資源簡介

聲音的產生與傳播
【學習目標】
1.理解聲音是由物體的振動產生的；
2.知道聲音的傳播需要介質，聲音在不同的介質中傳播速度不同；
3.掌握利用聲速測距離；
4.了解人類聽到聲音的過程；
5.了解骨傳導的原理和應用，雙耳效應解決立體聲。
【知識點梳理】
一、聲音的產生
1.聲音的產生：聲音是由物體振動產生的。固體、液體、氣體振動都可以發聲。自然界中凡是發聲的物體都在振動，振動停止，發聲也停止。
2.聲源：物理學中把振動發聲的物體叫做聲源。
3.保存聲音：振動可以發聲，如果將發聲的振動記錄下來需要時再讓物體按照記錄下來的振動規律去振動，就會產生與原來一樣的聲音。如：早期的機械唱片，唱片上有一圈圈不規則的溝槽。當唱片轉動時，唱針隨著劃過的溝槽振動，這樣就把記錄的聲音重現出來。磁帶，聲源的振動通過話筒轉化成電信號通過錄音磁頭記錄在磁帶上，放音磁頭將記錄在磁帶上的聲音信息轉化成電信號，通過揚聲器還原聲音。
【注意】
① 一切發聲的物體都在振動，有物體振動但不一定能夠聽到聲音。（如發聲的物體在真空中振動、物體的振動頻率在人耳的聽覺范圍之外……）
② 振動停止發聲也停止，但聲音不一定停止。
③ 如圖所示，在探究“聲音是由物體振動產生” 的實驗中，將正在發聲的音叉緊靠懸線下的乒乓球，發現乒乓球被多次彈開。這樣做是為了：把音叉的微小振動放大，便于觀察——轉換法（放大法）。
二、聲音的傳播
1．傳聲介質
①聲音的傳播需要介質；能夠傳播聲音的物質叫做傳聲介質，聲音在氣體、液體、固體中都能傳播；
②聲音在介質中以聲波的形式傳播。
2．聲速和回聲
①聲速：聲音在每秒內傳播的距離叫聲速，單位“m/s”,讀作米每秒。15℃時空氣中的聲速是340m/s，平常我們講的聲速，指的就是此值。
②影響聲速的因素：介質的種類會影響聲速，一般情況下；溫度度也會影響聲速，同種介質，溫度越高，聲速越大。
③回聲：聲音在傳播過程中遇到大的障礙物被反射回來，便形成回聲。回聲是聲音的反射。
④人耳能分辨出回聲和原聲的條件是：反射回來的聲音到達人耳比原聲晚0.1s以上，即：聲源到障礙物的距離大于17m。
⑤回聲測距：利用回聲可以測定海底深度、冰山距離、敵方潛水艇的遠近。測量中要先知道聲音在海水中的傳播速度，測量方法是：測出發出聲音到受到反射回來的聲音訊號的時間t，查出聲音在介質中的傳播速度v，則發聲點距物體S=vt/2。
3．探究“聲的傳播”實驗
（1）實驗探究：
①在玻璃鐘罩內的木塞上放一個正在發聲的音樂鬧鈴，此時能聽到音樂。
②用抽氣設備抽去鐘罩內空氣，在抽氣的過程中，你聽到音樂聲會減小，但能看到鬧鈴振動。
③如果把鐘罩內空氣完全抽出我們將不會聽到聲音。這個實驗用到一種物理方法是：理想實驗法（或科學推理法）。
（2）實驗結論：
①聲音的傳播需要介質，真空不能傳聲。
②月球上沒有空氣，所以登上月球的宇航員們即使相距很近也要靠無線電交談。
三、人耳構造與骨傳導
1．人耳的構造與作用
①外耳：包括耳廓、外耳道、耳垂，作用：接受聲波，傳遞與感覺聲音的振動。
②中耳：包括鼓膜、聽小骨，作用：傳播聲音。
③內耳：包括耳蝸、三條半規管，作用：感受聲音信息；重要的平衡器。
2．人耳聽到聲音的過程：發聲體發出聲音→介質傳聲→耳朵聽聲。其中任何一個階段被阻斷，都將聽不到聲音。人耳聽覺障礙如果是傳導障礙，一般可用骨傳導來幫助聽到聲音。如果是神經性耳聾，不易治愈。
3．骨傳導：聲音可以通過頭骨、頜骨傳到聽覺神經，物理學中把這種傳導方式叫做骨傳導。一些失去聽覺的人可以通過骨傳導來聽聲音。骨傳導的原理是固體可以傳聲。
4．雙耳效應：當聲源偏向左耳或右耳，即偏離兩耳正前方的中軸線時，聲源到達左、右耳的距離存在差異，這將導致到達兩耳的聲音存在著差異。這種微小差異被人耳的聽覺所感知，傳導給大腦并與存貯在大腦里已有的聽覺經驗進行比較、分析，得出聲音方位的判別，這就是雙耳效應。（音響的立體音就是雙耳效應的應用）
【典型例題】
【例1】如圖所示，在探究“聲音是由物體振動產生的”實驗中，將正在發聲的音叉緊靠懸線下的輕質小球，發現小球被多次彈開。這樣做是為了（　　）
