3.2 探究乐音的特性--2025-2026学年教科版八年级上册物理教学课件（48页PPT）

(共48张PPT)
3.2 探究乐音的特性
第3章 声的世界
教科版2025-2026学年 物理八年级上册【精做课件】
授课教师：********
班 级：********
时 间：********
3.2 探究乐音的特性
学习目标
明确乐音的概念，知道乐音与噪声的区别，能从生活中区分乐音和噪声。
通过实验探究，理解音调的高低与发声体振动频率的关系，知道频率的单位及影响频率的因素。
通过实验探究，理解响度的大小与发声体振动振幅及距离发声体远近的关系，能描述振幅的概念。
知道音色是乐音的重要特性，了解音色与发声体的材料、结构等因素有关，能利用音色区分不同的发声体。
培养设计和完成实验的能力，提高观察、分析和归纳实验现象的能力，激发对声现象探究的兴趣。
情境导入
播放两段音频：一段是优美的钢琴演奏曲，另一段是杂乱无章的机器轰鸣声。
提问：大家听了这两段声音，感觉有什么不同？引导学生说出钢琴演奏曲听起来悦耳动听，是乐音；机器轰鸣声嘈杂刺耳，是噪声。
引出主题：乐音有其独特的特性，本节课我们就来探究乐音的特性。
乐音与噪声
乐音：物理学中，把发声体做规则振动时发出的声音叫做乐音。乐音听起来悦耳动听，如乐器演奏的声音、歌唱家的歌声等。
噪声：发声体做无规则振动时发出的声音叫做噪声，它听起来嘈杂刺耳，如机器的轰鸣声、汽车的鸣笛声等（与 3.1 节中噪声的物理学定义相呼应）。
区别：乐音的振动是有规律的，噪声的振动是无规律的；乐音通常给人愉悦的感觉，噪声则会让人感到烦躁。
探究音调与频率的关系
提出问题：乐音的音调高低与什么因素有关？
猜想与假设：根据生活经验，猜想音调的高低可能与发声体振动的快慢有关，振动越快，音调越高。
实验器材：直尺（或钢尺）、桌子、不同齿数的齿轮、硬纸片、示波器（可选）。
实验方案：
方案一（利用直尺）：
将直尺的一端紧压在桌面上，另一端伸出桌面一定长度，用相同的力拨动直尺伸出桌面的一端，观察直尺振动的快慢，并听声音的音调高低。
改变直尺伸出桌面的长度，重复上述操作，比较不同长度时直尺振动的快慢和音调的高低。
方案二（利用齿轮和硬纸片）：
使不同齿数的齿轮以相同的转速转动，用硬纸片分别与不同齿数的齿轮接触，听硬纸片发出声音的音调高低，并观察硬纸片振动的快慢（齿轮齿数越多，硬纸片振动越快）。
实验现象：
方案一中，直尺伸出桌面越短，振动得越快，发出声音的音调越高；直尺伸出桌面越长，振动得越慢，发出声音的音调越低。
方案二中，齿轮齿数越多，硬纸片振动越快，发出声音的音调越高；齿轮齿数越少，硬纸片振动越慢，发出声音的音调越低。
分析与结论：发声体振动的快慢用频率表示，频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。即乐音的音调高低由发声体振动的频率决定。
频率相关知识：
频率的定义：物体每秒内振动的次数，单位是赫兹（Hz）。
人耳的听觉范围：20Hz - 20000Hz，频率高于 20000Hz 的是超声波，低于 20Hz 的是次声波，人耳都听不到。
举例：儿童的声带振动频率较高，发出的声音音调高；成年男性的声带振动频率较低，发出的声音音调低。
探究响度与振幅的关系
提出问题：乐音的响度大小与什么因素有关？
猜想与假设：猜想响度的大小可能与发声体振动的幅度有关，振动幅度越大，响度越大；还可能与距离发声体的远近有关。
实验器材：鼓、鼓槌、碎纸屑（或泡沫小球）、音叉、细线、乒乓球、刻度尺。
实验方案：
方案一（利用鼓）：
在鼓面上撒一些碎纸屑，用不同的力敲击鼓面，观察鼓面振动的幅度（碎纸屑跳动的高度）和听到声音的响度大小。
方案二（利用音叉）：
用细线将乒乓球悬挂起来，使乒乓球刚好接触正在发声的音叉，用不同的力敲击音叉，观察乒乓球被弹开的幅度和听到声音的响度大小。
方案三（探究与距离的关系）：
用相同的力敲击音叉，使音叉发出声音，人站在不同的距离处听声音的响度大小，比较不同距离时响度的差异。
实验现象：
方案一中，用力越大，鼓面振动幅度越大（碎纸屑跳动越高），听到的声音响度越大；用力越小，振动幅度越小，响度越小。
