物理八年级上册3.1-认识声现象-声速及人耳如何听声-导学案-教科版

初中物理 声速及人耳如何听声
一、学习目标
1. 知道声音在不同介质中的传播速度不同，记住声音在空气中的传播速度。
2. 能够解决简单的声速的相关计算题。
3. 知道人耳如何听声。
二、重难点提示
重点：空气中的声速。
难点：人辨别回声的距离。
考点精讲：
1. 怎样听见声音
人耳感知声音的途径可以简化为：外界传来的声音→引起鼓膜振动→听小骨及其他组织→听觉神经→大脑→引起听觉。在整个过程中，任何部分发生障碍，人都会失去听觉，所以要注意保护自己的耳朵。平时不要乱掏耳朵，游泳、洗澡时不要让耳朵长时间进水等。
耳聋的类型：一般来说，耳聋分两类，一类是神经性的，是由于听觉神经损坏而引起的；一类是非神经性的，是声音的传导发生了障碍(如耳膜损坏)而引起的。前者不易治愈，后者比较容易治疗。如果只是传导障碍，而又能够想办法通过其他途径将振动传递给听觉神经，人也能够感知声音。
可见，人要听到声音必须具备的条件是：①发声体振动；②有能够传播声音的介质；③良好的听觉器官，这三个条件缺一不可。
【知识·链接】声音在人体内的另外一种传播途径，称为“骨传导”，这是振动直接由头骨、颌骨传入内耳刺激听神经，从而产生听觉的声音传播方式。人的头部骨骼，跟其他一切坚韧的物体一样，也是容易传导声音的。
【随堂练习】通常，我们能听到物体发出的声音，是因为（ ）
A. 有发声物体存在 B. 发声物体在空气中振动
C. 发声物体在真空中振动 D. 人看到了发声物体的振动
思路分析：我们能够听到声音要经过两个过程：一是物体振动产生声音的过程；二是声音通过介质传播到我们耳中鼓膜的过程。错选A项是认为只要有发声物体存在，就一定能听到声音，不知道声音的传播需要介质；错选C项是不知道真空不能传声；错选D项是不知道声音是被听到而不是被看到的。实际上，由于物体发声时振动得很快，这个振动过程一般是看不到的。
答案：B
2. 回声
声音在传播过程中，遇到障碍物并被反射回来，被我们听到，这就是回声。
区别回声与原声的条件是：回声比原声晚0.1 s或0.1s以上到达人耳，人才能区别开，也就是能“听”到回声。
如果回声比原声晚到人耳的时间不到0.1s，人耳将不能把它们区别开来，反射回来的声音只会加强原声，使我们觉得原声更深厚、有力。因此，在不太大的房间里讲话会比在旷野里讲话听起来响亮。
【联想·发散】产生回声和听到回声不是一回事：产生回声的条件很简单，只要有障碍物就能产生回声。但有回声，我们不一定能“听”到回声。能否“听”到回声，实际是指我们能不能把回声与原声区分开来。利用回声可以测量发声体到障碍物的距离，即“回声测距”。
例题1 站在桥洞里说话时，听不到回声，下列说法正确的是 （ ）
A. 桥洞两端是开口的，不反射声音
B. 桥洞窄小，反射回来的声音与原声混在一起，听不出来
C. 桥洞反射的声音都从桥洞跑了
D. 桥洞两侧反射回来的声音刚好抵消
思路分析：解答此类题的关键是明确听到回声的条件，人耳能区分原声与回声的时间间隔为0.1s以上，由于桥洞窄小，回声与原声相差不到0.1s，反射回来的声音与原声混在一起，听不出来，所以人耳不能区分。
答案：B
例题2 百米赛跑时，终点记录员必须看到发令枪的烟火就开始计时，如果比赛时的温度为15℃，计时员听到枪声才开始计时，所记录的成绩与运动员的实际成绩相比，一定（ ）
A. 少了2.94s B. 多了2.94s C. 少了0.294s D. 多了0.294s
思路分析：在15℃空气中，声音的传播速度是340m/s，光在空气中的传播速度为3×108 m/s，光传播速度远大于声音的传播速度，光传播100m需要的时间为：t1=100m÷（3×108 m/s）=0.33×10-6s 这个时间非常小，可以忽略不计，认为在终点的计时员看到发令枪的烟火时刻，就是运动员的起跑时刻。声音在空气中传播100m所需的时间为：t2=100m÷340m/s=0.294s 不能略去。如果位于百米终点的计时员听到发令枪声才开始计时，开始计时的时刻比运动员起跑时刻晚0.294s，记录时间比运动员的实际成绩少了0.294s。