A．使音叉的振動盡快停下來
B．把聲音的振動時間延遲
C．把音叉的微小振動放大，便于觀察
D．使聲波被多次反射形成回聲
【答案】C
【例2】如圖所示，8個相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水，仔細調節水的高度，敲擊它們，就可以發出“1.2.3.4.5.6.7.1”的聲音來；而用嘴吹每個瓶子的上端，可以發出哨聲。則下列說法正確的是（　　）
A．敲擊瓶子時，聲音只是由瓶本身的振動產生的
B．敲擊瓶子時，聲音只是由瓶中水柱的振動產生的
C．用嘴吹氣時，哨聲是由瓶中空氣柱振動產生的
D．用嘴吹氣時，哨聲是由瓶中水柱的振動產生的
【答案】C
【例3】以下活動中，用來探究聲音產生原因的是（　　）
A．將發聲的音叉觸及面頰
B．用大小不同的力敲鼓
C．將發聲手機置于密閉瓶內并抽氣
D．用硬卡片在梳齒上快劃、慢劃
【答案】A
【例4】關于聲現象，下列說法正確的是（　　）
A．聲音可以在固體中傳播
B．聲音傳播的速度與溫度無關
C．聲音在真空中傳播的速度最快
D．只要物體振動，我們就一定能聽到聲音
【答案】A
【例5】下列聲現象中，能說明聲音的傳播需要介質的是（　　）
A．蝙蝠靠超聲波發現昆蟲
B．倒車雷達
C．超聲波清洗機
D．真空罩中的鬧鐘
【答案】D
【例6】一個人站在平行的兩峽谷之間，當他擊掌時，分別在0.3 s和0.7 s后聽到回聲。若聲音當時1s內傳播330 m，則兩峽谷之間的寬度為（　　）
A．165m B．198m C．221m D．330m
【答案】A
【例7】甲同學把耳朵貼在長鐵管的一端,乙同學在另一端敲一下鐵管,甲同學聽到兩響聲,這是因為 （ ）
A.聲音在空氣中傳播速度比在鐵中的大 B.有回聲
C.聲音在空氣中傳播速度比在鐵中的小 D.無法判斷
【答案】C
【例8】關于雙耳效應的說法不正確的是（　　）
A．雙耳效應就是兩只耳朵產生的效應
B．雙耳效應可以使人準確地判斷聲音傳來的方向
C．音響的雙道立體聲就是雙耳效應的直接應用
D．雙耳效應能使人有身臨其境的感覺
【答案】A
【例9】屬于神經性耳聾的是（　　）
A．耳蝸損傷 B．耳廓損傷 C.聽小骨損傷 D．鼓膜損傷
【答案】A
【例10】助聽器的工作原理是利用儀器（　　）
A．引起頭骨、頜骨振動，傳到聽覺神經，引起聽覺
B．產生聲波直接作用在聽覺神經引起聽覺
C．產生超聲波直接作用在聽覺神經引起聽覺
D．引起鼓膜振動，經過聽小骨及其他組織傳給聽覺神經，引起聽覺
【答案】A
【例11】教師演示探究“聲音的產生”的實驗裝置如圖所示，將系在細線上的乒乓球靠近音叉，當教師用錘敲擊音叉的時候，聽到音叉發出聲音，同時又觀察到______________，該實驗可以得出的結論是__________________。在實驗中，乒乓球將音叉微小的振動放大，這種研究方法叫做_________（填“等效法”、“轉換法”或“控制變量法”）。
【答案】乒乓球被彈開；發生的物體在振動；轉換法；
【鞏固練習】
1．如圖所示，將懸掛的乒乓球輕輕接觸正在發聲的音叉，觀察到乒乓球被音叉多次彈開；聲音消失，乒乓球便會停止運動，此現象表明聲音（　　）
A．是由物體振動產生的 B．可以通過固體傳播
C．不能在真空中傳播 D．是以波的形式傳播的
2．如圖所示的四幅圖中，不能產生聲音的是（　　）
A．撥動張緊的橡皮筋
B．關閉的立體聲收音機
C．敲擊水瓶琴
D．真空罩中響鈴的鬧鐘
3．如圖所示，把正在響鈴的鬧鐘放在玻璃罩內，逐漸抽出玻璃罩內的空氣，聽到鬧鈴聲逐漸變小，直至聽不見；再讓空氣逐漸進入玻璃罩內，聽到鬧鈴聲又逐漸變大。關于上述實驗，下列說法中正確的是（　　）
A．空氣可以傳播聲音
B．只要鬧鈴振動，就可以聽到鈴聲
C．聽不見鬧鈴聲了，是由于鬧鈴不再振動
D．聽到鬧鈴聲又逐漸變大，是由于鬧鈴振動逐漸變劇烈了
4．甲同學在一根較長的注滿水的水管的一端用石頭敲擊一次，乙同學在水管的另一端用耳朵貼著水管聽聲。乙同學聽到的聲音次數是（　　）