方案二中，敲击音叉的力越大，音叉振动幅度越大，乒乓球被弹开的幅度越大，听到的声音响度越大；力越小，振动幅度越小，响度越小。
方案三中，人离音叉越近，听到的声音响度越大；离音叉越远，响度越小。
分析与结论：
发声体振动的幅度叫做振幅，振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。
在振幅相同的情况下，距离发声体越近，响度越大；距离越远，响度越小。即乐音的响度大小与发声体振动的振幅和距离发声体的远近有关。
振幅概念：物体振动时偏离原来位置的最大距离叫做振幅，振幅是表示振动强弱的物理量。
探究音色与发声体材料、结构的关系
提出问题：不同的发声体发出的乐音，即使音调和响度相同，听起来也不一样，这与什么因素有关？
猜想与假设：猜想这可能与发声体的材料、结构等因素有关。
实验器材：不同材质的乐器（如钢琴、小提琴、笛子、吉他等）、音频播放器（播放不同乐器演奏同一音符的音频）、示波器（可选）。
实验方案：
用不同的乐器（如钢琴和小提琴）演奏相同音调、相同响度的音符，仔细聆听它们的声音差异。
用音频播放器播放不同乐器演奏同一音符的音频，对比它们的声音特点。
（可选）用示波器观察不同乐器发出声音的波形图，比较波形的差异。
实验现象：不同乐器演奏相同音调、相同响度的音符时，听起来的感觉不同，各具特色；示波器显示的波形图也各不相同。
分析与结论：不同发声体的材料、结构不同，发出乐音的音色就不同。即音色由发声体的材料、结构等因素决定。
实例：
钢琴和小提琴的材料和结构不同，所以它们的音色不同，我们能很容易区分开来。
不同的人说话，声带的材料和结构存在差异，音色不同，因此我们能通过声音分辨出不同的人。
乐音特性的应用
音调的应用：
弦乐器（如小提琴、吉他）通过改变弦的长短、粗细、松紧来改变振动频率，从而改变音调。弦越短、越细、越紧，振动频率越高，音调越高。
管乐器（如笛子、箫）通过改变空气柱的长度来改变振动频率，空气柱越短，振动频率越高，音调越高。
响度的应用：
扩音器可以增大声音的振幅，从而增大响度，使声音传播得更远。
医生用的听诊器，通过减少声音的分散，增大声音的响度，使医生能更清晰地听到病人内脏的声音。
音色的应用：
利用不同乐器的音色差异，组成丰富多彩的交响乐。
语音识别技术利用人的音色不同，来识别不同的人。
质量检测中，通过听机器发出声音的音色，判断机器是否存在故障。
课堂活动：制作简易乐器并探究其特性
活动任务：小组合作，利用身边的材料（如吸管、橡皮筋、饮料瓶、纸盒等）制作一个简易乐器（如吸管笛、橡皮筋琴等）。
制作要求：制作的乐器能发出不同音调或不同响度的乐音。
探究内容：
探究如何改变自制乐器发出乐音的音调，并分析原因（如改变吸管的长度、橡皮筋的松紧等）。
探究如何改变自制乐器发出乐音的响度，并分析原因（如改变吹气的力度、拨动橡皮筋的力度等）。
展示与交流：各小组展示自制的乐器，演示如何改变音调、响度，并分享探究过程和发现，其他小组进行评价和提问。
随堂练习
乐音的三个特性是______、和。
往热水瓶里倒水时，随着水位的升高，听到声音的音调（ ）
A. 越来越高
B. 越来越低
C. 保持不变
D. 无法判断
关于响度，下列说法正确的是（ ）
A. 响度只与发声体振动的振幅有关
B. 响度与发声体振动的频率有关
C. 距离发声体越远，响度越大
D. 振幅越大，响度越大
我们能区分钢琴和小提琴的声音，是因为它们的（ ）不同。
A. 音调
B. 响度
C. 音色
D. 频率
用相同的力拨动同一把吉他的不同琴弦，发出声音的______不同，这是因为琴弦的______不同。
答案
音调；响度；音色
A
D
C
音调；粗细（或长度、松紧）
总结
乐音是发声体做规则振动时发出的声音，具有音调、响度和音色三个特性。
音调由发声体振动的频率决定，频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。
响度与发声体振动的振幅和距离发声体的远近有关，振幅越大、距离越近，响度越大。
音色由发声体的材料、结构等因素决定，是区分不同发声体的重要依据。
通过实验探究和制作简易乐器，加深了对乐音特性的理解，提高了实验探究能力和动手实践能力。