答案：C
例题3 一辆汽车朝山崖匀速行驶，在离山崖700m处鸣笛，汽车直线向前行驶40m后，司机刚好听到刚才鸣笛的回声。已知声音在空气中的传播速度是340m/s，求汽车行驶的速度。
思路分析：如下图，A为汽车鸣笛时的位置，B为山崖的位置，C为听到回声的位置。
由可得
解得：v车=10m/s
答案：10m/s
【高频疑点】
1. 利用回声测距时，要知道声音是一去一回，即发声体与障碍物之间的距离为；
2. 人要听到回声，与障碍物之间的距离至少要17m，这就是为什么我们在小房间和教室里无法听到回声的原因。
【综合拓展】
人要听到声音必须具备的条件是：①发声体振动；②有能够传播声音的介质；③良好的听觉器官，这三个条件缺一不可。是不是满足以上条件，人就一定能够听到声音？
（1）你能听到远处说悄悄话的同学的声音吗？
（2）你能听到蝴蝶飞舞的声音吗？
同步练习：
（答题时间：15分钟）
1. 百米赛跑时，终点计时员必需看到发令枪的烟火就开始计时，如果比赛时的温度为15℃，计时员听到枪声才开始计时，所记录的成绩与运动员的实际成绩相比，一定（ ）
A. 少了2.94s B. 多了2.94s C. 少了0.294s D. 多了0.294s
2. 将音叉敲响后，放入口中，先不接触牙齿，听听声音，再咬住音叉，听听声音，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A. 音叉尾部接触牙齿时，声音响些，是由于固体传声比空气强
B. 音叉尾部接触牙齿时，声音弱些，因为那样会阻止音叉的振动
C. 音叉尾部不接触牙齿时，声音强些，是因为空气传声强
D. 音叉尾部不接触牙齿时，不能听到声音，是由于空气不能传声
3. 下列说法正确的是（　　）
A. 声音在空气中传播的速度最大
B. 我们能判断黑暗中声源的位置，是因为“双耳效应”
C. 声音的传播速度是340m/s
D. 登上月球的宇航员因为离得很近，不需用无线电交谈
4. 在电影院里，为了更好地体现影片的效果，人们往往在剧场的各个方位都装有大大小小的音箱，这样做的目的主要是（　　）
A. 使观众听到的声音响一些
B. 使电影院里各个座位上的观众都能听到声音
C. 使观众听到的声音更清楚些
D. 利用双耳效应，让观众感到声音来自四面八方，产生立体声的效果
5. 下列说法正确的是（　　）
A. 只要物体振动，我们就能听到声音
B. 物体停止了振动，我们也能听到很弱的声音
C. 骨传导方式可以让一部分失去听觉的人听到声音
D. 耳朵才是接受声音的，牙齿不能传导声音
6. 下表数据是声在几种物质中的传播速度。根据表中的数据你有哪些发现，写出两条来。
几种物质的声速v/m·s－1
空气（15℃） 340 海水（25℃） 1531
空气（25℃） 346 铜（棒） 3710
软木 500 大理石 3810
煤油（25℃） 1324 铝（棒） 5000
蒸馏水（25℃） 1497 铁（棒） 5200
7. 在长水管的一端敲击一下，在另一端常常能听到三次敲击声，请依据你的生活经验和下表提供的声音在一些物质中的传播速度，解答下列问题（声音传播的距离s与声速v、传播时间t的关系为s＝vt）。
一些物质中的声速/m·s－1
空气（15℃） 340 海水（25℃） 1531
玻璃（25℃） 2800 铜 3710
煤油（25℃） 1324 大理石 3810
水（25℃） 1500 铁、钢 5200
（1）在长水管的一端敲击一下，在另一端为什么能听到三次敲击声？
（2）如果水管的长度为s＝6800m，当在水管的一端敲击后，声音从铁管中传到另一端需要多少时间？声音从空气中传到另一端需要多少时间？
