓球被弹开的幅度逐渐减小。
根据实验2的现象,可以得出结论是:声音的响度与距离声源的远近有关,距离越远,响度越小。
10.(2023七下·浙江期中)阅读下面的短文,请回答以下问题: 潜艇的“耳目”——声呐
潜艇最大的特点是它的隐蔽性,作战时需要长时间在水下潜航,这就决定它不能浮出水面使用雷达观察,而只能依靠声呐进行探测,所以声呐在潜艇上的重要性更为突出,被称为潜艇的“耳目”。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用广泛的一种重要装置。
声呐能够向水中发射声波,声波的频率大多在10kHz~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较好的指向性。声波在水中传播时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,反射回来的声波被声呐接收,根据声信号往返时间可以确定目标的距离。声呐发出声波碰到的目标如果是运动的,反射回来的声波(下称“回声”)的音调就会有所变化,它的变化规律是:如果回声的音调变高,说明目标正向声呐靠拢;如果回声的音调变低,说明目标远离声呐。
(1)声呐发出的声波在水中传播速度比在空气中传播的速度 (选填“快”、“慢”或“相同”)。
(2)正常情况下,声呐发出的声波的频率25kHz,这种声波叫 (选填“超声波”或“次声波”)
(3)反射回来的声波的音调有所变化,一般来说,声音音调的高低与 有关。
(4)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?答: ;为什么?答: 。
【答案】(1)快
(2)超声波
(3)发声物体振动的快慢(频率)
(4)不能;月球表面是真空的,而真空不能传声
【解析】(1)一般情况下,声音在固体中传播最快,在液体中传播速度较慢,在气体中传播速度最慢。
(2)声音的频率小于20Hz的叫次声波,频率大于20000Hz的叫超声波;
(3)根据音调的影响因素解答;
(4)声音的传播需要介质,真空不能传声,据此分析解答。
【解答】(1)声呐发出的声波在水中传播速度比在空气中传播的速度快。
(2)正常情况下,声呐发出的声波的频率25kHz=25000Hz,这种声波叫超声波。
(3)反射回来的声波的音调有所变化,一般来说,声音音调的高低与发声物体振动的快慢(频率)有关。
(4)在月球上不能用声呐技术来测量物体间的距离,因为月球表面是真空的,而真空不能传声。
11.(2022七下·临海期中)我们知道声音在不同介质中的传播速度一般不同,阅读下表中一些介质中的声速,回答问题。一些介质中的声速v单位m/s
空气(0℃) 331 冰 3230
空气(15℃) 340 钢棒 3750
煤油(25℃) 1324 铝棒 5000
水(常温) 1500 铁棒 5200
在长为750米的金属管的一端敲击一下,在另一端先后听到两个声音。
(1)声音在介质中的传播速度有什么规律?(写出两条)
(2)请你结合所学知识解释先后听到两个声音的原因。
(3)从敲击到听到第一个声音用了0.2秒,该金属管可能是由什么材料制成?(写出过程)
(4)声音有个“怪脾气”,它在温度均匀的空气里是笔直地走的:一旦碰到空气的温度
有高有低时,它就尽挑温度低的地方走,于是声音就拐弯了。你注意过高速列车通过时的声音吗?夜晚和早晨听到火车的汽笛声很清楚,一到白天就不太清楚了,有时甚至听不见,请根据上面的知识分析造成这种现象的主要原因是什么?