5
课堂检测
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新知讲解
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变式训练
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中考考法
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小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
情境 分析
声音的特点:尖细，音调高
清脆的鸟鸣
嘹亮的军号
高亢的鸡鸣
情境 分析
声音的特点:低沉，音调低
沉闷的牛哞
低沉的鼓声
轰鸣的发动机声
3.实验探究：音调跟声源振动快慢的关系
（1）比较两根橡皮筋振动的快慢和音调的高低
先拨动绷紧的细橡皮筋，再拨动绷紧的粗橡皮筋，观察
先后两次发声时橡皮筋振动快慢及声音的特点，记录在
表格中.
橡皮筋长短 橡皮筋粗细 振动的快慢 音调
相同 细 快 高
相同 粗 慢 低
（2）比较刻度尺振动的快慢和发声的音调
将一把刻度尺紧压在桌面上，分别将刻度尺的约、、
长伸出桌面边缘，一只手按在桌边刻度尺上，另一只手
用相同大小的力拨动刻度尺伸出桌面的部分，使其振动
发声，听声音音调的高低，观察刻度尺振动快慢的情况.
将实验结果记录在表格中.
刻度尺伸出桌面的长度 振动的快慢 音调
快 高
较慢 较低
更慢 更低
归纳总结
音调由声源的振动频率决定.
声源振动快，频率高，音调就高；
声源振动慢，频率低，音调就低.
教材深挖
1.我们常说的“女高音”“男低音”中的“高”“低”指的都是音
调.一般来说，儿童说话的音调比成人高，女孩的音调比
男孩高.
2.通常情况下，发声体越大、越重，振动的频率越低，音
调越低，发出的声音越低沉；发声体越小、越轻，振动
的频率越高，音调越高，发出的声音越尖细.
4.不同音调的波形图
用计算机（或示波器）显示两个音叉发出的声波图形，
如图所示.
典例1 回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部
分填写完整）：探究影响音调高低的因素.
过程 方法 _______________________________________________
把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边．改变钢尺
伸出桌边的长度，拨动钢尺，保持用力大小相
同，运用的科学方法是__________法
控制变量
现象 逐渐缩短钢尺伸出桌边的长度，发现钢尺振动得
越来越____，音调越来越____
问题 讨论 在桌面上撒些碎纸片，敲击桌子，发现桌子发声
的同时，碎纸片被弹起，由此证明声音是由物体
______产生的
快
高
振动
[解析] 在桌面上撒些碎纸片，敲击桌子，发现桌子发声
的同时，碎纸片被弹起，由此证明声音是由物体振动产
生的，碎纸片起到了放大实验现象的作用．
1.响度
物理学中，听觉上感到的声音强弱程度叫作响度.
平常我们说的“高声喧哗”“低声细语”都是指响度.
2.实验演示：响度与声源振动幅度的关系
如图所示，先后重击、轻击同一音叉，
用麦克风接收声音，将声音信号传到
计算机或示波器，观察音叉发出声 波
的波形图有什么不同.
当我们用力敲击音叉时，音叉振动的幅度大，声音就强，
这表明响度是与声源振动的幅度相关的.振动幅度大，响
度就大；振动幅度小，响度就小.
3.振幅
物理学中用振幅（物体振动时偏离原位置的最大距离）
来描述物体振动的幅度.
4.不同响度的波形图
5.影响响度的其他因素
人听到的声音是否响亮，除了跟声源的振幅有关，还跟
人与声源的距离有关.
典例2 [菏泽期末]如图
所示，为了使所有学生都能更清楚地听
到老师讲课的声音，老师上课时常常使
用扩音器，扩音器改变了声音的( )
A.音调 B.响度 C.频率 D.速度
B
[解析] 老师上课时使用扩音器，是为了使声音的响度变
大，这样教室后边的同学也能清晰地听到老师讲课.
