课 题 第一章 声现象
一、声音的产生和传播
1.声音的产生:声音是由物体振动产生的。固体、液体、气体振动都可以发声。自然界中凡是发声的物体都在振动,振动停止,发声也停止。 2.声源:我们把正在发声的物体叫做声源。 3.声音的传播:声音可以在固体、液体和气体中传播,但不能在真空中传播。 4.声波:随着音叉的不断振动,空气中就形成了疏密相间的波动,并向远处传播。当这种波动传入人耳时,引起鼓膜振动,进而人就听到了声音。由此可见,声音也是一种波,我们把它叫做声波。 5.回声:声波遇到障碍物会被反射回来,我们听到的回声,就是声波反射形成的。 6.声音的传播速度:声音在空气中的传播速度是340m/s;在水中传播比在空气中快,约为1500m/s;在钢铁中更快,速度可达5200m/s. 注: (1)固体、液体、气体都能发声,都可以成为声源。 (2)振动停止,发声也停止,但是不能说振动停止,声音也消失。因为振动停止,只是不再发声,但是原来所发出的声音还在继续向外传播并存在。 (3)声波在传播过程中遇到障碍物会发生以下情况:一部分声波在障碍物表面反射;另一部分声波可能 进入障碍物,被障碍物吸收甚至穿过障碍物,如隔墙能听到相邻房间里的声音。不同障碍物对声波的吸收和反射能力不同。通常情况下坚硬光滑的表面反射声音的能力强。如:北京天坛的回音壁的光滑圆形墙壁能使声波发生多次反射;松软多孔的表面吸收声波的能力强,如音乐厅的蜂窝状天花板就是为了吸收声音。 (4)影响声速的因素:①介质的种类,一般情况下v固>v液>v气;②温度,同种介质,温度越高,声速越大。 二、乐音的特性
1.响度:物理学中,声音的强弱叫做响度。 影响响度的因素:(1)声源的振幅;(2)人耳离发声体的距离。 2.音调:声音的高低叫音调。频率越高,音调越高;频率越低,音调越低。 3.音色:音色是声音的另一个特色,不同的乐器,即使它们发出声音的音调和响度相同,我们也能分辨它们。主要音色不同。音色与声源的材料、结构有关。 注: 关于乐音三个特性,音调由频率决定,同种材料的物体的音调与材料的长短、 粗细、松紧有关;而响度由振幅决定,还与人耳到声源的距离有关;音色与发声体的材料、结构有关,因此不同乐器的音色不同;注意联系实际生活从定义区分音调、响度和音色。 三、噪声的危害及控制
1.噪声 (1)由声源做无规则振动产生的,且强度过大的声音,称为噪声。如:家庭装修时电钻发出的声音。 (2)从环境保护角度来说,干扰人们正常的学习、工作和休息,甚至对人体有害的声音,也称为噪声。 2.噪声的强弱等级和危害 (1)分贝(dB):人们以分贝(dB)为单位来表示声音强弱的等级。0 dB是人们刚能听到的最微弱的声音。 (2)危害:①>90dB,会破坏听力,引起神经衰弱、头痛高血压等疾病; ②>70dB,会影响学习和工作; ③>50dB,会影响休息和睡眠。 3.噪声的控制: (1)在声源处控制噪声; (2)在传播途中控制噪声; (3)在人耳处减弱噪声。 注: (1)噪声的来源:①工业噪声:纺织厂、印刷厂、机械车间的噪声;②施工噪声:筑路、盖楼、打桩等;③社会噪声:家庭噪声、娱乐场所、商店、集贸市场的喧哗声;④交通运输噪声:各种交通工具的喇叭声、汽笛声、刹车声、排气声、机械运转声等。 (2)噪声往往只能减弱,而不是完全的消除,因为在一些生产生活中是不可避免的要产生噪声的。 四、人耳听不见的声音
1、超声波:把频率高于20000Hz的声音称为超声波。超声波的波长短,在均匀介质中能沿直线传播,应用于探伤、测距、测厚、医学诊断和成像。 2、次声波:通常把频率低于20Hz的声音称为次声波。火山爆发、激光、地震、海啸、台风、核爆炸、火箭发射等现象都会产生次声波。次声波频率低,其最显著的特点是传播距离远,不容易被吸收。如:印度尼西亚的喀拉喀托火山爆发时,产生的次声波绕地球三圈传播了十几万米。次声波速度大于风暴的速度,可以检测风暴。但是有的次声波对人体有害。
