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第1章 对环境的察觉
第3节 声音的特性与应用
将一把钢尺压紧在桌面上，用手拨动其伸出桌外的一端。改变钢尺伸出桌面的长度，重复上述实验。仔细观察钢尺的振动快慢，听听它发出的声音，你发现了什么？钢尺伸出不同的长度，发出的声音有什么不同？
你听到的声音有什么变化？
越来越尖锐
人们能够听到的各种声音，有的听起来尖锐，即调子高，有的听起来低沉，即调子低。
音调：
声音的高低
伸出短，振动快，声音的音调高；
伸出长，振动慢，声音的音调低。
声音音调的高低与发声物体振动的快慢有关
物体在每秒内振动的次数叫做频率。
频率的单位是赫兹，简称赫，符号是Hz
频率是描述物体振动快慢的量。
频率高，音调高
频率低，音调低
声音的频率越高，波形越密集；频率越低，波形越稀疏
唱歌或演奏乐器时，需要经常改变音调。唱歌时，肺部的空气向上流过气管，使声带产生振动，形成声波，发出声音。当演唱不同的音符时，人们需要通过喉部的肌肉来改变声带振动的频率，从而产生高低不同的音调。
一般来说，儿童说话的音调比成年人高，
成年女性的音调比成年男性高。人的发声
频率大约在85Hz到1100Hz之间。人唱歌时，
C调“1”（“do”）的频率是262Hz,D调
“1”（“do”）的频率是294Hz
1、一只蜜蜂飞过耳边，我们能听到它飞翔时所发出的声音。可是一只蝴蝶飞过耳边时，
我们却听不见。这是为什么？
一般人能听到的声音频率范围：
20赫 —— 20000赫
动物的听觉范围通常与人很不相同。
把高于20000赫的声音叫做超声。
超声产生的波叫超声波。
把低于20赫的声音叫做次声。
次声产生的波叫次声波。
蜜蜂振动频率在人的听觉范围内，而蝴蝶振动频率不在人的听觉范围内。所以听不到。
1、一只蜜蜂飞过耳边，我们能听到它飞翔时所发出的声音。可是一只蝴蝶飞过耳边时，
我们却听不见。这是为什么？
2、吉他手演奏吉他时，他是如何改变吉他发出的音调的？
改变吉他弦振动部分的长度来改变吉他
弦的振动频率，从而改变发出的音调。
3.轻声细语指的是音调低吗？
响度
声音的强弱
响度是人们对声音强弱的主观感受。决定声音响度的因素是什么呢？
1.如图所示，将乒乓球用细线悬吊起来，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.再敲击音叉使其发出不同响度的声音，重做上面的实验。从观察到的现象，能否发现响度与什么因素有关？
3.在距离音叉较近处与较远处听音叉发出声音，听到的声音强弱有什么不同？能发现响度与什么因素有关？
声源振动幅度
人距离声源的远近
与响度有关的因素：
A、声源的振动幅度；
B、人距离声源的远近。
距离声源越远，声波散播开来，声音就越分散，声音的响度就越小。
声源的振动幅度越大，声音的响度越大；
单位：分贝，符号：dB
在声学上，人们通常用分贝作为单位来计量声音的强弱。
30dB~40dB 是较为理想的安静；
70dB 会干扰人们谈话、影响工作效率；
大于120 dB 的声音则会导致耳疼痛，甚至会造成永久性听觉障碍而听不到任何声音。
0dB 是人刚能听到的最微弱的声音；
长时间处于大于100dB 的环境中对耳的听力会造成损伤；
为了保护人们的听力，声音不能超过90dB;为了保证工作和学习，声音不能超过70dB;为了保证休息和睡眠，声音不能超过50dB。在嘈杂的环境中工作的人们应戴上听力防护设备。
牛叫声响亮，响度大，蚊子的声音弱，响度小
牛叫声低沉，音调低；蚊子的声音尖锐，音调高