【答案】(1)①一般情况下,声音在不同介质中的传播速度不同;②声音在固体中的传播速度比液体、气体中的大;③声音在同种介质中的传播速度与温度有关
(2)由题可知,把耳朵贴在金属管的一端,在另一端敲金属管,声音分别从金属、空气中传播,则可以听到两个声音;因为声音在金属中的传播速度比在空气中传播快,所以先听到的声音是从金属管传来,然后听到的声音是从空气中传来。
(3)解: = =3750m/s
(4)因为夜间和早晨的温度低,声音喜欢在温度低的介质中传播,所以人们接受的声波多,也就听得清楚。而白天温度高,声音不喜欢温度高的介质,会往温度低的地方走,会转弯,人接受到的声波不多,也就听不清楚,甚至听不见。
【解析】(1)从表格中寻找对比数据,从而找到声音在介质中传播速度的大小规律;
(2)根据公式可知,声音传播的距离相等,由于声速不同,那么声音传到人耳时的时间长短不同,自然听到前后两个声音;
(3)根据计算出声速,然后与表格进行比较,从而确定金属的种类;
(4)比较白天时的气温和早晚气温的不同,从而确定声音传播的不同,弄清传入人耳的声波强度的不同即可。
【解答】(1)①比较常温下的水、冰和碳棒可知:一般情况下,声音在不同介质中的传播速度不同
②比较空气(15℃)、水和铁棒可知:声音在固体中的传播速度比液体、气体中的大;
③比较第一列前三个数据可知:声音在同种介质中的传播速度与温度有关。
12.(2022七下·杭州月考)声音在不同介质中传播速度一般是不同的。阅读下表回答问题:
介质 声速v(米/秒) 介质 声速v(米/秒)
空气(0 ℃) 331 蒸馏水(25 ℃) 1497
空气(15 ℃) 340 铝(25 ℃) 5000
空气(25 ℃) 346 铁(25 ℃) 5200
煤油(25 ℃) 1324 铜(25 ℃) 3750
(1)指出声音在介质中的传播速度可能有的规律: (写出一条即可)。
(2)某测量员在空气温度是 15 ℃的环境中利用回声测距离:他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪,经过 1.00 秒钟第一次听到回声,又经过 0.50 秒钟再次听到回声,回声测距是利用了声波的 ,已知声速为 340 米/秒,则两峭壁间的距离多少米 ?(写出计算步骤)
【答案】(1)声音在同种介质中的传播速度与温度有关
(2)反射;回声测距是利用了声波的反射。 经过1s后听到第一次回声, 则听到第二次回声时的时间为:t=1s+0.5s=1.5s; 两个峭壁之间的距离为:。
【解析】(1)将表格中的数据进行比较,从而找到声音的传播速度的规律;
(2)根据回声测距的原理解答。在回声测距中,障碍物之间的距离等于声音传播路程的一半,即。
【解答】(1)比较第一列前三个数据可知,声音在同种介质中的传播速度与温度有关;
比较空气(25℃)、煤油(25℃),铝(25℃)可知:当温度相同时,声音在气体中传播速度最小,在固体中传播速度最大。
(2)回声测距是利用了声波的反射。
经过1s后听到第一次回声,则听到第二次回声时的时间为:t=1s+0.5s=1.5s;
两个峭壁之间的距离为:。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第2节 声音的产生和传播
考点一、声音的产生
(一)探究声音的产生
实验声音是由物体的振动产生的。一切正在发声的物体都在振动,振动停止,发声也停止。
(二)声源
正在发声的物体叫做声源。固体、液体和气体都能发声,都可以作为声源。如击鼓时,鼓面振动发出声音;往盛水的盆中倒水时,可以听到水振动发出的声音;吹笛子时,空气在笛子内振动发出声音。
【能力拓展】有些发声物体的振动不明显,不容易直接观察到,比如扬声器在发声时的振动。为了证明扬声器发声时是在振动的,我们可以把一些小塑料泡沫颗粒放到扬声器上面的纸盆里,打开扬声器播放音乐时,我们会看到塑料泡沫颗粒随着音乐上下跳动,这时可以证明扬声器发声时也在振动。这种证明发声体在振动的方法被称为“转换法”或“放大法”。