注: 声和声音,声的概念比较广,包括声音、超声、次声等;声音的概念相对较窄,仅指人耳能感觉到的那部分声。在声的利用这一节中了解声音、超声、次声的应用。
【典型例题】 例1.(多选)下列实验与实例中,不能探究出声音的产生与传播条件的是( ) A.一个同学轻敲桌底,另一个同学把耳朵贴在桌面上 B.人们先看到闪电,隔一段时间才能听到远处的雷 C.在鼓面上撒一些泡沫屑,敲鼓时见到泡沫屑不停地跳动 D.用大小不同的力敲同一个音叉,发出的声音不同 【答案】BD 【解析】 一个同学轻敲桌底,另一个同学把耳朵贴在桌面上可以听到声音,说明固体能够传声,但不符合题意;雨天先看到闪电,几秒钟后才听到远处的雷声,可研究声音传播的速度,不能探究出声音的产生与传播条件,故B选项符合题意;在鼓面上撒一些泡沫屑,敲鼓时见到泡沫屑不停地跳动,可研究声音产生的原因,不符合题意;敲音叉的力越大听到声音越大,说明响度和振幅有关,不能探究出声音的产生与传播条件,故D选项符合题意。 例2.下列关于声音的产生和传播的说法中,正确的是( ) A.声音都是靠空气来传播的 B.只要物体振动,就能听到声音 C.回声是声音被障碍物反射而形成的 D.声音的传播速度不受周围环境温度的影响 【答案】C 例3.一个人站在平行的两峡谷之间,当他击掌时,分别在0.3 s和0.7 s后听到回声。若声音当时1s内传播330 m,则两峡谷之间的宽度为( ) A.165m B.198m C.221m D.330m 【答案】A 【解析】声音在峡谷间的传播如下图所示: 声音从人的位置传播到左边的山峡,反射后回到人耳处的时间: 声音从人的位置传播到右边的山峡,反射后回到人耳处的时间: 所用总时间: 因为听到的是回声所以声音走过的距离是两峡谷间距的2倍所以: 两峡谷间的距离是:
例4.有一山峡宽1200m,两旁都是竖直的陡壁,有一人在山峡内开了一枪,听到第一、第二两次回声间隔5s,则人到两壁的距离分别是(声速v=340m/s )( ) A.700m,500m B.860m,340m C.1000m,200m D.1025m,175m 【答案】 D 例5.弦乐器上要安装几根粗细不同的弦是因为弦的粗细会影响声音的( ) A.音调 B.响度 C.音色 D.速度 【答案】A 【解析】乐器发声是靠琴弦的振动,而弦的粗细、长短、松紧都会影响振动的频率,故弦粗细不同,在弹奏中主要影响的是其发出声音的频率,从而影响其音调的高低;故选A。 例6.下列有关声的说法中正确的是( ) A.只要物体振动,我们就能听到声音 B.考场周围禁鸣喇叭是在人耳处减弱噪音 C.“听诊器”能使人的心脏振动幅度增大,音调升高 D.用超声波能击碎人体内的结石,说明声波具有能量 【答案】D 【解析】物体振动发声后还需要有传播声音的介质我们才可以听到声音,A选项说法错误,不符合题意; 喇叭禁鸣是在声源处减弱噪声,B不符合题意;听诊器可以减少声音能量的分散,这样可以让听者听到声音的响度更大,听的更为清楚,C不符合题意;因为声波具有能量,可以用超声波击碎人体内的结石,说法正确,D符合题意。
例7.某同学对下列声现象进行分析。其中错误的是( ) A.击打纸筒一端让其发声看到火焰晃动,说明声音具有能量 B.拨动琴弦,优美的琴声来自于琴弦的振动 C.用大小不同的力敲击杯子,声音的响度不同 D.利用声音的音调可以测量海水的深度 【答案】D 例8.下列发声体发出的声音,人们能听到的是( )
A.医院里的“B超”(频率高于20000Hz)
B.旗帜发出的声波(约50Hz)
C.蝴蝶飞行时发出的振翅声(约2~ 3Hz)
D.风暴发出的声波(10~15Hz)