音调高的声音不一定响度大。
响度大的不一定音调高。
2、男中音放声高歌，女高音小声伴唱，哪个响度大？哪个音调高？
男中音响度大而女高音响度小；
女高音音调高，男中音音调低。
1、比较牛叫声和蚊子的声音，请大家区分哪个音调高？哪个响度大？
如果音调与响度一致，声音就一样了吗？
你能分辨出同学的声音吗？
爵士鼓
笛子
二胡
吉他
你能听出是哪种乐器的声音吗？
不同发声体的材料、结构不同，发出的音色就不同，人听到这些声音的感觉也就不一样。
声音的品质与特色
音色：
借助示波器，可以观察到音色不同的声音的波形。如图是不同乐器发出的音调相同的声音的波形。比较各个波形的异同。
音叉 钢琴 长笛
波形的周期、高度相同，形状不同
人们常常将音调、响度和音色叫作声音的三要素。
乐器的音调
科学阅读
各种乐器看上去千差万别，演奏方式也各不相同，但它们的工作原理都是一样的：通过振动发出声音。
乐器可以分为三种主要的类型：弦乐器、管乐器和打击乐器。
弦乐器：像吉他、二胡、小提琴等弦乐器都是通过弦的振动而发声的。短而细的弦振动的频率高，发出声音的音调就高；长而粗的弦振动的频率低，发出声音的音调就低。演奏者演奏时，通过手指在弦上不同位置的按压来改变弦振动的频率，从而改变音调高低。弦的振动幅度越大，发出的声音越响。
管乐器：有铜管乐器和木管乐器之分。如小号和长号等铜管乐器，演奏者对着乐器的吹口吹气，使乐器内空气柱振动，通过按压活瓣或移动拉管来调整空气柱的长度，从而改变乐器发出声音的音调。长笛等木管乐器，演奏时管中的空气柱会发生振动而发声，演奏者通过堵住和放开特定的音孔改变空气柱的长度，从而使长笛产生不同的音调。空气柱越长，音调就越低。
打击乐器：如鼓、锣等打击乐器受到打击时发生振动而产生声音。鼓皮张得越紧，鼓面会振动得越快，音调就越高。击鼓的力量越大，鼓皮振动的幅度就越大，声音就越响亮。
一人对着山崖高声喊叫，几秒钟后会再次听见自己的声音，因为声音遇到障碍物会反射，这个现象我们称之为回声。
回 声
声音在传播中遇到障碍物反射回来的现象。
为什么在教室内听不见回声呢？
回声到达耳朵比原声晚0.1秒以上，人耳才能把两者分开。
人离障碍物的距离至少要 米。
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人在空屋里谈话比在旷野里听起来响亮的原因是？
谈话时回声与原声混在一起，使原声加强。
在修建剧院、礼堂时，为获得更好的声音感觉，应如何设计？
在剧院、礼堂中，墙壁做得凹凸不平，像蜂窝一样，是为了减弱声波的反射，消除回声。
1.加强原声
回声的应用：
2.回声定位（测距）
蝙蝠利用超声波捕食
蝙蝠通常在夜间出来活动，它的视觉较差，但从来不会撞到树枝等障碍物，并且能够以很高的精度确认目标。原来,蝙蝠在飞翔时会发出超声波，这些超声波碰到猎物时会被反射回来，根据回声传来的方位和时间，蝙蝠可以确定猎物的方位及距离。蝙蝠采用的定位方法叫作回声定位。
利用回声定位原理，科学家发明了声呐。
利用声呐系统，人们可以测量海洋的深度，绘制海底的地形图。
渔船可以利用声呐获得鱼群的信息。
汽车上安装的倒车雷达，也是利用了回声定位原理。
利用声呐探测海洋
利用声呐探测鱼群
船只上的发射器先向海底发射超声波，再由一些仪器接受和分析反射回来的讯息，从而得到整个海床的面貌和距离。
利用超声波扫描可以得到人体内部各器官的图像，以获得人体内部是否病变的准确信息，确诊病情，然后采取相应的治疗措施。超声波仪器也可用来检查孕妇腹中胎儿的发育情况：医生用一个小小的探头在胎儿所在的位置慢慢移动，探头会发出超声波，超声波接收仪接收并测量反射回来的超声波，通过处理后就会形成一幅超声波扫描图，医生就可以在屏幕上观察胎儿发育的情况。
