資源簡介

2.2 《樂音的特性》學案
學習目標：
1. 掌握響度、音調和音色的概念.
2. 通過實驗探究，列舉影響響度、音調和音色的主要因素.
3. 能區分聲音的特性.
4. 根據聲音的特征能判斷并對各種聲音進行分類.
學習過程：
知識梳理
一、　聲音的響度
1.聲音的強弱叫響度，振動的幅度稱為振幅．聲音的響度與聲源的振動幅度有關，振動幅度越大，響度越大.
2.響度還與距離聲源的遠近有關，距離越遠，響度越小；還與聲音是否集中于一個方向上傳播有關，例如醫生用的聽診器能清晰地聽到心臟跳動的聲音.
3.探究響度的影響因素.
實驗中用到了控制變量方法：就是在研究一個問題和幾個量之間的關系時，先研究其中一個變量，其余的變量相同(或保持不變)，這樣得出這個變量與要研究的問題是否有關．同樣的方法，在其余的變量中再選取一個，余下的變量保持不變進行研究．
比如研究響度與振幅的關系，就得控制距離相等，傳播范圍一樣。
【例1】　要想使聽到的鑼聲更響些，下列方法中最好的是(　　)．
A. 加大敲鑼力度，同時人離鑼遠些 B. 減小敲鑼力度，同時人離鑼近些
C. 加大敲鑼力度，同時人離鑼近些 D. 減小敲鑼力度，同時人離鑼遠些
精析：聲音的響度與振幅、距離聲源的遠近有關，敲擊力度越大，振幅越大，響度越大，離聲源越近，響度越大．
解答：C
解后反思：　在探究影響聲音的響度的因素時，可在鼓面上撒些碎紙屑，觀察小紙屑的振動幅度與響度的關系．用較小的力敲鼓時，發現鼓皮振動的幅度小，聽到的鼓聲較弱；而用較大的力敲鼓時，發現鼓皮振動的幅度較大，聽到的鼓聲較強．響度還與距離聲源的遠近有關，距離聲源越近，響度越大．
二、　聲音的音調
1.聲音的高低叫音調．每秒鐘振動的次數叫頻率，頻率的單位是赫茲，符號是“Hz”．音調取決于聲源振動的頻率，頻率越高，音調越高．
2.探究音調的影響因素——弦樂器的音調與哪些因素有關.
實驗中用到了控制變量方法：就是在研究一個問題和幾個量之間的關系時，先研究其中一個變量，其余的變量相同(或保持不變)，這樣得出這個變量與要研究的問題是否有關．同樣的方法，在其余的變量中再選取一個，余下的變量保持不變進行研究．
弦樂器的音調與哪些因素有關呢？猜想：可能與弦的長度、粗細、松緊有關。
3.對著裝有水的試管吹，發聲體是管內空氣柱在振動，空氣柱長短不同，振動的頻率不同，音調也就不同，空氣越多振動得越慢，聲音的音調越低；敲打裝有水的試管，發聲體是試管玻璃和水在振動，水越多振動得越慢，聲音音調越低。
【例2】　在聯歡會上，主持人介紹“下面請聽我國著名男低音歌唱家演唱……”、“有請女高音歌唱家……”，這里的“高”和“低”指的是(　　)．
A. 音色　　　 B. 響度 C. 音調 D. 聲速
精析：日常生活中的聲音的高低，誤以為就是指聲音的大小．平時所說的“男高音”、“女低音”是指音調的高低，它是由歌者聲帶振動的頻率所決定的；響度則是指聲音的大小，是由物體振動的快慢決定的．
解答：C
【例3】　C調中1(do)的頻率為256 Hz，小提琴發這個音時琴弦每秒鐘振動________次．如果琴弦每秒振動288次，發聲的音調比C調中1音更________．
精析：頻率的定義是聲源每秒鐘振動的次數，其單位是Hz，所以256 Hz的意義也就是每秒鐘振動256次，且音調與頻率有關，因此每秒鐘振動次數數值越大，音調也就越高．
解答：256　高
解后反思：　音調和響度是兩個不同的概念，音調決定于發聲體的振動頻率，響度決定于發聲體的振幅．
【例4】　一般情況下女同學聲音尖而細，而男同學聲音低沉有力，為什么？
精析：一般女同學聲帶狹長，氣流沖擊聲帶發聲時，聲帶振動較快，但振幅不大，所以音調高、響度小，聽起來尖而細，而男同學聲帶較寬厚，發聲時振動較慢，但振幅較大，所以音調低、響度大，聽起來低沉有力．
解答：見精析
【例5】 豆豆同學在觀察小提琴、二胡等樂器的弦振動時猜測：即使在弦張緊程度相同的條件下，發聲的音調高低還可能與弦的粗細、長短及弦的材料有關．于是麗娜找來了各種不同的琴弦，想通過實驗進行探究．琴弦的編號及情況如下表.
