資源簡介

聲現象
[教學目標]
掌握物體振動頻率的影響因素
理解示波器的意義
掌握回聲測距與超聲波測速
了解聲音的多普勒
[教學過程]
（頻率的影響因素）
[課內引入]如圖所示，將一把鋼尺按緊在桌面上，一端伸出桌邊。撥動鋼尺，聽它振動發出的聲音，同時注意鋼尺振動的快慢。改變鋼尺伸出桌邊的長度，使鋼尺兩次振動的幅度大致相同，再次撥動。
結論：鋼尺在伸出桌面較長時，其音調 ；伸出桌面較短時，其音調 。
如圖所示，八個相同的玻璃瓶內裝有深度不同的水，用筷子輕輕敲擊瓶子或用嘴貼著瓶口吹氣，會發出不同的聲音，下列關于所發出聲音的判斷中正確的是（　　）
從左向右用嘴貼著瓶口用相同力度吹氣，音調逐漸降低
吹瓶子發出的聲音是由于水振動產生的
從左向右用筷子用相同力度依次敲擊瓶子，音調逐漸降低
從左向右用嘴貼著瓶口用相同力度吹氣，響度逐漸降低
練1. 小明在8個相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水制成了“水瓶琴”敲擊水位最 （填“低”或“高”）的瓶子音調最低，為do（1）音。小明覺得該瓶發出的do（1）音還不夠準，他用手機軟件測得敲擊時該瓶振動頻率為200Hz,查閱資料國際標準音高do是261.6Hz,他應該 直至音準。（最后一空選填“增加水”或“減少水”）
把頻率為256Hz音叉發出的聲音信號輸入示波器，示波器展現的波形如右圖所示。若把頻率為512Hz音叉發出響度相同的聲音信號輸入同一設置的示波器，其波形可能是下圖中的（　　）
A. B. C. D.
練3. 小明用圖甲的實驗裝置將音叉發出的聲音信號輸入計算機，觀察到計算機上的波形如圖乙。該音叉發出聲音的（　　）
音調逐漸變低 B．響度逐漸變弱 C．音色逐漸變差 D．聲速逐漸變慢
練4. 心電圖儀如圖1所示，通過一系列的傳感手段，可將與人心跳對應的生物電流情況記錄在勻速運動的坐標紙上。醫生通過心電圖，可以了解到被檢查者心跳的情況，例如，測量相鄰兩波峰的時間間隔，便可以計算出1min內心臟跳動的次數（即心率）。同一臺心電圖儀正常工作時測得待檢者甲、乙的心電圖分別如圖2甲、乙所示。若醫生測量時記下被檢者甲的心率為60次/min。則：
（1）根據甲的心率為60次/min可知，甲每次心跳時間間隔（即甲心電圖紙帶相鄰波峰走紙所用的時間）為________s；
（2）這臺心電圖儀輸出坐標紙的走紙速度大小為多少mm/s？
（3）乙的心率為多少次/min？
（回聲測距與超聲波測速）
[課內引入]一個人站在平行的兩峽谷之間，當他擊掌時，分別在0.3s和0.7s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
一快艇以40m/s的速度在湖面上朝著對面高山方向勻速直線行駛，在A處鳴笛后，經過6s后在B處聽到對面處的高山傳來的回聲（空氣中的聲速為340m/s）。求：
（1）A處到B處的距離 （2）4s內聲波在空氣中所傳播的路程 （3）A處離高山有多遠？
練5. 一輛汽車以72km/h的速度朝山崖勻速行駛,在離山崖1000m處鳴笛后汽車直線向前行駛一段路程聽到剛才鳴笛的回聲,求:聽到回聲時汽車離山崖有多遠. (15℃，空氣中的聲速為340m/s)
練6. 一列貨運列車正以126km/h的速度在平直的軌道上勻速行駛，在要通過某長度為L橋＝650m的跨江大橋時，為提醒大橋上鐵軌兩旁的行人注意，處于車頭的司機在列車到達橋頭時拉響汽笛，位于車尾的押運員經過t＝2s聽到汽笛聲。已知空氣中聲速為v聲＝340m/s，求：
（1）這列貨運列車的長度； （2）列車通過大橋所用的時間。
在某段區間測速路段，交管部門在公路上設置了固定測速儀。如圖所示，汽車向放置在路中的測速儀勻速駛來，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信號用時0.6s,第二次發出信號到測速儀接收到信號用時0.4s,若兩次發出信號的間隔是1.1s。則汽車從反射第一次信號到反射第二次信號間行駛的路程為 m,行駛的速度為 m/s。（假設超聲波的速度為340m/s,且保持不變）