1.音色
同一人的音色会随年龄的增长及饮食、起居、健
康、训练等因素而变化.
2.不同音色声波的波形图
辨析比较
乐音三特性的区别
音调 响度 音色
定义 声音的高低 声音的强弱 声音的特色
音调 响度 音色
影响 因素 声源的振动频 率，振动频率越 高，音调越高 声源的振幅，振幅越 大，响度越大；到声 源的距离，距离越 远，响度越小 声源的材
料、形状
等
音调 响度 音色
听觉 表现 音调高：声音尖 细，如尖锐刺耳. 音调低：声音低 沉，如瓮声瓮气 响度大：声音洪亮， 如震耳欲聋. 响度小：声音微弱， 如轻声细语 音色：如
清脆空
灵、脆如
银铃
3.三种乐器
种类 实例 振动部位 提高音调的 方法 增大响度的
方法
打击乐器 鼓 鼓面 使鼓皮绷紧 用力敲
弦乐器 二胡 琴弦 使琴弦紧、 短、细 用力拉
管乐器 长笛 管内空气 柱 使振动的空 气柱变短 用力吹
知识点1 音调
1. [传统文化][2023·无锡]如图是我国最早的乐器之一
“埙”，吹奏时能发出宫、商、角、徵、羽五音，相当于
现在的do、re、mi、sol、la。五音是指声音的(　B　)
A. 响度 B. 音调
C. 音色 D. 速度
B
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2. 甲、乙音叉的形状差不多，分别标有“256 Hz”“512
Hz”字样，先后用相同的力度敲击它们，甲、乙两音叉
相比(　B　)
A. 甲响度小 B. 甲音调低
C. 乙振幅大 D. 乙声速小
B
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3. 为了探究声音的音调，同学们用钢尺分别进行了以下操
作，如图所示。
(1)拨动钢尺，观察到钢尺伸出桌面的部分在振动，同时听到钢尺拍打桌面发出的声音，这是由于小明采用了图
(填“甲”或“乙”)所示的实验操作方法。
乙　
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(2)规范实验操作后，将钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面，为了探究声音的音调与频率之间的关系，应保持拨动钢尺的力大小不变，改变钢尺 ，发现钢尺伸出桌面越 ，振动的频率越高，发出声音的音调越
(填“高”或“低”)。
伸出桌面的长度
短　
高　
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知识点2 响度
4. [2023·连云港]AI智能音箱已广泛应用于新能源汽车，它
让用户以语音对话的交互方式实现多项功能的操作。当对
AI智能音箱发出调大声音的指令时，音箱就自动改变声
音的 ，音箱内部扬声器振动的幅度 。
响度　
变大　
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5. [2024·福州期末]放烟火是中国民间古老的节日民俗活
动，是以火药为基础发展起来的。烟花升入空中绽放
出光彩，好几公里内的人都能看到。离燃放烟花点近
的人听到的声音响度 (填“大于”或“小
于”)离燃放烟花点远的人，这说明声音响度的大小
与 有关。
大于　
人与声源的距离　
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知识点3 音色
6. [传统文化][2023·永州]唐诗《枫桥夜泊》中的诗句“姑苏城
外寒山寺，夜半钟声到客船”，客船上的人能辨别出传来
的是钟声，是根据声音的(　A　)
A. 音色 B. 响度
C. 音调 D. 频率
A
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知识点4 波形图
7. [2023·内江期中]如图所示是声波的波形图，下列说法正确
的是(　C　)
A. 甲、乙的音调和音色相同
B. 丙、丁的音调和响度相同
C. 甲、丁的音调和音色相同
D. 乙、丙的音色和响度相同
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　　由图可知，甲、乙的振动的频率相同，故音调相同，因为波形不相同，所以音色不相同，故A错误；由图可知，丙、丁的频率和振幅都不相同，故音调和响度都不相同，故B错误；由图可知，甲、丁的振动频率相同，故音调相同，因为波形相同，故音色相同，故C正确；由图可知，乙、丙的波形不同，故音色不同，振幅相同，故响度相同，故D错误。
【答案】C
【点拨】
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8. [古代科技]如图是中国古代的计程车——“记里鼓车”。
当车走一里时，车上的木人就敲一下鼓，当车走十里时，
车上的木人就敲一下镯(古代的乐器)，人们确定车行驶了
一里还是十里是根据鼓和镯发声有不同的(　C　)
A. 响度 B. 音调 C. 音色 D. 速度
C
【点拨】
　　人们确定车行驶了一里还是十里是根据鼓和镯发声有不同的音色。