A．一次 B．兩次 C．三次 D．四次
5．在學校秋季運動會上，進行百米賽跑。站在終點的計時員，如果看到冒煙開始計時，運動員到達終點時秒表的讀數為10.59秒，如果計時員聽到槍聲才開始計時，則運動員跑完百米的時間會記為（　　）
A．10.88秒 B．10.59秒 C．10.30秒 D．10.18秒
6．人能分清原聲和回聲，則其時間間隔應大于0.1s。那么要能區分自己的拍手聲和高墻反射回來的回聲，（空氣中的聲速為340m/s）人離高墻的距離至少應該（　　）
A．大于17 m B．小于17 m C．大于34 m D．小于34 m
7．一艘科考船對某海域的海底形狀利用聲吶系統進行了測繪。具體方法是：在經過該海域水平面等間距的A、B、C、D、E五個位置時，向海底定向發射超聲波，測得回收信號的時間分別為0.30s、0.16s、0.30s、0.14s、0.30s。根據時間，求出海底與海平面的距離，就可以繪出海底的大致形狀，則該海域海底的大致形狀如圖中的（　　）
A． B．
C． D．
8．在試管中加入少量水，用嘴對著試管口吹氣，使其發出聲音。聲音是由管內空氣柱 　 　產生，通過 　 　傳入人耳的。
9．2025年我國將實現航天員登月計劃，在月球上漫步的航天員們必須借助無線電通信設備才能進行溝通交談，從物理角度來看，這是因為 　 　。
10．如圖所示，手指輕敲課桌桌面，耳朵貼在桌子上 　 　（選填“能”或“不能”）聽到敲擊聲，說明 　 　可以傳聲。
11．通常情況下，聲音在空氣中的傳播速度是 　m/s，光在空氣中傳播速度約為　 　 m/s。
12．甲同學的耳朵貼在足夠長的自來水管（管中有水）的一端，乙同學在管的另一端敲打一下這根管子，在水管足夠長的情況下，甲同學能聽到　 　次響聲。人可分清兩次聲音的條件是兩次聲音到達耳朵的時間間隔在　 　鐘以上。
13．在學校百米賽跑時，終點計時員聽到發令槍響時開始計時，最后冠軍成績是11.50s，則冠軍的成績　 　（選填“偏大”或“偏小”），其準確成績應該是　 　s。（保留兩位小數，聲速為340m/s）
14．交通部門常用測速儀檢測車速。測速原理是測速儀前后兩次發出并接受到被測車反射回的超聲波信號，再根據兩次信號的時間差，測出車速，如圖甲。某次測速中，測速儀發出與接收超聲波的情況如圖乙所示，x表示超聲波與測速儀之間的距離。從圖乙可知，超聲波第一次從發出至接收到超聲波信號所用的時間是 　 　秒，則該被測車速度是 　 　米/秒。（假設超聲波的速度為340米/秒，且保持不變）
15．超聲測速儀向障礙物發射時間極短的脈沖超聲波，根據接收到的反射信號時間關系可以測量物體速度。如圖所示，測速儀B向迎面勻速行駛的汽車A發生兩次脈沖波的時間間隔為3.3s。發射第一個脈沖后0.8s收到反射信號，發射第二個脈沖后0.2s收到反射信號，則汽車行駛的速度 　 　m/s。（超聲波在空氣中傳播的速度為340m/s）
16．元旦期間，小華乘坐一輛長度為10m的客車回老家探望外婆，當客車以10m/s的速度勻速通過一個隧道時，他測得客車完全通過隧道的時間為22s，根據以上數據小華可以算出隧道的長度為 　 　m。通過隧道后，司機在山崖前某處鳴笛，并繼續駕駛客車以10m/s速度直線向山崖行駛，經2.4s聽到回聲。若聲音在空氣中傳播速度是340m/s，則在鳴笛時，司機與山崖的距離為 　 　km。
17．在探究聲音的產生與傳播時，小明和小華一起做了下面的實驗：
（1）如圖①所示，用懸掛著的乒乓球接觸正在發聲的音叉，可觀察到　 　，這說明　 　；此探究中懸掛著的乒乓球的作用是　 　。
（2）如圖②所示，為了驗證（1）中的探究結論，小華同學用手使勁敲桌子，桌子發出了很大的聲響，但他幾乎沒有看到桌子的振動，為了明顯地看到實驗現象，你的改進方法是　 　。
（3）如圖③所示，敲響右邊的音叉，左邊完全相同的音叉也會發聲，并且把泡沫塑料球彈起。該實驗能說明　 　可以傳聲，若在月球表面上進行此實驗，則　 　（選填“還能”或“不能”）觀察到上述現象。