練7. 為了監督司機遵守限速規定，交管部門在公路上設置了固定測速儀。如圖所示，汽車向放置在路中的測速儀勻速駛來，測速儀向汽車發出兩次短促的（超聲波）信號，在時刻第一次發出信號，測速儀接收到信號的時刻,在時刻時發出第二次信號，測速儀接收到信號的時刻為,汽車在兩次接收到信號間隔過程中行駛的距離是 m,汽車速度是 m/s。（超聲波速度340m/s）
交通部門通常用測速儀來檢測車速，測速原理是測速儀前后兩次發出并接收到的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，測速儀發出超聲波的情況如圖乙所示，表示超聲波與測速儀之間的距離；則下列說法中錯誤的是（假設超聲波的速度為340m/s,且聲速與車速均保持不變）（　　）
汽車遇到第一次信號時距離測速儀102m
汽車兩次收到信號的時間差為1.3s
n的值為34
汽車的速度約為26.15m/s
練8. 如圖（a）所示，停在路旁的巡邏車利用超聲波可以監測車速：巡邏車上測速儀發出并接收超聲波信號根據發出和接收到的信號間的時間差，就能測出車速。圖（b）中，P1、P2是測速儀先后發出的超聲波信號，n1、n2分別是測速儀檢測到的P1、P2經反射后的信號。P1與P2之間的時間間隔為2.7秒，超聲波在空氣中傳播的速度為340m/s,若汽車是沿直線勻速行駛，則下列說法正確的是（　　）
第一次發出信號到該信號被測速儀接收到間隔時間為0.45s
第二次發出信號到該信號被測速儀接收到的時間內汽車行駛了12m
汽車第一次接收到信號和第二次接收到信號之間行駛了102m
該汽車的速度是17m/s
（水管傳聲）
（課內引入）同學將耳朵貼在一根足夠長裝滿水的鐵管的一端，乙同學在另一端用力敲一下鐵管，甲同學能聽到（已知空氣中的聲速為340m/s,水中聲速為1500m/s,鐵中聲速為5200m/s）（　　）
A．1次敲擊聲 B．2次敲擊聲 C．3次敲擊聲 D．多次敲擊聲
不同的物理現象，小紅在輸送水的直鐵管道（充滿水）上敲擊一下，使鐵管發出清脆的聲音；小明沿鐵管在水管的某一位置耳朵貼近鐵管聽聲（已知聲音在空氣中的傳播速度是v氣=340m/s,在水中的傳播速度是v水=1700m/s,在鋼鐵中的傳播速度是v鐵=5100m/s），若實驗中小明只能聽到一次響聲，則小明的位置到敲擊點的距離范圍是（　　）
A．s≤42.5m B．s＜36.43m C．s≤255m D．255m＞s≥36.4m
練9. 小明和小雨想測學校東西方向的水管有多長，小明在東端敲一下鋼管，小雨在西端先后聽到兩聲敲打聲音，第二聲比第一聲差0.2秒，
（1）第一聲通過哪一種物質傳過來的？說明了什么？
（2）求鋼管的長（15℃在空氣中聲速為340米/秒，在鋼管中聲速為5100米/秒）
練10. 同學將耳朵貼在一根20m裝滿水的鐵管的一端，乙同學在另一端用力敲一下鐵管，甲同學能聽到（已知空氣中的聲速為340m/s,水中聲速為1500m/s,鐵中聲速為5200m/s）（　　）
A．1次敲擊聲 B．2次敲擊聲 C．3次敲擊聲 D．多次敲擊聲
練11. 在一個長1020m注滿水的鑄鐵水管的一端敲一下，在另一端聽到三次聲音，第一次聲音同第二次間隔0.48s,第二次聲音與第三次間隔2.32s,已知當時空氣中的聲速為340m/s,則鑄鐵中的聲速為（　　）
A．5100m/s B．5600m/s C．4800m/s D．4300m/s
練12. 我們知道：聲音在不同介質中的傳播速度不同。閱讀下表中一些介質中的聲速，回答問題：
一些介質中的聲速v（m s-1）
空氣（10℃） 331 冰 3230
空氣（15℃） 340 銅 3750
煤油（25℃） 1324 鋁 5000
水（常溫） 1500 鐵 5200
由表可知聲音在介質中的傳播速度的規律 （任寫一條）。
（2）用回聲可以幫助船只測量水深，因此在海洋和江河的考察船上都裝有聲吶。如果聲音在水中的傳播速度為1500m/s,在考察時發出聲音0.8s后接收到了回聲，這里的水深為多少？
