(共20张PPT)
从“生活”
走进“物理”
你平时注意了吗？
在我们身边存在着各种各样的声音。有的声音很响亮，有的声音很微弱；有的清脆、尖细，有的声音粗犷、低沉。
学习目标
1、知道声音有哪些特性；
2、会探究声音的特性跟哪些因素有关；
3、能根据声的波形比较声音的特性；
4、能运用声音的特性解决生活中相关的声现象。
2.音调
——声音的高低。
将一把尺子紧按在桌上，一端伸出桌边。拨动尺子，听它振动发出的声音，同时注意尺子振动的快慢。改变尺子伸出桌边的长度，再次同样的力拨动尺子。
比较尺子振动的快慢和发声的音调。
分组探究：
音调高低与什么有关？
什么因素决定音调的高低？
尺子
伸出长度
振动快慢
声音
高低
伸出2cm
伸出5cm
伸出8cm
数据记录
最快
最高
较快
较高
最慢
最低
结论：物体振动的越快，发出的声音音调越高
阅读教材32—33页，回答问题：
1、什么是频率？频率的单位？
2、
100赫兹表示什么物理意义
？
3、人类听到的频率范围是多少？
4、什么叫超声波？什么叫次声波？
声和声音有什么区别？
提出问题
：响度与什么因素有关？
设计实验和进行实验
1、利用你桌上的实验器材自己设计实验，改变声音的响度。
2、在声音的响度发生变化时，重点观察发声体振动的幅度是如何变化的。
3、如果现象不明显怎么办？
1.响度:
声音的强弱。
结论：物体的振幅越大，产生声音的响度越大。
俗称：音量
“学中找乐”——小游戏
听声辨人
听音辨乐器
.mp3
结论
不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色就不同。
音调、响度都相同的乐器声波的波形图
音叉
钢琴
长笛
音色不同的声音波形是不同的。
因此，我们可以根据波形的形状来区分音色。
1、在青年歌手大奖赛上，一男低音歌手正在放声歌唱，另一女高音歌手轻声为他伴唱，谁的音调高？谁的响度大？
答案：女歌手的音调高，男歌手的响度大。
物理服务于生活
2、为什么你凭听觉能发觉飞行中的蜜蜂或蚊子，却不能发觉飞行中的蝴蝶？
3、如果蜜蜂采完花蜜回来，她的飞行声会有什么变化？
温馨提示：
原来蜜蜂飞行的每秒振翅300～400次，蝴蝶飞行时每秒振翅5～6
次。
温馨提示：
蜜蜂采完花蜜后负重变（
），翅膀振动的频率变（
）。
物理服务于生活
4、下列三幅声波的波形图中，
响度小的是（
）
音调高的是（
）
A
B
C
物理服务于生活
5、在《不差钱》小品中，鸭蛋的嗓门真高，这里的高是指的（
），小沈阳模仿阿宝的声音，主要是指模仿的（
）。
A．音调
B．频率
C．响度
D．音色
答案：A
D
物理服务于生活
不差钱.flv
“动手做做”—课本37页
在筷子上捆一些棉花（或碎布），做成一个活塞。用水沾湿棉花后插入两端开口的塑料管中。用嘴吹管的上端可以发出悦耳的哨音。上下推拉活塞音调就会改变。你能试着做出这样一只口哨吗？
响度不同的声波的波形图
波形振幅越大的，其响度也越大。
500Hz
1500Hz
频率不同声波的波形图
波形越密的声波，其频率也越大。
1.频率(f
)：是用来描述物体振动快慢的物理量。
定义：把物体在每秒内振动的次数叫做频率。
单位：赫兹，简称赫，符号：Hz
2.大多数人能听到的声音频率范围：
20赫兹～20000赫兹
3.超声波：高于20000赫兹的声。
次声波：低于20赫兹的声。
（这两种声音，人是听不到的）
如果物体在1s内振动的次数是100次，则它的频率就是100Hz各部分的使用：
所有的虚拟仪器都做在一个面板上，操作是很简单直观的。
1.示波器
启动程序后，示波器已处于工作状态，有五种工作方式可供选择
X
单踪示波器
X1
,X2
双踪示波器
X1＋X2
两路信号相加
X—Y
两路信号分别做X轴，Y轴输入。这一种方式类似通用示波器中用李萨如图形测频率的方式。
频域
显示信号的频谱分布
通过上面几个控件可调整示波器各项参数。
按下RECORD
可将输入信号保存为WAV文件，再次按下停止记录。
PAUSE
可将示波器屏幕暂停，以便观察，再次按下结束暂停。暂停时仍能调整各项参数。
保存屏幕 可将示波器屏幕存为位图文件，需先将屏幕暂停，调整好后再保存。
2.