控制條件編號 琴弦的材料 琴弦的長度/cm 琴弦的橫截面積/mm2
A 鋼 30 0.3
B 鋼 30 0.6
C 尼龍絲 40 0.5
D 銅 50 0.5
E 尼龍絲 50 0.5
(1)豆豆同學想探究弦發聲的音調與弦的材料的關系，請你幫她選用表中編號為________(只填字母代號)的琴弦．
(2)豆豆同學想探究弦發聲的音調與弦的粗細的關系，請你幫她選用表中編號為________(只填字母代號)的琴弦．
精析：學會用控制變量的方法來探究影響音調的因素．影響弦樂器音調的因素有弦的長短、粗細、松緊等，在研究弦的音調與弦的長度的關系時，就要使用粗細、松緊相同而長度不同的弦進行實驗；要研究弦的音調與弦的粗細的關系時，就要使用長短、松緊相同而粗細不同的弦進行實驗；在研究弦的音調與弦的松緊的關系時，就要使用長短、粗細相同而松緊程度能夠改變的弦進行實驗．這種方法叫控制變量法，這是物理實驗研究的重要方法之一．
豆豆同學想探究弦發聲的音調與弦的材料的關系時，應控制琴弦的長度、琴弦的橫截面積(以及松緊，本題已設定弦張緊程度相同)相同，再選擇不同的材料相比較，因此只能選用表中編號D和E；若探究弦發聲的音調與弦的粗細的關系，應控制琴弦的材料、琴弦的長度(及松緊)相同，再選擇橫截面積不相等的相比較，因此只能選用表中編號A和B.
解答：(1)D、E　(2)A、B
解后反思：同學們要通過分析熟練掌握控制變量法這種實驗研究方法，要將控制的變量找準找齊才能避免失誤.
三、　聲音的音色
不同的樂器發出的聲音是不同的，我們把聲音的品質叫音色，不同的聲音，音色是不同的，聲波的波形也不同．音色取決于發聲體的材料和結構。
【例6】 張一山在《朗讀者》中為大家演繹了《追風箏的人》。關于其中的物理知識，下列說法正確的是（ ）
A．朗讀時，朗讀者的聲帶振動產生聲音
B．空氣中，聲音的傳播速度約約3×108m/s
C．觀眾主要依據音調區分主持人和朗讀者的聲音
D．明讀者的聲音很大是因為聲音的頻率很高
精析：：A、發聲的物體一定在振動，朗讀時，朗讀者的聲帶振動產生聲音，故A正確；B、聲音在15℃的空氣中傳播速度約為340m/s，故B錯誤；C、主要依據音色區分主持人和朗讀者的聲音，故C錯誤；D、明讀者的聲音很大是因為聲音的振幅大，響度大，故D錯誤。故選：A．
解答：A
解后反思：　不同發聲體的材料、結構不同，發出聲音的音色就不同
四、聲音的波形圖
波形圖，主要看波形是否周期性重復（是否有規律，來決定是樂音還是噪聲）、波幅的大小（振幅，來決定響度的大小）、波頻的疏密（頻率，來決定音調的高低）。也就是，一看波的形狀（有無規律），二看波的疏密（頻率），三看波的振幅。它們分別對應音色，音調，響度。
當堂訓練
1.關于聲音的產生和傳播，下列說法正確的是（　　）
A．“聲紋門鎖”是依據聲音的響度來識別的
B．鼓手打鼓用的力越大，鼓聲的音調就越高
C．二胡演奏的優美旋律，是由弦的振動產生的
D．航天員在太空與地面交流時的聲音是通過聲波傳回地球的
2.如圖所示，小秦改變了尺子伸出桌面的長度，用大小相同的力撥動尺子，尺子振動的（ ）
A. 音調與聲源振動的頻率有關
B．音色與聲源振動的幅度有關
C．響度跟人與聲源的距離無關
D．聲音只能在空氣中傳播
3.吉他上的弦繃緊時發聲的音調比它不緊時高，則繃緊的弦發聲比它不緊時（ ）
A．振幅一定更大 B．振幅一定更小
C．振動頻率一定更低 D．每秒內振動次數一定更多
4.如圖所示，在筷子上捆一些棉花，做一個活塞，用水蘸濕棉花后插入兩端開口的竹管中，用嘴吹管的上端，可以發出悅耳的哨音。上下推拉活塞，并用相同的力吹管的上端時，下列說法錯誤的是（ ）
A．哨音是由管內空氣振動產生的
B．哨音是通過空氣傳到別人耳朵的
C．向上推活塞時，吹出的哨音響度會變大
D．向下拉活塞時，吹出的哨音音調會變低
5.如圖所示，改變試管中的水量，用同樣大小的力吹氣時會發出不同的聲音。這“不同的聲音”主要是指聲音的（ ）
振幅 B．音色
C．響度 D．音調
