資源簡介

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2.2聲音的特性
第二章 聲現象
人教版初中物理 八年級 上冊
編鐘是我國古代重要的打擊樂器，歷史久遠。1978年湖北隨縣(今隨州)出土的戰國曾侯乙編鐘，氣勢恢宏，體現了中國先秦禮樂文明和青銅器鑄造技術的極高水平。
編鐘、鋼琴等樂器都能發出悅耳的聲音，你知道聲音是如何產生和傳播的嗎 這一章就讓我們一起來探尋與聲音有關的現象。
學習目標
1.了解聲音的特性，能區分音調與響度的概念。
⒉通過實驗探究，了解聲音的音調跟發聲體的頻率有關，響度跟發聲體的振幅有關，進一步了解和學習研究物理學問題的方法。
3.知道不同發聲體發出聲音的音色不同。
導入新課
蚊子和蝴蝶在飛行時翅膀都在振動（圖2.2-1)，為什么我們能聽到討厭的蚊子聲，卻聽不到蝴蝶翅膀振動發出的聲音
要知道這個問題的答案，就需要研究聲音的特性。
我們平時生活中常說的“女高音” “男低音”中的“高” “低”指的都是音調；簡譜中的1，2,3,…,專指音調。
一、音調
1.音調：物理學中， 叫作音調。
我們接觸的各種聲音，有的聽起來音調 （尖銳刺耳），有的聽起來音調 （低沉粗獷）。聲音為什么會有音調高低的不同 什么因素決定音調的高低
聲音的高低
高
低
一、音調
只讓伸出桌面部分的鋼尺振動發聲，而不是讓鋼尺拍打桌面發聲。
運用控制變量法。實驗中應用相同的力撥動伸出桌邊的鋼尺部分，控制鋼尺振動的幅度大致相同。
即聲音尖脆的程度。
一、音調
控制變量法：幾個因素同時影響到探究結果時,要控制其他因素不變,每次只探究一個因素的影響，如在本實驗中使鋼尺每次振動的幅度大致相同,探究音調與振動快慢的關系，就用到了控制變量法。
一、音調
一、音調
鋼尺伸出桌邊的長度 振動快慢 聲音音調的高低
鋼尺長度的
鋼尺長度的
鋼尺長度的
實驗記錄：
慢
較快
快
低
較高
高
改變鋼尺振動的快慢是通過改變鋼尺伸出桌邊的長度來實現的
一、音調
實驗現象：
（1）鋼尺伸出桌邊的長度越長，振動越 ，發出的聲音越 ，音調越 。
（2）鋼尺伸出桌邊的長度越短，振動越 ，發出的聲音越 ，音調越 。
慢
沉悶
低
快
尖脆
高
實驗結論：
物體振動得快，發出聲音的音調就高；振動得慢，發出聲音的音調就低。
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。
一、音調
3.頻率
（1）定義：物理學中 叫作頻率，用字母 表示。
（2）物理意義：描述物體 的物理量。
（3）單位： ，簡稱赫，符號為 。
如果一個物體在1 s 的時間內振動100次,它的頻率就是 。
（4）音調與頻率的關系：發聲體振動頻率越高，音調越 。發聲體振動頻率越低，音調越 。
為了直觀地了解物體振動發聲的情況，我們可以將聲音的波形用示波器、計算機或手機等展現出來。
每秒振動的次數
f
振動快慢
赫茲
Hz
100 Hz
高
低
聲音的頻率與發聲體振動的頻率相同。
一、音調
一、音調
一、音調
4.音調與波形圖
通過屏幕上的波形，我們可以發現：高音調的波形更 一些，說明聲音的頻率較 ；低音調的波形比較 ，說明聲音的頻率較 。
密集
高
稀疏
低
例題1．編鐘是春秋戰國時代的青銅樂器，用相同的力度敲擊較大的編鐘比敲擊較小的編鐘發出的聲音的（　　）
A．音調低 B．音調高 C．響度小 D．響度大
A
【詳解】編鐘越大，振動頻率越低，發出的聲音音調越低，用相同的力度敲擊較大的編鐘比敲擊較小的編鐘發出的聲音的音調低，故A符合題意，BCD不符合題意。
故選A。
一、音調
5.超聲波與次聲波：
（1）根據聲的頻率，可分為三類：人能聽到的聲音頻率有一定的范圍。多數人能夠聽到的頻率范圍是 Hz。人們把高于20 000 Hz的聲波叫作 ，因為它們超過人類聽覺頻率的 ；把低于20 Hz的聲波叫作 ，因為它們低于人類聽覺頻率的下限。聲音、超聲波、次聲波統稱 。
20~20 000
超聲波
上限
次聲波
聲
聲
超聲波
聲音
次聲波
頻率高于20 000 Hz的聲波
頻率低于20 Hz的聲波
人類能聽到的聲，頻率范圍是20~20 000
人聽不到
一、音調
①超聲波和次聲波也是由物體振動產生的。
②超聲波和次聲波的傳播也需要介質。
③相同條件下,超聲波和次聲波的傳播速度與聲音的傳播速度相同。
B超、聲吶、汽車倒車雷達利用的是超聲波
發生地震、海嘯、火山噴發、臺風等自然災害時，會伴隨有次聲波。很多動物都能聽到，如狗、大象等。
不同的人和動物的聽覺頻率范圍各不相同。同一個人,在不同年齡聽覺頻率范圍也不同,所以聽覺頻率范圍20～20 000 Hz僅僅是理論上的。
一、音調
（2）人和一些動物的聽覺頻率范圍。
例題2．如圖所示為狗和大象的發聲和聽覺頻率范圍。某種蝴蝶飛行時在1min內翅膀振動480次。蝴蝶發出的聲音能被 （選填“狗”或“大象”）聽到。這種聲音屬于 （選填“超聲波”或“次聲波”）。
大象
次聲波
【詳解】[1]某種蝴蝶飛行時在1min內翅膀振動480次。則蝴蝶翅膀的振動頻率為
蝴蝶發出的聲音能被大象聽到。
[2]次聲波的振動頻率低于20Hz，所以，這種聲音屬于次聲波。
二、響度
聲音有音調的不同，也有強弱的不同。例如，用力擊鼓比輕輕擊鼓產生的聲音大。
1.響度：物理學中，聲音的 叫做響度。
聲音的響度主要由什么因素決定呢
強弱
也指聲音的大小
日常用語中的“高”與“低”
日常用語中聲音的“高”“低”有時指的是音調,有時指的是響度。如“女高音”“男低音”中的“高"“低”指的是音調，“高聲喧嘩"“低聲細語”中的“高””低”指的是響度.