（3）在水管的另一端第一次听到的声音与第三次听到的声音的时间差是多少？
8. 亮亮和田田两位同学欲测一段铁路的长，但没有合适的刻度尺，他们知道声音在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为5000m/s。于是亮亮站在欲测铁路的一端，田田站在铁路的另一端，亮亮用锤子敲击一下铁轨，田田听到了两次响声，两次声响的时间间隔为2s，求这段铁路有多长？
答案：
1. C 解析：在15℃空气中，声音的传播速度是340m/s，光在空气中的传播速度为3×108m/s，光传播速度远大于声音的传播速度，光传播100m需要的时间为：t1＝100m÷（3×108m/s）＝0.33×10－6s，这个时间非常小，可以忽略不计，认为在终点的计时员看到发令枪烟火的时刻，就是运动员的起跑时刻。声音在空气中传播100m所需的时间为：t2＝100m÷340m/s＝0.294s，不能略去。如果位于百米终点的计时员听到发令枪声才开始计时，开始计时的时刻比运动员起跑时刻晚0.294s，记录时间比运动员的实际成绩少了0.294s。
2. A 解析：音叉尾部不接触牙齿时，声音是通过空气传播的，听到的声音小，不清楚。音叉尾部接触牙齿时，能过骨传导来传播声音，固体传声效果比气体好。
3. B 解析：A. 声音在固体、液体、气体中都能传播，并且在固体中的传播速度大于在液体中的传播速度，在液体中的传播速度大于在气体中的传播速度，故A错误；B. 双耳效应是人们依靠双耳间的音量差、时间差和音色差判别声音方位的效应，人能判断声音的位置，就是利用了“双耳效应”，故B正确；C. 声音在不同介质中的传播速度是不同的，只有在15℃空气中，其传播速度才是340m/s，故C错误；D. 因月球上没有空气，所以宇航员交谈必须借助无线电，不能面对面直接交谈，故D错误。
4. D 解析：在剧场里安装两个或两个以上的扬声器，不同位置的扬声器发出的声音传到人两只耳朵的时刻、强弱及其他特征就会有明显的差异，这些差异就是判断声源方向的重要基础，正是由于双耳效应，所以我们听到的声音是立体的。
5. C 解析：A. 发声体振动发声时，没有介质传播，听不到声音，此项描述错误；B. 振动停止，发声就停止，此项描述错误；C. 对于失去听力的人可以通过骨传导的方法来听到声音，此项描述正确；D. 人听到声音有两种方式：一是通过耳朵，二是通过骨骼进行传播，此项描述错误。
6. （1）空气温度越高，声音传播得就越快；（2）一般情况下，固体传声比液体快；液体传声比气体快。
解析：比较15℃和25℃空气中的声速可以得出：空气温度越高，声音传播得就越快；比较固体、液体与空气中的声速可以得出：一般情况下，固体传声比液体快；液体传声比气体快。
7. （1）声音在不同介质中传播的速度不同，在长水管的一端敲击一下产生的声音，分别在空气、水和铁管中传播到另一端所用的时间不同，所以能听到三次声音。（2）当在水管的一端敲击后，声音从铁管中传到另一端需要1.3s；声音从空气中传到另一端需要20s；（3）在水管的另一端第一次听到的声音与第三次听到的声音的时间差是18.7s。
解析：（1）从题表可知，声音在不同介质中传播的速度不同，在长水管的一端敲击一下产生的声音，分别在空气、水和铁管中传播到另一端所用的时间不同，所以能听到三次声音。?
（2）从题表可知，v铁＝5200m/s，v空气＝340m/s；
声音从铁管中传播过来所用的时间为t铁＝≈1.3s；
声音从空气中传播过来所用的时间为t空气＝＝20s；
（3）在水管的另一端第一次听到的声音是从水管中传来的，第三次听到的声音是从空气中传来的，两次声音传播的时间差为t＝t2－t1＝20s－1.3s＝18.7s。
8. 729.6m 解析：声音从铁轨的一端传播到另一端所用时间
声音在空气中从铁轨的一端传播到另一端所用时间
田田听到两次响声的时间间隔△t＝
解上述三个方程可得s＝729.6m。