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2.2 聲音的特性
第二章 聲現象
以上是中國春秋戰國時期樂器—編鐘，有這么多的鐘，是為了實現什么樣的音樂效果呢？
振動會發出聲音，蝴蝶和蚊子在飛行的時候翅膀都在振動，為什么我們聽不到蝴蝶翅膀振動發出的聲音，卻能聽到討厭的蚊子聲？為什么用力鼓掌比輕輕拍掌發出的聲音大？現在防盜門中使用“聲紋鎖”，主人說話即可打開，而別人說同樣的話卻打不開鎖？
用不同樂器演奏同一首歌曲的時候，我們一聽他們的聲音就能知道是用哪種樂器演奏出來的，這是為什么呢？
1.了解聲音的特性。知道聲音的音調跟發聲體的頻率有關。知道聲音的響度跟發聲體的振幅有關。知道不同發聲體發出聲音的音色不同。
2.了解超聲波和次聲波的概念。
3.通過研究現實世界中豐富多彩的發聲現象，解釋生活中與聲音特性有關的現象，使學生更加熱愛科學。
定義：物理學中把聲音的高低，粗細叫做音調。
1.音調
男同學和女同學說話，他們的聲音有什么不同？
音調高的聲音，聽起來尖細；音調低的聲音，聽起來低沉。
男同學聲音要粗、要低，音調低；
女同學聲音要細、要高，音調高。
音 調
一
實驗步驟：將一把鋼尺緊按在桌面上，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，再次用大小相同的力撥動鋼尺。比較兩種情況下鋼尺振動的快慢和發聲的音調，它們之間有什么關系？
2、探究音調的影響因素
振動部分長度 振動快慢 音調高低
3/4鋼尺長
2/4鋼尺長
1/4鋼尺長
慢
低
快
高
更快
更高
實驗記錄
鋼尺伸出越長，振動越____，聽到的聲音音調越____；
鋼尺伸出越短，振動越____，聽到的聲音音調越____。
慢
低
快
高
通過剛才的實驗，我們可以得出什么結論呢？
音調的高低與發聲體振動的快慢有關。振動越快，音調越____；振動越慢，音調越____。
高
低
3.頻率
頻率：物體每秒振動的次數；單位：赫茲，簡稱赫；
符號：Hz. 若物體每秒振動20次，則其振動頻率為20Hz.
音調的高低與物體振動的快慢有關。
振動得越快，則頻率越大，音調越高；
振動得越快，則頻率越小，音調越低。
可見發聲體振動的快慢是一個很重要的物理量，它決定著音調的高低。物理學中用頻率來描述物體振動的快慢。
我們如何知道一個聲音的頻率是多少呢？
我們可以用示波器或用電腦配合相應軟件來測量聲音的頻率。
觀察甲、乙音叉發聲時在示波器上顯示的波形圖，哪個音叉的音調高？
由圖可知，相同時間內甲振動了3次，乙振動了9次，所以乙振動的頻率大，音調高。
高音調的波形比較密集一些，聲音的頻率較高；
低音調的波形比較稀疏一些，聲音的頻率較低。
（1）聲音在介質中的傳播速度與聲音的頻率無關，同一介質中，不同頻率的聲音傳播速度都相同。
（2）頻率的高低與發聲體的形狀、尺寸和所用材料有關。一般發聲體越小、細、短、輕、緊，一般振動越快，頻率越高；發聲體越大、粗、長、重、松，一般振動越慢，頻率越低。
（3）一般來說，兒童說話的音調比成年人高，女人說話的音調比男人高。“女高音”“男低音”中“高”“低”都是指音調。
注意
（1）聲波的頻率范圍：在10-4Hz到1012Hz之間，人耳能聽到頻率范圍在20Hz—20000Hz之間的聲音。
4.超聲波與次聲波
（2）超聲波：頻率高于20000Hz的聲波，不能引起人類聽覺器官的感覺。