【答案】B 【解析】人耳能听到的声音频率范围:最低为20Hz,最高为20000Hz。 例9.海豚可以利用超声波相互交流,这说明声音可以传递 ________;用超声波振动除去人体内的结石,这说明声音具有 ________。 【答案】信息;能量 例10.下列说法中不正确的是( ) A.利用强超声波对钢铁、宝石、金刚石等坚硬物体进行钻孔和切割加工 B.在建筑方面,设计、建造大厅堂时,必须把回声现象作为重要因素加以考虑 C.在石油勘探时,常采用人工地震的方法,即在地面上埋好炸药包,放上一个探头,把炸药引爆,探头就可以接受到地下不同层间界面反射回来的声波,从而探测出地下油矿 D.利用超声波能够预报地震、侦察台风和大气中的核爆炸 【答案】D 【解析】利用强超声波对坚硬物体进行钻孔和切割加工是因为声音能够传递能量,A选项说法正确,不合题意;因为墙壁反射的声波和原声重叠时,会增强原声,所以在建筑方面,设计、建造大厅堂时,必须把回声现象作为重要因素加以考虑,B选项说法正确,不合题意;利用声音能传递信息可以探测地下油矿,C选项说法正确,不合题意;地震台风核爆会产生次声波,所以不能利用超声波预报地震、侦察台风和大气中的核爆炸。D选项说法错误,符合题意。 【复习训练】 一、选择 1.下列关于声音的说法中不正确的是( ) A.“响鼓也要重锤敲”,说明声音是由振动产生的,且振幅越大响度越大 B.“震耳欲聋”说明声音的音调高 C.“隔墙有耳”,说明固体能传声 D.“闻其声知其人”,说明可以根据音色来判断说话者 2.下列关于声音的说法中,正确的是 ( ) A.敲锣是靠锣槌的振动发声的 B.气体传声比液体传声快 C.音调越高的声音越响亮 D.真空不能传声 3. 音乐厅四周的墙壁上有许多针状(类似蜂窝)的小孔,这是为了 ( ) A.减弱声波的反射 B.增强声波的反射 C.增强声音的响度 D.装饰礼堂,美观好看 4. 如图为我国第一个全女子现代民乐组合--“女子十二乐坊”。她们使用的乐器古筝、二胡、三弦、竹笛、古琴、葫芦丝…在实际演奏的过程中,这些乐器所发出声音的什么特性肯定是不相同的( ) A.响度 B.音调 C.音色 D.可能都相同 5. 医生在诊病时使用听诊器,听诊器( ) A.能改变心跳的频率,使音调变高 B.能改变心跳的音色,使声音更好听 C.能使心脏振动的振幅增加,响度增大 D.能减小声音在传播过程中的能量损耗 6. 2011年5月10日出版的《解放军报》刊发题为《亚丁湾,记者体验护航“十八般兵器”》的报道称,中国海军第五批护航编队的护航舰艇上,出现了一种神秘的声波武器-“金嗓子”对索马里海盗构成了有效威慑.若要阻挡这一武器的袭击,可以用薄薄的一层( ) A.半导体 B.磁性物质 C.真空 D.金属物质 7. 为了减少高速行驶的车辆产生的噪声对公路两侧单位、居民的干扰,常在公路两侧架设具有一定高度的屏障。这种有效、可行的控制噪声的措施属于( ) A.阻塞感受噪声的器官 B.阻隔噪声传播的途径 C.控制产生噪声的声源 D.防止噪声产生回声 8. 关于声音,下列说法中正确的是( ) A.声音在不同介质中的传播速度相同 B.不同频率的声音在空气中的传播速度不同 C.0分贝表示没有产生声音 D.声音的传播实际上是能量的传播 9. 用手按在自行车的铃铛上,无论怎样用力敲打,铃声也不会清脆,这是因为( ) A.手按在铃上,声音传不出来 B.手按在铃上,铃根本不振动 C.手按在铃上,影响了铃的正常振动 D.手按在铃上,周围没有介质 10. 如图所示,根据图片所给信息,判断下列说法正确的是( ) 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.人听觉频率范围比人发声频率范围要大 D.15Hz的声音只要振幅足够大,人耳是能听到的 二、填空 11. 某种昆虫靠翅的振动发声。如果这种昆虫的翅每2s做700次的振动,那么它的振动频率为________Hz。 12.