（4）如圖④所示，把正在響鈴的鐘放在玻璃罩內，逐漸抽出其中的空氣，將聽到　 　，并由此推理可知：　 　，此研究方法屬于　 　（選填“控制變量法”或“實驗推理法”）。
18．下面是某些介質中的聲速v。
一些介質中的聲速
介質 聲速/（m s﹣1） 介質 聲速/（m s﹣1）
空氣（0℃） 331 海水（25℃） 1531
空氣（15℃） 340 冰 3230
空氣（25℃） 346 銅（棒） 3750
軟木 500 大理石 3810
煤油（25℃） 1324 鋁（棒） 5000
水（常溫） 1500 鐵（棒） 5200
（1）分析資料信息，推斷聲速大小可能跟 　 　、　 　有關。
（2）在長為850m的金屬管的一端敲擊一下，在另一端先后聽到兩個聲音，第一聲是通過 　 　（固體/液體/氣體）傳來的，再經過2.33s聽到第二聲，這是通過 　 　傳來的。
（3）聲音在金屬管中的傳播速度是多大？　 　。該金屬管可能是由什么材料制成的？　 　（此時氣溫約為15℃）。
18．為了監督司機是否遵守限速規定，交管部門在高速公路上安裝了固定測速儀。如圖所示，汽車向放置在道路中間的測速儀勻速駛來，測速儀向汽車發出兩次短促的超聲波信號。第一次發出信號到測速儀接收到經汽車反射回來的信號用時0.4s，第二次發出信號到測速儀接收到經汽車反射回來的信號用時0.2s，若發出兩次信號的時間間隔是1.1s，超聲波的速度是340m/s，求：
（1）汽車接收到第一次信號時，距測速儀的距離；
（2）汽車從接收到第一次信號到接受到第二次信號過程中，行駛的距離；
（3）若此路段限速為120km/h，試計算說明汽車在此路段是否超速？
20．小虎乘坐著一艘速度為10m/s的汽艇勻速駛向一座山崖，他向山崖大喊一聲，歷時5s聽到回聲，已知聲音在空氣中傳播的速度為340m/s。求：
（1）5s內，聲音在空氣中傳播的路程是多少；
（2）汽艇勻速行駛0.4km所花的時間是多少；
（3）他聽到回聲時離山崖有多遠。
【參考答案】
1．A 2．B 3．A 4．C 5．C 6．A 7．C
8．振動；空氣；
9．聲音不能在真空中傳播，電磁波可以在真空中傳播；
10．能；固體；
11．340；
12．3；0.1秒；
13．偏大；11.79；
14．0.32；14.17；
15．34；
16．210；0.42；
17．（1）乒乓球被彈起來；發聲物體在振動；將音叉的振動放大
（2）在桌面上撒一些紙屑
（3）空氣；不能；
（4）聲音變小；真空不能傳聲；實驗推理法
18．（1）介質的種類；溫度
（2）固體；氣體
（3）5000m/s；鋁
19．
（1）測速儀第一次發出超聲波到達汽車處所用的時間t1＝＝0.2s，
由v＝得，汽車接收到第一次信號時，距測速儀的距離：
s1＝v聲t1＝340m/s×0.2s＝68m。
（2）測速儀第二次發出超聲波到達汽車處所用的時間t2＝＝0.1s，
汽車接收到第二次信號時，距測速儀的距離：
s2＝v聲t2＝340m/s×0.1s＝34m；
汽車從接收到第一次信號到接受到第二次信號過程中，行駛的距離：
s＝s2﹣s1＝68m﹣34m＝34m。
（3）汽車從接收到第一次信號到接受到第二次信號過程中，行駛的時間：
t＝Δt﹣t1+t2＝1.1s﹣0.2s+0.1s＝1s，
所以汽車的車速為：
v＝＝＝34m/s＝122.4km/h。
因為v＝122.4km/h＞120km/h，所以汽車在此路段超速。
20．
（1）由v＝可得，5s內聲音走的路程為：
s聲＝v聲t＝340m/s×5s＝1700m；
（2）由v＝可得，汽艇勻速行駛0.4km所花的時間：
t′＝＝＝40s；
（3）汽艇通過的路程：
s汽艇＝v汽艇t＝10m/s×5s＝50m，
如右圖所示，喊時離高崖的距離為：
s＝＝＝875m，
他聽到回聲時離高崖的距離為：
s0＝s﹣s汽艇＝875m﹣50m＝825m。

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