（3）次聲波：頻率低于20Hz的聲波，不能引起人類聽覺器官的感覺。
正常人耳能聽到的聲音的頻率范圍
超 聲 波
次 聲 波
低于20HZ
高于20000HZ
海豚能聽到聲的上限是150000Hz
狗能夠聽到的頻率范圍是15-50000Hz
蝴蝶翅膀的振動頻率小于10HZ，發出的是次聲波，人聽不見。
貓能夠聽到的頻率范圍是60-65000Hz
發生地震、海嘯、火山噴發、臺風時會伴有次聲波產生，很多動物都能聽到這些聲音，例如狗、大象等；有些動物可以發出超聲波，例如海豚、蝙蝠等；有些動物可以發出次聲波，例如大象。
4.超聲波與次聲波
（1）定義：聲音的強弱稱為響度。
1.響度
（2）振幅：物體振動時偏離原來位置的最大距離叫振幅。
響 度
二
演示實驗
1.把系好乒乓球的細線拴在鐵架臺上，用正在發聲的音叉輕觸乒乓球，觀察乒乓球被彈開的幅度；
2.用大小不同的力敲擊音叉，使音叉發出響度不同的聲音，重做上面的實驗，觀察乒乓球被彈開的幅度。
決定響度的因素
現象：用較小力敲擊音叉時，音叉發出聲音的響度小，乒乓球被彈開的幅度小;用較大力敲擊音叉時，音叉發出聲音的響度大，乒乓球被彈開的幅度大。
響度與發聲體的振幅有關，振幅越大，響度越大。
2.聲音響度的影響因素
響度與距離發聲體的遠近有關，距離越遠，聽到的聲音越小。
減小聲音的分散，可以增加人耳聽到聲音的響度（喇叭，聽診器）。
不同振幅的聲音的波形圖。
思考1：除了振幅以外，聲音的響度還與什么因素有關？
響度與到聲源的距離有關,距離越大,聽到的聲音越小。
思考2：怎么去減小聲音的擴散？
兩手做“喇叭”狀可減小聲音的發散
聽診器的導音管能極大程度地減小聲音的發散
思考交流
（1）定義：物理學中把聲音的品質和特色叫做音色。
1.音色
（2）影響音色的因素：音色是由發聲體本身所決定的，不同發聲體，材料、結構不同，發出聲音的音色不同。
音 色
三
分別用音叉、鋼琴與長笛發出相同音調的聲音對應的波形圖。
音調相同的不同樂器發出的波形總體上的疏密程度是相同的，即頻率相同；但是波的形狀不同，即音色不同。音色是我們分辨不同發聲體（不同的人、不同的樂器等）的依據，“聞其聲而知其人”就是這個道理。
定義 決定因素 聽感表現
音調 聲音的高低 由聲源的振動頻率決定；頻率大，音調高；頻率小，音調低 音調高：聲音清脆、尖細;音調低：聲音粗獷、低沉
響度 聲音的強弱 1.由聲源的振幅決定；振幅越大，響度越大 2.距離發聲體的距離 響度大：震耳欲聾;響度小：輕聲耳語
音色 聲音的品質 不同發聲體的材料、結構不同，發出聲音的音色就不同 分辨不同發聲體發出的聲音的重要特征
1.下列關于聲音的說法中不正確的是 ( )
A、“震耳欲聾”主要說明聲音的音調高
B、“隔墻有耳”說明固體也能傳聲
C、“聞其聲而知其人”主要是根據音色來判斷的
D、“輕聲細語”主要說明聲音的響度小
A
2.有一種專門存放貴重物品的“銀行”，當人們存放了自己的貴重物品后，要用儀器記錄下自己的“手紋”“眼紋”“聲紋”等，以便今后用這些細節獨有的特征才能親自取走物品，防止被別人取走。這里的“聲紋” 記錄的是人說話的( )
A、音調 B、響度
C、音色 D、三者都有
C
3.男低音高聲獨唱時由女高音輕聲伴唱，則男低音比女高音( )
A、音調低，響度大
B、音調低，響度小
C、音調高，響度大
D、音調高，響度小
A

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