频率计
需要按下电源按钮来启动频率计。
频率是对输入信号进行FFT得到的，每秒可以更新约10次，显示误差约有10hz，如果想得到准确的频率值，可利用信号发生器的输出信号和示波器利用李萨如图形法测得。如果将FFT取样数提高，误差可以小于1hz,但会加大运算量，在实际中似乎没有必要。
3.
信号发生器
需要按下电源按钮来启动信号发生器。这是一个频率很准确的双路正弦波发生器，由于采样的特性所限，高频部分有所失真，但在50hz-15khz时波形都相当好，输出幅度可通过调节音量实现。按下左边的按钮可设置输出频率。
4.万用表
这是一个有趣的附件，需要按下电源按钮来启动它。它可以测电阻电容电感和交流电压有效值。测电阻电容电感时需要同时打开信号发生器，选择合适的输出信号频率。按照原理图把待测元件和标准元件接入电路。按下输入基准，把基准值输入，选择测量方式，LED屏上即可显出待测值。
注：V(AC)只能测交流有效值。示波器窗口可同时显示两路信号的波形，可以看到幅度和相位的关系。LED屏并不显示小数点，输入基准值时有一些技巧。如以0.047uf电容做为基准，输入时可输入47，显示值的单位和基准值一致。V(AC)档显示的是相对值，可通过外置的电位器和以知幅度的信号源来校准。
高速下载
信号发生器的另类应用：生物反馈心态调节器，即利用差频诱发同步脑波。将左声道信号调为400hz，右声道为（400-d）
hz。d=1-4：促进睡眠；d=4-8：想象力丰富，灵感好，对进行创造性劳动很有帮助；d=8-14：可使精神压力松弛，对脑力劳动过度疲劳而需要休息调整很适用；d=14-25;处于正常警觉亢奋状态，对正常进行脑力劳动或避免瞌睡误事特别有用。以上可参见《电子报》99合订本上册p153，原文采用了单片机和复杂的电路，这里用软件的方法实现了。可以戴上耳机试试，效果还不错。
声卡的正确设置是本软件正常工作的前提，由于声卡种类繁多，各种版本的驱动程序更是多不胜数，作者并不能保证每一块声卡上都能正常工作。但通过两种常见声卡上的测试，软件都能很好的工作。测试的声卡芯片为雅马哈
724，使用公版驱动，另一为主板集成声卡，芯片为创新
es1373，使用主板自带驱动。
设置时大致按以下步骤进行：
1.
打开声音高级控制
2.
选择录音属性，打开录音音量控制面板，将输入方式选成LINE。
3．关闭不必要的声音特效，如混响环绕，以避免左右声道互相干扰。
4．如果无信号时背景噪声较大，可尝试将一些选项静音，特别是CD音频。
5.
调整输出和输入的平衡，可借助示波器部分和信号发生器部分实现。
这时信号是从LINE
IN
口输入的。在输出音频信号时，输入口是没有信号的。
如果使用其它声卡，可参照以上步骤设置。注意使用公版驱动或自带驱动，不要使用windows带的驱动。如果仍无法正确工作，可换一个驱动试试。
可能出现的情况：
声卡上没有LINE
IN
口，只有MIC口，在一些廉价主板集成的声卡上会有这种情况，因为MIC口通常是单声道，也就是示波器只能单踪工作，万用表也只能测电压了。
打开信号发生器，示波器上同时显示波形，这是输出反馈到输入端造成的，可修改各项设置。
电缆的制作：
将一段三芯屏蔽线接在立体声插头上，即成一根测试电缆，用同样方法做另一根。把它们插到声卡后的输出输入口上，电路就接好了。
软件的编写过程：
整个软件是用VC写的，对声音的操作使用的是API，一些部分如FFT和位图的保存修改自现成的源码。我尝试用硬件实现部分功能，但把电路搭成后测试，才发现这完全是画蛇添足，软件实现的比硬件还要好，电路很难产生标准的正弦波，而软件却轻松实现了。这印证了一句名言----简结至上。基于声卡的虚拟仪器
示波器，信号发生器，频率计，万用表
Pb98206063
严宇亮
ylyan@mail.ustc.