为了保证居民的正常生活,在靠近住宅的马路旁设有隔音墙,按照减弱噪声的方法分类,隔音墙的作用是在 阻断噪声。 13. 小俞对着山崖大喊一声,经过2s听到回声,那么小俞与山崖之间的距离大约是 m(空气中声速取340m/s)。这种方法 (选填“能”或“不能”)用来测量地月之间的距离。 14.在一个两端开口的纸筒的一端蒙上橡皮膜,用橡皮筋扎紧。对着火焰敲橡皮膜,火焰会 ;这说明了 。 15. 如图所示,悬挂在世博会德国馆内的金属球设有声控装置,一旦参观者齐声高喊,金属球就会应声摆动,呼喊声越大,金属球摆动的幅度越大。这表明声音不仅能传递信息,还可以传递________。物理学上常用声音的________(选填“音调”或“响度”)来表示呼喊声的“大小”。 16.如图为三种声音的波形图,观察波形比较声音的特性,A和B的 不同;A和C的 不同。 17. 小丽用两把伞做了一个“聚音伞”的实验,如图,在右边伞柄的A点挂一块机械手表,当她的耳朵位于B点时听不到表声,把另一把伞放在左边图示位置后,在B点听到了手表的滴答声,这个实验表明声音发生了反射现象,“聚音伞”增大了人听到声音的 ,手表声在两伞之间传播依靠的介质是 。 三、简答与实验探究 18. 汽车从山洞中出来,以20m/s的速度向远离山崖的方向运动。在运动过程中的某一时刻,汽车喇叭短暂地响了一声,喇叭响了以后,汽车继续向远离山崖的方向运动了80m才听到回声.求:汽车喇叭发出响声的时候,汽车距山崖多远?(空气中声速为340m/s) 19.如图甲所示,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,这个现象说明声音是由物体 产生的;为了便于完成该实验使用了 法;如图乙所示,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 能传声。声音的响度越大,小球被弹开的幅度越大,说明响度与 有关。 20. 在学习二胡演奏过程中,小明发现琴弦发出的声音音调高低受各种因素的影响,他决定对此进行研究,经过和同学们讨论提出了以下几种猜想: 猜想一:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关 猜想二:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关 猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关 为了验证上述猜想是否正确,他和同学们找到了表中所列4种规格的琴弦,进行实验. (1)为了验证猜想二,应选编号 的两种规格的琴弦进行实验. (2)在验证猜想三时,小明发现粗心的同学没有把表2中的数据填全,表2中①的位置所缺数据是 。 (3)小明在这个探究实验中,采用的研究方法是 。 【答案与解析】 一、选择 1.【答案】B 【解析】A、物体振幅越大,响度越大.故A正确;B、“震耳欲聋”说明声音的响度大.故B错误; C、墙壁是固体,固体可以传声.故C正确;D、不同人说话的特点不同,就是指音色不同,故D正确; 故选B。 2.【答案】D 【解析】敲锣是锣的振动发声的,声音在液体中的传播速度大于在气体中的传播速度;响亮是声音的响度,和振幅有关,与音调没有关系;所以A、B、C错误。 3.【答案】A 【解析】光滑的墙壁容易反射声波,音乐厅比较大人耳能把原声和回声区分开,影响收听效果。针状(类似蜂窝)的小孔可以反射,和吸收部分声波,从而减弱回声。 4.【答案】C 【解析】即便是演奏相同的乐曲,音调相同,响度也可能相同,但是由于不同乐器结构材料不同,发出声音的特色不同,音色不同。 5.【答案】D 【解析】心跳的音调、音色和响度和心脏本身有关,与听诊器无关,故A、B、C不符合题意;听诊器可以减小声音在传播过程中的能量损耗,这样可以清楚的听到心跳声音,易于判断病情,D选项说法正确,符合题意。 