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第二章 声现象 第2节 声音的特性1.声音的特性2.超声波和次声波(1)大多数人只能听到20 Hz到20 000 Hz之间的声音,低于和高于此频率范围的声音人都听不到。(2)超声波:通常把高于20 000 Hz的声音叫做超声波。(3)次声波:通常把低于20 Hz的声音叫做次声波。知识点1:音调1.音调的理解音调指声音的高低。我们经常说“这首歌调太高,唱不上去”就是指音调高。通俗地讲:音调高时,声音比较尖细;音调低时,声音比较低沉。一般情况下,女生说话时声音尖细,音调高;男生说话时声音比较粗,音调低。2.决定音调高低的因素大量实验表明,发声体振动越快,发出声音的音调就越高;振动越慢,发出声音的音调就越低。因此,音调的高低与发声体振动的快慢有关。物理学中,物体振动的快慢用频率来表示。物体1秒内振动的次数叫频率,单位是赫兹,符号为Hz。因此又可以说音调的高低由频率来决定。它们的关系为:物体振动越快,频率越高,音调就越高;物体振动越慢,频率越低,音调就越低。3.超声波和次声波一般来说,振动频率在2020 000 Hz之间的声音人类是可以听到的,其中人耳最敏感的声音频率是3 000 Hz左右,老年人的听觉随着年龄的增长而衰退。超声波的频率高于20 000 Hz,超过正常人的听觉频率上限,不能引起听觉。次声波的频率低于20 Hz,低于正常人的听觉频率下限,不能引起人的听觉。在地震、台风、海啸、火山爆发等过程中都会有次声波产生。拓展延伸(1)不同音调的声音可用声音的波形图来区别。如图所示是甲、乙两个不同的音叉发出声音的波形图,甲振动的频率低,声音的音调低;乙振动的频率高,声音的音调高。(2)音调的高低跟发声体的形状、尺寸和所用材料的性质等多种因素有关。如弦振动发声时,弦越短、越细、张得越紧,发声的音调就越高。【例】如图所示,在同一个轴上固定着三个齿数不同的齿轮。当齿轮旋转时,用纸片分别接触齿轮,使纸片发出声音的音调最高的是(填“上面”、“中间”或“下面”)的齿轮。答案:下面点拨：本题考查音调与频率的关系。接触下面的齿轮时,相同时间内纸片受到齿轮撞击的次数较多,纸片振动的频率高,音调就高。知识点2:响度在物理学中,声音的强弱叫做响度。响度的大小跟哪些因素有关呢?探究:如图所示,在鼓面上放一些碎纸屑,用大小不同的力敲击鼓面,观察碎纸屑在鼓面上的跳动情况,并仔细辨别声音,实验情况如下表所示。敲击力度纸屑跳起高度声音强弱鼓面振动的幅度小低弱小大高强大探究归纳声音的响度与发声体振动的幅度有关,振动的幅度用振幅来表示。振幅越大,声音响度越大;振幅越小,声音响度越小。拓展延伸响度是人耳感觉到的声音的大小,除与发声体的振幅有关外,还与下列因素有关:(1)距离发声体的远近。同样大小的声音,我们距发声体越近,听到的声音越大。如听老师讲课,前排同学比后排同学听得清楚。(2)声音的分散程度。通常情况下,声音从声源向四周传播出去,用喇叭形状的传声筒传声,可以使声音尽量集中在传声筒所指方向上,也就能传得更远。如果声音能沿着管道传播,则分散得更少,医生使用的听诊器就是利用这个道理制成的。易错警示音调是指声音的高低,响度是指声音的大小,二者是声音的两种不同特性,科学地描述音调用“高”或“低”,响度用“大”或“小”。但在生活中,描述声音的特性很随意,描述也不太清楚,同学们要很好地区分它们。【例】男女生合唱时,男中音放声高歌,女高音小声伴唱,则的响度大,的音调高。答案:男中音;女高音点拨：男中音的声音低沉,振动频率较低,女高音的声音尖细,振动频率较高,而振动频率决定了音调的高低,故男中音的音调低,女高音的音调高。放声高歌明显比小声伴唱时的振动幅度大,声音的响度大,故男中音的响度大,女高音的响度小。知识点3:音色不同物体发出的声音,即使音调和响度相同,我们仍能分辨它们,就是因为不同发声体发声的音色不同。音色就是声音的品质,是由发声体的材料、结构、发声方式等因素决定的。【例】2012年6月7日,维也纳爱乐乐团在美泉宫音乐会中的演出令现场的人们如痴如醉。