软件说明
声卡是个人电脑中不可缺少的一部分，同时也是一个很好的A/D，D/A卡，本软件充分利用了这一功能。本软件实现了示波器，信号发生器，频率计，万用表的功能，在音频范围内可完全替代上述仪器。这并不是仿真软件，而是实用的工具，这些虚拟仪器可以很好的工作。最简单的应用只需要两根电缆，一根输入，一根输出。
工作原理：
本软件利用声卡进行采样和输出，软件能否正常工作与声卡的正确设置紧密相关。声卡的工作方式是44100HZ，16bit,双声道双工，大多数声卡都支持这一标准。
各部分的使用：
所有的虚拟仪器都做在一个面板上，操作是很简单直观的。
示波器
启动程序后，示波器已处于工作状态，有五种工作方式可供选择
X
单踪示波器
X1
,X2
双踪示波器
X1＋X2
两路信号相加
X—Y
两路信号分别做X轴，Y轴输入。这一种方式类似通用示波器中用李萨如图形测频率的方式。
频域
显示信号的频谱分布
通过上面几个控件可调整示波器各项参数。
按下RECORD
可将输入信号保存为WAV文件，再次按下停止记录。
PAUSE
可将示波器屏幕暂停，以便观察，再次按下结束暂停。暂停时仍能调整各项参数。
保存屏幕 可将示波器屏幕存为位图文件，需先将屏幕暂停，调整好后再保存。
频率计
需要按下电源按钮来启动频率计。
频率是对输入信号进行FFT得到的，每秒可以更新约10次，显示误差约有10hz，如果想得到准确的频率值，可利用信号发生器的输出信号和示波器利用李萨如图形法测得。如果将FFT取样数提高，误差可以小于1hz,但会加大运算量，在实际中似乎没有必要。
信号发生器
需要按下电源按钮来启动信号发生器。这是一个频率很准确的双路正弦波发生器，由于采样的特性所限，高频部分有所失真，但在50hz-15khz时波形都相当好，输出幅度可通过调节音量实现。按下左边的按钮可设置输出频率。
4.万用表
这是一个有趣的附件，需要按下电源按钮来启动它。它可以测电阻电容电感和交流电压有效值。测电阻电容电感时需要同时打开信号发生器，选择合适的输出信号频率。按照原理图把待测元件和标准元件接入电路。按下输入基准，把基准值输入，选择测量方式，LED屏上即可显出待测值。
注：V(AC)只能测交流有效值。示波器窗口可同时显示两路信号的波形，可以看到幅度和相位的关系。LED屏并不显示小数点，输入基准值时有一些技巧。如以0.047uf电容做为基准，输入时可输入47，显示值的单位和基准值一致。V(AC)档显示的是相对值，可通过外置的电位器和以知幅度的信号源来校准。
信号发生器的另类应用：生物反馈心态调节器，即利用差频诱发同步脑波。将左声道信号调为400hz，右声道为（400-d）
hz。d=1-4：促进睡眠；d=4-8：想象力丰富，灵感好，对进行创造性劳动很有帮助；d=8-14：可使精神压力松弛，对脑力劳动过度疲劳而需要休息调整很适用；d=14-25;处于正常警觉亢奋状态，对正常进行脑力劳动或避免瞌睡误事特别有用。以上可参见《电子报》99合订本上册p153，原文采用了单片机和复杂的电路，这里用软件的方法实现了。可以戴上耳机试试，效果还不错。万用表的说明
重要声明：
如果你没有一定电路基础，请不要使用本软件。如果操作不当可能会损坏声卡甚至电脑。对造成的一切后果，作者不负责。
测试电缆的制作：
需要两个3.5的立体声插头，并将两段三芯屏蔽线接上，另一端可接上鱼夹，如果要求不高可直接使用耳机线。
使用方法：
1.检查你的声卡是否支持44100采样率16位双声道双工方式（现在的声卡不存在这些问题）。检查声卡上是否有line
in口，如果只有mic口，那么本软件部分功能可能无法实现（一些主板集成声卡存在这些问题）。
2.打开音频高级控制（通常在屏幕的右下角），关闭一切特效如环绕音之类，将录音方式选择为line。
3.将做好的两根音频电缆分别接到声音输出口和line
in口。
4.找一些准确的电阻器，电容器，电感器作标准元件，把它们的值填入你可以这样填4.7k
4.698k
4698
,填不填单位没有关系，但显示的数值和对应框中的数为同一单位。
5.将待测元件和同一类标准元件串联，标准元件另一端（非公共端）接地，待测元件那端（非公共端）接R输出或L输出（两边输出频率不同）可视具体情况而定。
将待测元件的两端接到line
in电缆的非地的两端（R_in,L_in)
。现在屏幕上显示的值就是待测元件的值了，如果不是则交换line
in
电缆的非地的两端。(参考连接图）
6.测交流电压时，直接输入到line
in
电缆的L-in，你需要一个电位器控制输入的幅度，并可用它校准电压表，显示的是有效值。（！！！！过高的电位会造成声卡的损坏！！！！）
联系作者：
ustcyuliang@
校内
ylyan@mail.ustc.