（3）用聲音可以測量水管的長度，甲在水管A端敲擊水管，乙在水管B端通過鐵管和水聽到兩次聲音的間隔為0.2s,求水管AB長度。（結果保留整數）
（聲音的多普勒）
（課內引入）行駛過程中，復興號列車以68m/s的速度駛入長1000m的平直隧道，復興號在進入隧道時鳴笛5s，在隧道另一端口的護路工人聽到鳴笛的時間為　 　s。（空氣中聲速340m/s）（利用追擊問題求解）
[典型分析]
什么是多普勒效應？
多普勒效應是奧地利物理學家及數學家克里斯琴·約翰·多普勒在1842年發現的。這一理論的主要內容：物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化。若是波源是運動的，在運動波源的前面，波被壓縮，波長變短，頻率變高，在運動波源的后面，則會產生相反的效應，波長變長，頻率變低。
多普勒效應不僅適用于機械波，它也適用所有的波，包括電磁波和引力波。
發生多普勒效應的本質原因。
波源與觀測者之間的相對運動造成了波長的變化，導致人耳聽到時間的變化
原理如下：
如圖甲車是靜止不動的，乙車是以在向右運動，他們同時按1s喇叭會造成怎樣的情況？
如上右圖，當甲乙輛車剛開始按喇叭時，由于兩車位置一致，，脈沖波的前方齊平，一起以聲速向前運動
如下左圖，因乙車在向前移動，在1秒末乙車波源在甲車波源的前方，導致甲乙輛車雖然波源振動的次數是一樣的，但是乙車波源發出喇叭的脈沖波的長度就比甲車發出的要短一點
兩次脈沖波的波長的大小關系：設聲音的速度為340，火車速度為34，求兩段波長的關系。
如上右圖，由于脈沖波波長的變化，導致經過人的時間（周期）就會變化
求兩次聽到聲音時間
相反的，若是汽車遠離人們，導致脈沖波的波長會增長，人聽到的時間會變長。
這就是多普勒效應。
行駛過程中，復興號列車以68m/s的速度駛入長1000m的平直隧道，復興號在進入隧道時鳴笛5s，在隧道另一端口的護路工人聽到鳴笛的時間為　 　s。（空氣中聲速340m/s）（利用上述多普勒效應的方法求解）
練13. 即將進站的列車發出一鳴號聲，持續時間為。若列車的速度為，空氣中的聲速為，則站臺上的人聽到鳴號聲持續的時間為( )。
A． B． C． D．
練14. 如圖是一個聲源做勻速直線運動的情況，圖中的圓圈表示聲源產生的同一個波形。則：
①聲源正在移向( )。
A．點 B．點 C．點 D．點
②觀察到的波的頻率最低的點是( )。
A．點 B．點 C．點 D．點
練15. 如圖所示，一輛小汽車沿水平路面以速度勻速靠近懸崖，其間司機連續兩次鳴笛，鳴笛時間間隔為，若聲音在空氣中的傳播速度為，則司機聽到的經懸崖反射的兩次回聲的時間間隔為多少？
練16. 蝙蝠在洞穴中飛來飛去時，利用超聲脈沖導航非常有效。這種超聲脈沖是持續或不到的短促發射，且每秒重復發射幾次。假定蝙蝠的超聲脈沖發射頻率為，在一次正朝著表面平直的墻壁飛撲的期間，下列判斷正確的是( )。
A．墻壁接收到超聲脈沖頻率等于
B．蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于墻壁接收的頻率
C．蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率大于墻壁接收的頻率
D．蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于
拓展：如圖所示，聲源和觀察者都沿軸正方向運動，相對于地面的速率分別為和，空氣中聲音傳播的速率為，設，，空氣相對于地面沒有流動。
若聲源相繼發出兩個聲信號，時間間隔為，請根據發出的這兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程，確定觀察者接收到這兩個聲信號的時間間隔。
在上述條件中，若是觀測者A在沿軸負方向運動
若是聲源S和觀測者A反向運動呢？（自己畫圖解決）

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