“振动停止,发声也停止”不能理解为“振动停止,声音也消失”,因为振动停止,只是不再发声,而原来发出的声音仍继续存在并传播。 例如,对着高山喊话,停止喊话后,声带不再振动,但是几秒钟后,我们仍能听到回声。
典例1:(2022七下·仙居期末)有一种叫做“鱼洗”的铜制容器。“ 鱼洗”内盛水,当用手搓动两侧的“耳朵”,能看到水珠在水面上跳动,同时还能听到“滋滋”的声音,当手停止搓动后,仍能看见这种现象。发生这种现象的根本原因是( )
A.人的听觉发生了“延长” B.声音仍在传播,故带动水的运动
C.“鱼洗”周围的空气仍在振动 D.“鱼洗”仍在振动
变式1:(2023七下·义乌期中)如图所示,将一个正在发声的音叉紧靠悬挂的泡沫塑料小球,可观察到小球被音叉反复弹开,如果音叉不发声就观察不到此现象,在此实验中,小球的作用是( )
A.使音叉的振动尽快停下来
B.使音叉的振动时间尽可能延长,便于观察
C.使音叉的微小振动放大,便于观察
D.使声波反射形成回声
变式2:魔术师表演“会跳舞的火焰”节目时,先在平台上点燃一支蜡烛,然后手持一面小鼓置于蜡烛附近,鼓面面对烛火。当他敲响小鼓,烛火就随着鼓声舞动。这一现象说明( )
A.人的一种错觉 B.烛火肯定被风吹动
C.魔术师有一种神奇的力量 D.鼓面振动发声,带动空气振动
变式3:如图所示是小明同学探究“声音的产生”的实验装置。
(1)实验时小明用小锤敲击音叉,既能听到音叉发出的声音,又能观察到 。通过这个实验可以得出的结论是 。
(2)如果用手握住正在发声的音叉, (填“能”或“不能”)听到声音。
(3)乒乓球在实验中的作用: 。这种研究方法叫作 。
考点二、声音的传播
(一)探究声音传播的条件
探究活动1:声音在固体和液体中的传播
过程 现象 结论
一个同学轻敲桌子的一端,另一个同学把耳朵贴在桌子的另一端的桌面上,堵住另一只耳朵 能听到敲敲击声 声音能在固体中传播
玻璃鱼缸中盛有水,水中有金鱼,用细棍轻敲鱼缸上沿 金鱼立即受惊游动 声音能在液体中传播
探究活动2:声音在气体中的传播
①将一只小电铃放在密封的玻璃罩内,接通电源使电铃发声,此时你能听到电铃声吗
②用抽气机抽出玻璃罩内的空气,在抽气的过程中,你听到的电铃声有什么变化
③再让空气逐渐进人玻璃罩内,你听到的电铃声又怎样变化
探究分析:刚开始能听到玻璃罩内的电铃声,随着空气逐渐被抽出,听到的电铃声逐渐变小,再让空气逐渐进人玻璃罩内,听到电铃声逐渐变大。
推理:如果把玻璃罩内的空气完全抽出, 就完全听不到电铃声了。
(二)归纳总结
声音可以在固体、液体和气体中传播。声音传播需要物质,科学上把这样的物质叫做介质。真空不能传声。
【能力拓展】在探究声音的传播实验中,我们不可能把玻璃罩内空气完全抽成真空,但我们可以通过空气越来越稀薄,听到的声音越来越小这一现象推理得出:如果玻璃罩内被抽成真空,则声音也就不能传播了,这种研究方法称为理想实验法(或推理法)。
①固体、液体、气体都可以作为声源发出声音,也都可以作为传播声音的介质。
②空气越稀薄,传声效果越差,真空不能传声。
③一般而言,固体传声效果最好,液体次之,气体传声效果最差。
典例1:如图所示,将正在发声的手机放在连通于抽气机的密闭玻璃瓶内。
(1)在用抽气机把玻璃瓶内的空气逐渐抽出的过程中,听到的声音将会逐渐 。
(2)分析实验现象,运用 (填“推理”或“归纳”)的方法可得结论: 。
变式1:(2023七下·金华期中)如图所示,在一个透明玻璃钟罩内放一个会闪光的音乐贺卡,在贺卡闪光、播放音乐时,抽出玻璃钟罩内的空气,此时( )
A.看不到闪光,听不到音乐 B.看到闪光,听不到音乐
C.看不到闪光,听到音乐 D.看到闪光,听到音乐