6.【答案】C 【解析】“金嗓子”是声波武器,声波能在固体、液体、气体中传播,选项中的半导体、磁性物质和金属物质都是固体,都能传播声音;声音不能在真空中传播真空中传播,所以C选项正确。 7.【答案】B 【解析】在公路两侧架设一定高度的屏障,是在传播过程中减弱噪声,即阻断噪声传播。因此A、C、D不合题意。 8.【答案】D 【解析】声音在不同介质中的传播速度是不同的,此选项错误,A不符合题意;温度一定时,(在同一介质中)声速与频率无关。此选项错误,B不符合题意;0分贝是人刚刚听到的最微弱的声音,C选项错误,不符合题意;声音除了可以传递信息,还可以传递能量。此选项正确,符合题意。 9.【答案】C 【解析】用手按在自行车的铃铛上,无论怎样用力敲打,铃声也不会清脆,这是因为手按住了铃,影响了铃的振动。 10.【答案】C 【解析】根据图片,可知:人和蝙蝠的发声频率范围都比听觉范围要小,但都只能听到一部分频率的声音。人和蝙蝠的听觉范围不完全相同:人耳只能听到20-2000Hz的声音,蝙蝠只能听到1000-120000Hz的声音。故选C。 二、填空 11.【答案】350 【解析】频率是指每秒振动的次数,2S振动700次,那么一秒振动350次。 12.【答案】传播过程中 【解析】为了保证居民的正常生活,在靠近住宅的马路旁设有隔音墙,即隔音墙的作用是在传播过程中减弱噪声。 13.【答案】340;不能 【解析】根据题意2s钟是声音来回传播的时间,那么声音从小俞到山崖传播的时间为1s,根据速度公式得s=vt=340m/s×1s=340m,不能用这种方法测地月之间的距离,因为真空不能传播声音。 14.【答案】摇动;声波能够传递能量 【解析】敲击橡皮膜时,由于膜的振动产生了声音,由于声波能传递能量,当声波到达火焰处时,火焰就会晃动。 15.【答案】能量;响度 【解析】由题干可知:有声音时有声控装置的金属球就摆动,而且声音越大,金属球摆动的幅度就越大,这是因为声音能够传递信息和能量;物理学中常用响度来表示声音的大小。 16.【答案】音调;响度. 【解析】如图,相同时间内,B比A振动的快,B的音调高;A比C偏离原位置大,A的振幅大,A的响度大。 17.【答案】响度;空气 【解析】手表声音经过空气传播到伞上时,会发生反射现象,最后集中于B点上,使此处的声音振幅加大,所以人在B点感觉声音的响度加大。 三、简答与实验探究 18.【答案与解析】 解: 已知:;; 汽车行驶时间: 4s内声音走过的距离: 设汽车响喇叭时与山崖间的距离为: 解得:S=640m 答:汽车喇叭发出响声的时候,汽车距山崖640m。 19.【答案】振动;转换;空气;振幅 【解析】(1)如图甲所示,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; (2)为了便于观察实验现象,把不容易看到的现象转换成便于观察的现象,叫转换法。 (3)如图乙所示,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;而且响度越大,小球被弹开的幅度越大,说明响度与物体的振幅有关。 20.【答案】A、C;55;控制变量法 【解析】因琴弦发出声音的音调高低可能与琴弦的横截面积、长短和材料等多个因素有关,所以应该采用控制变量法进行分析;为了验证琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关,应该控制材料和横截面积相同,即应选编号AC的两种规格的琴弦进行实验;在验证琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关时,应该让琴弦的长度和横截面积相同,所以表格中长度和横截面积数据应该与B组相同,即应该是55。