6.比較小雞和老鵝的叫聲，下列說法中錯誤的是(　　)．
A. 兩種叫聲的音色不同
B. 兩種叫聲的音調、響度和音色都不同
C. 老鵝的叫聲音調高，響度大
D. 小雞的叫聲音調高，響度小
7. 東營市是呂劇發源地。呂劇常見的伴奏樂器有墜琴、揚琴、二胡等。觀眾可以根據樂器發出聲音的 （選填“音調”、“響度”或“音色”）不同，分辨出是哪種樂器；琴師調節琴弦的松緊是為了改變聲音的 （選填“音調”、“響度”或“音色”）．
8. 清晨，一覺醒來，聽到窗外各種鳥兒歡快的鳴叫，有經驗的人能夠從這些聲音中分辨出雄雞、喜鵲、畫眉……的叫聲，這是根據聲音的______進行辨別的；雄雞的叫聲能夠傳得比較遠，這是它聲音的________比較大的緣故．
9.在學習吉他演奏的過程中，小華發現琴弦發出聲音的音調高低是受各種因素影響的，他決定對此進行研究．經過和同學們討論，提出了以下猜想：
猜想一：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的橫截面積有關；
猜想二：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的長短有關；
猜想三：琴弦發出聲音的音調高低，可能與琴弦的材料有關．
為了驗證上述猜想是否正確，他們找到了下表所列的 9種規格的琴弦，因為音調的高低取決于聲源振動的頻率，于是借來一個能夠測量振動頻率的儀器進行實驗.
編　號 材　料 長度/cm 橫截面積/mm2
A 銅 60 0.76
B 銅 60 0.89
C 銅 60 1.02
D 銅 80 0.76
E 銅
F 銅 100 0.76
G 鋼 80 1.02
H 尼龍 80 1.02
J 尼龍 100 1.02
(1)為了驗證猜想一，應選用編號為________、________、________的琴弦進行實驗；為了驗證猜想二，應選用編號為________、________、________的琴弦進行實驗；表中有的材料規格還沒填全，為了驗證猜想三，必須知道該項內容，請在表中填上所缺數據．
(2)隨著實驗的進行，小華又覺得琴弦音調的高低，可能還與琴弦的松緊程度有關，為了驗證這一猜想，必須進行的操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
10. 小明想比較幾種材料(衣服、錫箔紙、泡沫塑料)的隔音性能，除了待檢測的材料外，可利用的器材還有：音叉、機械鬧鐘、鞋盒．在本實驗中適合作聲源的是________．
小明將聲源放入鞋盒內，在其四周塞滿待測材料．他設想了兩種實驗方案，你認為最佳的是________．
A. 讓人站在距鞋盒一定距離處，比較所聽見聲音的響度
B. 讓人一邊聽聲音，一邊后退，直至聽不見聲音為止，比較此處距鞋盒的距離
通過實驗得到的現象如下表所示，則待測材料隔聲性能由好到差的順序為________．
　　　　　表1
材料 衣服 錫箔紙 泡沫
距離 較長 長 短
　　　　　表2
材料 衣服 錫箔紙 泡沫
響度 較響 響 弱
11. 高級音響一般都配有音箱，箱中至少裝有兩只或兩只以上的喇叭，它發出的聲音美妙豐滿，與原來的聲音幾乎完全相同，具有很高的保真度，請說明其中的道理．
《當堂訓練》答案
1.C [解析]A、“聲紋門鎖”是依據聲音的音色來識別的，故A錯誤；B、鼓手打鼓用的力越大，鼓聲的響度就越大，故B錯誤；C、二胡演奏出的優美旋律，是由弦的振動產生的，故C正確；D、太空中是真空，真空不能傳播聲音，宇航員與地面的交流時的聲音是通過電磁波傳回地球的，故D錯誤。故選：C。
2.A　[解析]A、改變了尺子伸出桌面的長度，用大小相同的力撥動尺子，尺子的振幅是相同的，尺子振動的頻率不同，能說明音調與聲源振動的頻率有關，故A正確；B、用大小相同的力撥動同一尺子，音色和振幅均相同，不能說明音色與聲源振動的幅度有關，故B錯誤；C、響度跟振幅、人與聲源的距離都有關，故C錯誤；D、實驗中沒有改變傳播聲音的介質，故不能說明聲音只能在空氣中傳播，故D錯誤.