变式2:在研究声音的产生与传播的实验中:
(1)如图甲,用竖直悬挂的泡沫塑料球接触发声的音叉时,泡沫塑料球被弹起,这个现象说明________;
(2)如图乙,两只音叉完全相同,敲击右边的音叉,我们却看到左边音叉旁的泡沫塑料球不断弹起,这个现象说明________。
(3)如将上述乙装置由宇航员带到月球表面做同样的实验,则泡沫小球________(“会”或“不会”)弹起,这是因为________。
变式3:(2022七下·杭州月考)在探究声音的产生与传播时,小明和小华一起做了下面的实验:
(1)如图①所示,用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,可观察到 ,它说明了 。此探究中悬挂着的乒乓球的作用是 ,这种思维方法叫做 (填“等效法”“控制变量法”“转换法”或“类比法”)。
(2)如图②所示,为了验证(1)中的探究结论,小华同学用手使劲敲桌子,桌子发出了很大的声响,但他几乎没有看到桌子的振动,为了明显地看到实验现象,你的改进方法是: 。(3)如图③所示,敲响右边的音叉,左边完全相同的音叉也会发声,并且把泡沫塑料球弹起。该实验能说明 可以传声。
(4)如图④所示,把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内,逐渐抽出其中的空气,将听到铃声逐渐减弱,并由此推理可知: 。
考点三、声音传播的快慢
(一)声速
声音在每秒内传播的距离叫做声速。声速的大小跟介质的种类有关,还跟介质的温度有关。在15℃的空气中,声音每秒传播340米。
(二)影响声速的因素
(1)介质种类
声音在不同的介质中传播的速度不同。一般情况下,声音在气体中传播最慢,在液体中较快,在固体中最快,例如:某人在一根较长的有水的自来水管一端敲击一下,一人在另一端可以听到三次声音,第一次为水管传来的,第二次为水传来的,第三次为空气传来的。
(2)温度
声速随温度的升高而增大,气温每升高1 ℃,声音在空气中每秒传播的距离约增加0.6米。当空气中不同区域的温度有区别时,声音的传播路线总是偏向低温方向,如上方的温度低,声音就向上传播,此时,低处的声音,高处的人更容易听到。
典例1:晚上,小李正在家里温习功课,突然听到窗外传来烟花很响的爆鸣声。
(1)爆鸣声是由火药爆炸时引起空气的 产生的。
(2)小李同学觉得看到烟花与听到烟花的声音并不同步,总是先看见烟花绽放然后才能听到烟花爆炸的声音,这是因为 。
(3)小李同学看到烟花后3 s才听到烟花的声音,已知当时气温为25 ℃,声音在空气中的传播速度为345 m/s,那么烟花爆鸣处距人 m。 (不计光的传播时间)
变式1:(2023七下·拱墅期末)使用一款骨传导蓝牙耳机时,将耳机贴在耳边的颞骨两侧而不是堵塞住外耳道,既可以听到耳机发出的声音,也能听到周围环境的声音。听到耳机声音和周围环境声音对应的传播介质,分别是( )
A.气体、固体 B.气体、气体 C.固体、固体 D.固体、气体.
变式2:根据你学习的“声音的产生和传播”知识,分析并解决以下实际问题。
(1)古诗“春眠不觉晓,处处闻啼鸟。夜来风雨声,花落知多少”中的鸟声、风声分别是 体、 体的振动发出的。
(2)北宋时期的沈括,在他的著作《梦溪笔谈》中记载:行军宿营,士兵枕着牛皮制成的箭简睡在地上,能及早听到夜袭敌人的马蹄声。这是因为 。
(3)将一颗石子抛入水中,若距击水处相同距离的水中、空中、岸边分别有一条鱼、一只小鸟、一个人,则最先听到击水声的是 ,这是因为 。
变式3:(2022七下·义乌期中)在某金属管的一端敲一下,在管的另一端听到两次声音,管长1020m,两次响声相隔2.5s,如果当时空气中的声速是340m/s,求
(1)若金属管内装满水则通过水传播的声音是第几声? (选填1、2或3)
(2)敲击结束后通过空气传播听到声音需要多少秒?