我们能分辨出钢琴和小提琴的声音,这是根据声音的某个特性来判断的,该特性是()A.响度 B.音色 C.音量 D.音调答案:B点拨：不同的乐器,即使演奏同一首曲子,音调和响度都相同的情况下,其音色也不同,我们可以根据音色来区分各种乐器。知识点4:乐音和乐器1.乐音人们把悠扬、悦耳,让人感觉舒服的声音叫乐音。乐音是发声体做有规则振动发出的声音。2.影响乐器发声的因素(1)打击乐器:以鼓为例,鼓面越小,鼓皮越紧,发声时音调越高。击鼓的力量越大,鼓面的振幅越大,声音越响。(2)弦乐器:音调高低与弦的长短、粗细、松紧等因素有关。长而粗的弦发声音调低,短而细的弦发声音调高,绷紧的弦发声音调高,不紧的弦发声音调低。演奏时,改变弦的长短、粗细、松紧就可改变音调。弦的振动幅度越大,声音就越响。(3)管乐器:通过改变空气柱的长短来改变音调。空气柱越长,发声的音调越低;空气柱越短,发声的音调越高。【例】小明将筷子的一端捆上棉花蘸水后充当活塞,插入两端开口的塑料管中,做成“哨子”。吹奏乐曲时,用嘴吹管的上端,同时上下推拉活塞。推拉活塞主要是为了改变声音的()A.音调 B.音色 C.响度 D.速度答案:A点拨：用嘴吹管的上端的同时,上下推拉活塞可以不断改变空气柱的长度,由于空气柱的长度不同,空气柱振动的频率不同,声音的音调也就不同。所以,推拉活塞主要是为了改变声音的音调。本题答案为A。考点1:探究音调与频率的关系【例1】请阅读下面一段短文后,认真思考并回答有关问题。学习了声音的知识后,小李等同学提出这样一个问题:二胡、琵琶等弦乐器为什么能演奏出不同音调的声音?在认真观察弦乐器之后,他们提出了这样几种猜想:弦乐器发声的音调跟弦的长短有关;弦乐器发声的音调跟弦的松紧有关;弦乐器发声的音调跟弦的粗细有关。为了研究某一个猜想是否正确,小李等同学进行了如下实验:如图所示,将一根琴弦的一端系在桌子的腿上,另一端绕过桌边的小滑轮,挂上几个钩码,使它在桌面上拉紧,并用A、B两个三角形柱状小木块将弦支起。用一把塑料尺弹拨弦的中部,就可以听见弦发出的声音。然后在其他条件不变的情况下,改变A、B间的距离,进行了多次实验,发现A、B间的距离越大,弦发声的音调越低。(1)通过上述实验探究的是猜想,得出的结论是:。(2)实验过程中,要在其他条件不变的前提下,改变A、B之间的距离,所运用的研究方法是。(3)小提琴演员演奏时,手指要在弦上不停地移动,这样做的作用是改变。答案:(1);在弦的粗细和松紧程度相同的情况下,振动部分越长,发声的音调越低(2)控制变量法(3)音调点拨：一个物理量受多个因素影响时,探究该物理量和其中一个因素的关系,应控制其他因素不变,这种方法是控制变量法。本实验中,在其他条件不变的情况下,改变A、B间的距离,进行了多次实验,探究的是音调和长度的关系。演员演奏时,手指在弦上不停地移动,在弦的粗细和松紧程度不变的情况下,通过改变振动部分弦的长短来改变音调。考点2:探究响度与振幅的关系【例2】为了探究声音的响度与振幅的关系,小明设计了如图所示的几个实验。你认为能够完成这个探究目的的是()答案:D点拨：选项A说明声音的传播需要介质,真空是不能传声的;选项B中将细管剪短后,空气柱变短,其振动频率变高,音调变高,研究的是声音的音调与振动频率的关系;选项C说明发声的物体在振动;选项D中用大小不同的力敲打鼓面,鼓面的振幅发生变化,纸屑跳起的高度随之发生变化,从而可以研究声音的响度与振幅的关系。考点3:结合乐器考查声音的三个特性【例3】如图所示,小王同学正在弹奏吉他。下列说法错误的是()A.在不同位置按压吉他弦,可以改变音调B.吉他声只能在空气中传播C.吉他音量大小与弹奏时所用的力度有关D.听众能听出是吉他的声音是因为不同乐器发声的音色不同答案:B点拨：由于按压吉他弦的位置不同,弦振动部分的长度不同,发声的音调就不同,故A正确。弹奏时力度越大,弦的振幅越大,响度越大,听众能根据音色辨别出是吉他声,故C、D均正确。声音可以在固体、液体、气体中传播,故B错。
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