3.D　[解析]音調表示的是聲音的高低，與聲源振動的頻率有關，頻率越大，音調越高，即每秒振動的次數越多音調越高，故選D.
4.C [解析]A、聲音由物體振動產生；用嘴吹管的上端，可以發出悅耳的哨聲，聲音是由管內空氣振動產生的，故A正確；B、我們聽到的哨聲是通過空氣這種介質傳播的，故B正確；C、吹出的哨音響度由吹管口的力度決定，若吹的力度相同則響度相同，若吹的力度不同則響度不相同；與拉動活塞無關，故C錯誤；D、向下拉“活塞”時，空氣柱變長，空氣柱振動變慢，則“竹管笛”發出的聲音音調變低，故D正確。故選：C．
5.D [解析]用嘴貼著試管口吹氣，振動發聲的是由于試管口內空氣柱的振動發出的，當水量增加時，空氣柱長度越短，音調越高，因此這“不同的聲音”主要是指聲音的音調。故選：D。
6. C. [解析]本題是考查音調、響度問題，音調是指聲音的高低，而響度是聲音的大小．聲音越尖細，則音調越高；聲音越大，則響度越大．一般說來，兒童說話的音調比成人高，女人的音調比男人高．本題中小雞和老鵝的叫聲不同，小雞的叫聲聲音小但尖細，而老鵝的叫聲聲音大但比較粗啞、低沉，即兩種聲音的音調、響度和音色都不同．故正確答案選C.
解后反思：物理學中把聲音的高低稱為音調，聲音的大小（強弱）稱為響度．這里主要是沒有從物理學角度來區分響度和音調這兩個概念，根據生活經驗所形成的思維定式來做出錯誤的判斷，沒有從物理學的角度去認識事物．
7. 音色；音調　[解析]二胡和小提琴發聲的音色不同，可以通過音色區分不同的樂器；調節琴弦的松緊，振動的頻率不同，這樣做的目的是為了改變聲音的音調；故答案為：音色；音調.
8. 音色　響度
9. (1)A　B　C　A　D　F　80　1.02
(2)選用一根琴弦，用一定大小的力拉緊，撥動琴弦測出此時振動的頻率，改用不同的力拉緊琴弦，分別測出相應的振動頻率，進行分析比較
[解析]因為猜想音調與琴弦的橫截面積、長短、材料等因素有關，因此在探究音調與某個因素的關系時，應保持其他因素相同.
10.機械鬧鐘 B 泡沫 衣服 錫箔紙
11.因為立體聲音箱里配置的喇叭有的主要用來播放低頻聲音，能夠清晰地放出幾十赫的聲音；有的主要用來播放高頻聲音，能夠放出千赫以上的聲音；有的主要用來播放中頻聲音．再加上用精選的木料做成體積較大的音箱，有利于低頻聲音的共鳴，所以聽起來低音顯得比較豐富而且強，而且多個喇叭播放的聲音到達兩只耳朵的時間不同，利用雙耳效應使人產生立體聲的感覺，放音效果很好，幾乎沒有失真．

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