(3)该金属中的声速。
1.(2023七下·兰溪期中)将正在发声的音叉紧靠悬线下的轻质小球(如图),关于此实验下列说法错误的( )
A.小球的作用是将微小的振动放大,便于观察
B.此实验为了探究声音的传播需要介质
C.实验中发现小球被多次弹开,说明声音是由物体的振动产生
D.若将此实验放到月球上做,只会观察到小球被多次弹开而听不到声音
2.(2023七下·平湖期末)如图所示的几个实验,能够说明声音产生原因的是( )
A.用音叉接触水面,水花四溅
B.逐渐抽出玻璃罩内空气,闹钟铃声变小
C.堵住和放开特定音孔,长笛发出不同音
D.对着蜡烛火焰敲击橡皮膜,火焰会摇晃
3.(2023七下·柯桥期末)牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上,通过推理概括出来的,如图四个实验,所用科学方法与此相同的是( )
A.扬声器旁的烛焰随音乐晃动
B.发声的音叉将乒乓球弹开
C.真空不能传声
D.探究”音调与频率的关系”
4.(2022七下·杭州期中)已知声音在铁、水和空气中传播速度分别为5200米/秒、1500米/秒、340米/秒,人耳能分辨前后两次声音时间间隔大于0.1秒。有一段长18米的铁管装满水。将你的耳朵贴在裝满水的铁管一端,请人在另一端敲击一下,你能听到的敲击声次数是( )
A.1次 B.2次 C.3次 D.4次
5.(2023七下·瓯海月考)阅读下列材料,回答问题。
【材料一】1923年,荷兰的一个火药库发生了大爆炸,据调查,在100km的范围内,人们清楚地听到了爆炸声,在100km到160km的范围内,人们却什么都没有听到,令人奇怪的是,在1300km的地方,人们却又清楚地听到了爆炸声。
【材料二】声音在温度均匀的空气里沿直线传播,一旦碰到空气的温度有高有低时,它就往温度低的地方传播,于是声音就拐弯了。
【材料三】如果某个地区接近地面的温度变化得厉害,这儿高那儿低,那么声音拐到高空后又会往下,这样就会造成一些奇怪的现象,例如骆驼队白天在沙漠中行走时,队伍后面的喊声,队伍前面往往听不到等。
(1)材料一中,人在50km处比100km听到的爆炸声的响度要 一些(填“大”或“小”)。
(2)生活在离火车道较近的地方的人们发现,夜晚和早晨听到火车的汽笛声很清楚,一到白天就听不太清楚了,有时甚至听不见,这主要是由于早、晚比白天的地表温度 ,声音向地表附近传播。
(3)声音在温度均匀的空气里沿直线传播,光与声音有类似性质:在同一均匀介质中光沿 传播。
6.(2021七下·嵊州期末)小明学了声音的知识后,对材料的隔音性能很感兴趣,于是他设计了如下实验进行探究。
①搜集各种材料,如衣服、报纸、平装书、塑料袋、袜子;
②把钟放到一个盒子里,将衣服盖在钟上方,然后逐渐远离盒子直到听不到嘀嗒声,记下此时人离盒子的距离;
③依次分别将各种材料盖在钟上方重复以上实验,得到下表的数据。
材料 衣服 报纸 平装书 塑料袋 袜子
听不见钟声的实际距离/m 2.1 2.8 3.7 5.2 1.2
(1)小明设计实验利用了离声源越远,听到的声音响度越 (选填 “大”或“小”)的原理。
(2)根据实验数据,上述待测材料隔音性能最差的是 。
(3)根据小明的实验结果,可以作出一个推测:表面 的材料隔音性能较好。(选填“平整光滑”或“粗糙多孔”)
7.晚上,小李正在家里温习功课,突然听到窗外传来烟花很响的爆鸣声。
(1)爆鸣声是由火药爆炸时引起空气的 产生的。
(2)小李同学觉得看到烟花与听到烟花的声音并不同步,总是先看见烟花绽放然后才能听到烟花爆炸的声音,这是因为 。
(3)小李同学看到烟花后3 s才听到烟花的声音,已知当时气温为25 ℃,声音在空气中的传播速度为345 m/s,那么烟花爆鸣处距人 m。 (不计光的传播时间)
8.(2023七下·婺城期末)声音与人的生活息息相关,为了认识声音,科学兴趣活动小组设计了以下实验对声音进行了探究。
实验一:图甲,逐渐抽去钟罩内气体,听到铃声越来越小。
实验二:图乙,一张纸分别接触转动中的两个齿数不同的齿轮,齿轮的齿数越多,纸片发出的声音越尖。
实验三:图丙,将一支点燃的蜡烛放在喇叭的前方,当喇叭中发出较强的声音时,观察烛焰左右晃动。
(1)以上三个实验中,实验一表明 。
(2)实验二表明:音调高低由 决定。
(3)实验三表明:声音在空气中是以 的形式向远处传播的,声音具有 。