二、響度
二、響度
二、響度
實驗現象：
用較大的力敲擊音叉時，音叉發出的聲音響度 ，乒乓球被彈開的幅度 ；用較小的力敲擊音叉時，音叉發出的聲音響度 ，乒乓球被彈開的幅度 。
大
大
小
小
以此反應音叉振動幅度的大小，運用了轉換法。
二、響度
3.振幅：物理學中用 來描述物體振動的幅度。
上述實驗結論可表述為：物體的 越大，產生聲音的響度越 ；物體的振幅越小，產生聲音的響度越小。
振幅
振幅
大
實驗結論：
聲音的響度與物體 有關，物休振動的幅度越大，產生聲音的響度越 。
振動的幅度
大
物體振動時偏離原位置的最大距離。
二、響度
4.振幅與波形圖：
振幅小，響度小
振幅大，響度大
二、響度
5.影響人聽到的聲音是否響亮的因素：
人聽到的聲音是否響亮，除了跟發聲體發聲時的振幅有關，還跟人距離發聲體的 有關。人距離發聲體越遠，聽到的聲音就越 。
6.增大聽到聲音響度的方法
（1）增大發聲體的 。
（2）減小人耳與發聲體間的 。
（3）減小聲音的 。（例如用喇叭形的傳聲筒喊話、醫生用聽診器診斷病情等。）
遠近
小
振動幅度
距離
分散
用喇叭狀或管狀物傳遞聲音時,沒有增大發聲體所發出聲音的響度,只是減少了聲音的分散,從而增強了傳聲效果。
例題3．如圖所示是在河南博物院中展覽的編鐘，編鐘是我國古老的打擊樂器，多由青銅鑄成，大小不同的編鐘按照次序排列起來，并懸掛在一個巨大的鐘架上。敲打編鐘，編鐘會因 而發聲。當敲打同一個編鐘的力度增加時，發出聲音的 （填“音調”“響度”或“音色”）變大。
響度
振動
【詳解】[1]聲音是由物體的振動產生的，用鐘錘敲擊編鐘時發出的聲音是由于編鐘振動產生的。
[2]當敲打同一個編鐘的力度增加時，編鐘振動的幅度不同，產生的響度不同，輕敲，響度小，重敲，響度大。
三、音色
頻率的高低決定聲音的音調，振幅的大小影響聲音的響度。但是，不同物體發出的聲音，即便音調和響度相同，我們還是能夠分辨出它們的不同。實際上聲音還有一個十分重要的特性，它就是 。
1.音色：又叫 ，反映了聲音的 。
⒉影響音色的因素：音色與發聲體的 、 等因素有關，不同發聲體的材料、結構不同,發出聲音的音色也就 。
音色
音品
品質與特色
材料
結構
不同
三、音色
從波形圖看，音調的高低、響度的大小相同，不同之處是波的形狀，對應著音色不同。
三、音色
例題4．2023年11月17號，2023中國國際旅游交易會在昆明滇池國際會展中心開幕，人們聽到喇叭不斷傳出聲音，聲音是從 傳入人耳，我們能分辨出不同人的講話聲是通過 分辨出來的。
音色
空氣
【詳解】[1]聲音的傳播需要介質，喇叭中的聲通過空氣傳入現場觀眾耳朵中。
[2]人們能區分出不同人的講話，是因為不同人發出的音色不相同，故可用音色來辨別。
例題5．如圖所示為不同的聲音信號輸入示波器時顯示的波形圖，下列說法正確的是（　　）
A．乙、丙的響度相同 B．丙、丁的響度相同
C．甲、丙的音色相同 D．甲、乙的音調相同
A
【詳解】AB．響度指聲音的大小，與振動幅度有關，由圖可知，甲、乙、丙三圖中聲波的振幅相同，丁圖聲波振幅小一些，響度弱一些，因此甲、乙、丙中聲波的響度相同，故A正確，B錯誤；
C．聲音的波形圖中，波的形狀代表聲音的音色，乙、丙、丁波形都是平滑的，所以音色相同，甲波形帶鋸齒所以與其他三個音色不同；因此甲、丙的音色不同，故C錯誤；
D．音調指聲音的高低，音調與聲音的振動頻率有關。由圖象可知，相同時間內，甲、丙、丁振動的次數相同，乙振動的次數最少；即甲、丙、丁振動的頻率相同，所以音調相同的是甲、丙、丁，故D錯誤。
故選A。
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