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9. [航天科技]如图所示，王亚平在“天宫”弹奏古筝，分别
拨动古筝的八号弦、十三号弦，用同一设置的相机拍摄到
两弦最左摆到b处，最右摆到c处，静止时在a处。测出每
振动880次，八号弦用时2 s，十三号弦用时4 s，则八号弦
(　C　)
A. 从a→c→a过程振动了1次
B. 频率为880 Hz
C. 音调比十三号弦高
D. 振幅比十三号弦大
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【点拨】
　　根据题图可知，从a→c→a过程中，八号弦振动了0.5次，故A错误；每振动880次，八号弦用时2 s，十三号弦用时4 s，则八号弦的频率为f＝＝440 Hz，十三号弦的频率为f'＝＝220 Hz，八号弦音调比十三号弦高，故B错误，C正确；根据题图可知，八号弦振幅比十三号弦小，故D错误。
【答案】C
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10. [2024·烟台期中，多选]如图所示，小明同学用相同的玻
璃瓶灌入不同高度的水制作水瓶琴，并用小木棒敲击瓶
口和用嘴对着瓶口吹两种方式为同学们演奏美妙乐曲。
下列说法正确的是(　BCD　)
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A. 敲击水瓶琴发出的乐曲声是由空气振动产生的
B. 敲击时最右侧瓶子发出声音的音调最高
C. 用不同的力对着同一瓶口吹气可以改变声音的响度
D. 同学们听到的乐曲声是通过空气传播的
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　　敲击有水的玻璃瓶时，声音是由玻璃瓶和水振动产生的，故A错误；敲击时，瓶内的水越少，振动频率越高，音调越高，所以，最右侧瓶子发出声音的音调最高，故B正确；用不同的力对着同一瓶口吹气时，空气柱的长度相同，但空气柱的振幅不同，所以可以改变声音的响度，故C正确；同学们听到的乐曲声是通过空气传播的，故D正确。
【点拨】
【答案】BCD
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11. 近年来，短视频产业的发展如火如荼，某短视频软件将
正常录制的音频和视频通过应用程序以3倍的速度快速播
放，从而达到“短”的目的，此时声波的频率也为正常
声音的3倍，则此短视频中的声音与正常声音相比，音
调 (填“变高”“变低”或“不变”)，传播速
度 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【点拨】
　　由题可知，声音的频率变为原来的3倍，所以频率变高，音调变高；声音的传播速度与音调无关，所以声音的传播速度不变。
变高　
不变　
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12. [科学探究]在学习小提琴的过程中，小明和同学们发现
弦乐器的琴弦发出声音的音调受很多因素的影响。他们
决定对其进行探究，经讨论后提出以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调与琴弦的材料有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调与琴弦的长度有关；
猜想三：琴弦发出声音的音调与琴弦的横截面积有关。
为了验证以上猜想是否正确，他们找到了一些不同规格
的琴弦，如表所示：
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编号 琴弦的材料 琴弦的长度/cm 琴弦的横截面积
/ mm2
1 钢 40 0.5
2 钢 (a) (b)
3 钢 60 1.0
4 尼龙丝 40 0.5
1
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(1)为了验证猜想一，应选用编号为 的两根琴弦进行实验。
(2)为了验证猜想二，小明选用了编号为1、3的两根琴弦进行实验，你认为小明 (填“能”或“不能”)得出实验结论，理由是 。
1、4　
不能　
没有控制琴弦的横截面积相同
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(3)为了验证猜想二和猜想三，表格中至少还需要补充的内容：(a) ，(b) 。
(4)上述实验所运用的研究问题的方法主要是 法。
60　
0.5(或40；1.0)　
控制变量
(5)随着实验的进行，小明又觉得琴弦发出声音的音调的高低还与琴弦的松紧程度有关，为了验证这一猜想，必须进行的操作是
。
改变琴弦的松紧程度，用相同大小的力拨动同
一根琴弦比较音调　
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谢谢观看！