9.(2023七下·金华期中)科学兴趣小组设计了如图所示的实验装置来探究“声音的产生和传播”。图中甲、乙是直径为10cm的去底塑料筒,在每个筒的一侧用橡皮筋扎一橡皮膜,再在乙筒的橡皮膜外吊一乒乓球,装置固定在两张桌面上。
(1)【实验1】调节两个塑料筒的中心在同一高度上,并使筒的开口对齐且相距5cm,用手往外拉开甲的橡皮膜,突然放手,听到声音并观察到图乙处的乒乓球被弹开。此实验不能说明____(填字母编号)。
A.声音具有能量 B.声音可以在空气中传播
C.真空不能传播声音 D.声音由振动产生
(2)实验1中,乒乓球的作用是 。
(3)【实验2】为了进一步探究响度和距离的关系,小组成员将甲、乙两筒的距离s分别调节到10cm、15cm、20cm,重复上述实验,观察到乒乓球被弹开的幅度逐渐减小。
根据实验2的现象,可以得出结论是 。
10.(2023七下·浙江期中)阅读下面的短文,请回答以下问题: 潜艇的“耳目”——声呐
潜艇最大的特点是它的隐蔽性,作战时需要长时间在水下潜航,这就决定它不能浮出水面使用雷达观察,而只能依靠声呐进行探测,所以声呐在潜艇上的重要性更为突出,被称为潜艇的“耳目”。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用广泛的一种重要装置。
声呐能够向水中发射声波,声波的频率大多在10kHz~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较好的指向性。声波在水中传播时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,反射回来的声波被声呐接收,根据声信号往返时间可以确定目标的距离。声呐发出声波碰到的目标如果是运动的,反射回来的声波(下称“回声”)的音调就会有所变化,它的变化规律是:如果回声的音调变高,说明目标正向声呐靠拢;如果回声的音调变低,说明目标远离声呐。
(1)声呐发出的声波在水中传播速度比在空气中传播的速度 (选填“快”、“慢”或“相同”)。
(2)正常情况下,声呐发出的声波的频率25kHz,这种声波叫 (选填“超声波”或“次声波”)
(3)反射回来的声波的音调有所变化,一般来说,声音音调的高低与 有关。
(4)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?答: ;为什么?答: 。
11.(2022七下·临海期中)我们知道声音在不同介质中的传播速度一般不同,阅读下表中一些介质中的声速,回答问题。一些介质中的声速v单位m/s
空气(0℃) 331 冰 3230
空气(15℃) 340 钢棒 3750
煤油(25℃) 1324 铝棒 5000
水(常温) 1500 铁棒 5200
在长为750米的金属管的一端敲击一下,在另一端先后听到两个声音。
(1)声音在介质中的传播速度有什么规律?(写出两条)
(2)请你结合所学知识解释先后听到两个声音的原因。
(3)从敲击到听到第一个声音用了0.2秒,该金属管可能是由什么材料制成?(写出过程)
(4)声音有个“怪脾气”,它在温度均匀的空气里是笔直地走的:一旦碰到空气的温度
有高有低时,它就尽挑温度低的地方走,于是声音就拐弯了。你注意过高速列车通过时的声音吗?夜晚和早晨听到火车的汽笛声很清楚,一到白天就不太清楚了,有时甚至听不见,请根据上面的知识分析造成这种现象的主要原因是什么?
12.(2022七下·杭州月考)声音在不同介质中传播速度一般是不同的。阅读下表回答问题:
介质 声速v(米/秒) 介质 声速v(米/秒)
空气(0 ℃) 331 蒸馏水(25 ℃) 1497
空气(15 ℃) 340 铝(25 ℃) 5000
空气(25 ℃) 346 铁(25 ℃) 5200
煤油(25 ℃) 1324 铜(25 ℃) 3750
(1)指出声音在介质中的传播速度可能有的规律: (写出一条即可)。
(2)某测量员在空气温度是 15 ℃的环境中利用回声测距离:他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪,经过 1.00 秒钟第一次听到回声,又经过 0.50 秒钟再次听到回声,回声测距是利用了声波的 ,已知声速为 340 米/秒,则两峭壁间的距离多少米 ?(写出计算步骤)
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
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