日常用品也越来越多地使用超声波
超声波牙刷
用超声波清洗器清洗眼镜
大象用次声波交流
不同的动物感受声波的频率范围不同。大象利用人类听不到的“声音”进行交流，这种“声音”是一种次声波，也就是说，大象可以利用次声波传递信息，进行交流。
自然界中的许多现象，如地震、火山爆发、海啸、台风等，都伴有次声波的产生。次声波可传播很远的距离，发生地震、台风、核爆炸时，即使在几千千米以外，使用灵敏的声学仪器也能接收到它们产生的次声波。通过处理这些信息，可以确定现象发生的方位和强度等。
清脆的鸟鸣声、悠扬的乐声、悦耳的歌声等往往使人感觉轻松愉快，我们把这类声音叫做乐音。
马路上的嘈杂声、飞机的轰鸣声等往往使人烦躁不安，我们把这类声音叫作噪声。
从环境保护的角度来看，凡影响人们正常工作、生活和休息的声音都是噪声。
深夜，邻居家传来的优美琴声，是噪声吗？
噪声妨碍人们的生活、工作和学习，有害健康，被列为国际公害。
我国政府规定，学校、居民住宅区的环境躁声，白天不超过55分贝，夜间不超过45分贝。
从声音的产生、传播、接受三方面，请你谈谈控制噪声污染的措施有哪些？
1、控制噪声产生；
交通繁忙地区禁止鸣喇叭
摩托车的消音器
声源处阻止噪声产生
2、阻断噪声传播
高架路上安装隔音屏
传播过程中减弱噪声
3、防止噪声进入人耳。
防噪声耳罩
战机的飞行员带上头盔
捂住耳朵
人耳处减弱噪声
人们把噪声称作“隐形杀手”。现代城市把控制噪声列入环境保护的重要内容。家用电器设计要求尽可能降低噪声，以降低对环境的影响。
我国古代在声学方面有着辉煌的成就。1973年，浙江余姚河姆渡遗址出土一批文物，其中有大量完整的骨哨和骨笛，至今仍能吹奏出和谐的旋律。这表明中国古人在史前时期对声学就有了认识。到3000多年前的商代，人们已能系统地掌握乐器 的制造方法和相应的乐律等，能制造弦乐器和管乐器，以及钟磬等打
击乐器。例如，近代出土的编钟是由一系列大小不同的钟组成的，能敲出高低不一而和谐的音调。
我国古代工匠在建筑声学技术方面也有丰富的经验。例如，北京天坛的回音壁，巧妙地利用声的反射和聚焦现象，使声音能沿着环形壁面传播得很远，并且在回音壁中心的三音石附近能清晰地分辨出三次回声。这个奇特的建筑声学设计，是天坛引起人们浓厚旅游兴趣的原因之一。
1. 下列方法中能保护听觉的是------------（ ）
A. 经常到高分贝的歌厅去
B. 使用耳机时调高音量
C. 经常用硬物探入外耳道清理耳垢
D. 在非常嘈杂的环境中工作时佩戴防护耳罩
D
2. 会场里的扩音设备是用来----------------（ ）
A. 增大声音的响度 B. 提高声音的音调
C. 改变声音的音色 D. 加大声音的速度
A
3、你认为下列不属于噪声的是--------------（ ）
A、街道上交通繁忙的汽车声 B、工地打桩声
C、飞机经过的声音 D、郊外的鸟鸣声
D
4. 从一群大声说话声中，小明听出了父亲的声音，
这时因为父亲的声音和其他男人的声音（ ）
A. 音调相同 B. 响度不同
C. 音色不同 D. 振幅不同
C
5、广场舞是中国大妈非常喜欢的一种健身活动，但同时广场舞的音响却给周边住宅楼内的居民造成了一定影响。为了使双方的利益都得到尊重，和谐相处，下列方法有效、合理的是-----（ ）
A．住宅楼的居民都戴一个防噪声的耳罩
B．禁止广场舞活动
C．跳舞的大妈都戴一个播放音乐的耳机
D．住宅楼内安装噪声监测装置
C
