学案指引 频道点拨

第二章《声现象》

第2节 声音的特性

核心知识归纳

知识点精讲

知识点1:音调

1.音调的理解

音调指声音的高低。我们经常说“这首歌调太高,唱不上去”就是指音调高。通俗地讲:音调高时,声音比较尖细;音调低时,声音比较低沉。一般情况下,女生说话时声音尖细,音调高;男生说话时声音比较粗,音调低。

2.决定音调高低的因素

大量实验表明,发声体振动越快,发出声音的音调就越高;振动越慢,发出声音的音调就越低。因此,音调的高低与发声体振动的快慢有关。物理学中,物体振动的快慢用频率来表示。物体1秒内振动的次数叫频率,单位是赫兹,符号为Hz。因此又可以说音调的高低由频率来决定。它们的关系为:物体振动越快,频率越高,音调就越高;物体振动越慢,频率越低,音调就越低。

3.超声波和次声波

一般来说,振动频率在20～20 000 Hz之间的声音人类是可以听到的,其中人耳最敏感的声音频率是3 000 Hz左右,老年人的听觉随着年龄的增长而衰退。

超声波的频率高于20 000 Hz,超过正常人的听觉频率上限,不能引起听觉。

次声波的频率低于20 Hz,低于正常人的听觉频率下限,不能引起人的听觉。在地震、台风、海啸、火山爆发等过程中都会有次声波产生。

拓展延伸 (1)不同音调的声音可用声音的波形图来区别。如图所示是甲、乙两个不同的音叉发出声音的波形图,甲振动的频率低,声音的音调低;乙振动的频率高,声音的音调高。

(2)音调的高低跟发声体的形状、尺寸和所用材料的性质等多种因素有关。如弦振动发声时,弦越短、越细、张得越紧,发声的音调就越高。

【例】 如图所示,在同一个轴上固定着三个齿数不同的齿轮。当齿轮旋转时,用纸片分别接触齿轮,使纸片发出声音的音调最高的是(填“上面”、“中间”或“下面”)的齿轮。

答案:下面

点拨：本题考查音调与频率的关系。接触下面的齿轮时,相同时间内纸片受到齿轮撞击的次数较多,纸片振动的频率高,音调就高。

知识点2:响度

在物理学中,声音的强弱叫做响度。响度的大小跟哪些因素有关呢?

探究:如图所示,在鼓面上放一些碎纸屑,用大小不同的力敲击鼓面,观察碎纸屑在鼓面上的跳动情况,并仔细辨别声音,实验情况如下表所示。

探究归纳声音的响度与发声体振动的幅度有关,振动的幅度用振幅来表示。振幅越大,声音响度越大;振幅越小,声音响度越小。

拓展延伸响度是人耳感觉到的声音的大小,除与发声体的振幅有关外,还与下列因素有关:

(1)距离发声体的远近。同样大小的声音,我们距发声体越近,听到的声音越大。如听老师讲课,前排同学比后排同学听得清楚。

(2)声音的分散程度。通常情况下,声音从声源向四周传播出去,用喇叭形状的传声筒传声,可以使声音尽量集中在传声筒所指方向上,也就能传得更远。如果声音能沿着管道传播,则分散得更少,医生使用的听诊器就是利用这个道理制成的。

易错警示音调是指声音的高低,响度是指声音的大小,二者是声音的两种不同特性,科学地描述音调用“高”或“低”,响度用“大”或“小”。但在生活中,描述声音的特性很随意,描述也不太清楚,同学们要很好地区分它们。

【例】 男女生合唱时,男中音放声高歌,女高音小声伴唱,则的响度大,的音调高。

答案:男中音;女高音

点拨：男中音的声音低沉,振动频率较低,女高音的声音尖细,振动频率较高,而振动频率决定了音调的高低,故男中音的音调低,女高音的音调高。放声高歌明显比小声伴唱时的振动幅度大,声音的响度大,故男中音的响度大,女高音的响度小。

知识点3:音色

不同物体发出的声音,即使音调和响度相同,我们仍能分辨它们,就是因为不同发声体发声的音色不同。音色就是声音的品质,是由发声体的材料、结构、发声方式等因素决定的。

【例】 2012年6月7日,维也纳爱乐乐团在美泉宫音乐会中的演出令现场的人们如痴如醉。我们能分辨出钢琴和小提琴的声音,这是根据声音的某个特性来判断的,该特性是（ ）

A.响度

B.音色

C.音量

D.音调

答案:B

点拨：不同的乐器,即使演奏同一首曲子,音调和响度都相同的情况下,其音色也不同,我们可以根据音色来区分各种乐器。

知识点4:乐音和乐器

1.乐音

人们把悠扬、悦耳,让人感觉舒服的声音叫乐音。乐音是发声体做有规则振动发出的声音。

2.影响乐器发声的因素

(1)打击乐器:以鼓为例,鼓面越小,鼓皮越紧,发声时音调越高。击鼓的力量越大,鼓面的振幅越大,声音越响。

(2)弦乐器:音调高低与弦的长短、粗细、松紧等因素有关。长而粗的弦发声音调低,短而细的弦发声音调高,绷紧的弦发声音调高,不紧的弦发声音调低。演奏时,改变弦的长短、粗细、松紧就可改变音调。弦的振动幅度越大,声音就越响。

(3)管乐器:通过改变空气柱的长短来改变音调。空气柱越长,发声的音调越低;空气柱越短,发声的音调越高。

【例】 小明将筷子的一端捆上棉花蘸水后充当活塞,插入两端开口的塑料管中,做成“哨子”。吹奏乐曲时,用嘴吹管的上端,同时上下推拉活塞。推拉活塞主要是为了改变声音的（ ）

A.音调

B.音色

C.响度

D.速度

答案:A

点拨：用嘴吹管的上端的同时,上下推拉活塞可以不断改变空气柱的长度,由于空气柱的长度不同,空气柱振动的频率不同,声音的音调也就不同。所以,推拉活塞主要是为了改变声音的音调。本题答案为A。

重难点突破

重难点1:探究音调与频率的关系

【例1】 请阅读下面一段短文后,认真思考并回答有关问题。

学习了声音的知识后,小李等同学提出这样一个问题:二胡、琵琶等弦乐器为什么能演奏出不同音调的声音?在认真观察弦乐器之后,他们提出了这样几种猜想:①弦乐器发声的音调跟弦的长短有关;②弦乐器发声的音调跟弦的松紧有关;③弦乐器发声的音调跟弦的粗细有关。

为了研究某一个猜想是否正确,小李等同学进行了如下实验:

如图所示,将一根琴弦的一端系在桌子的腿上,另一端绕过桌边的小滑轮,挂上几个钩码,使它在桌面上拉紧,并用A、B两个三角形柱状小木块将弦支起。用一把塑料尺弹拨弦的中部,就可以听见弦发出的声音。然后在其他条件不变的情况下,改变A、B间的距离,进行了多次实验,发现A、B间的距离越大,弦发声的音调越低。

(1)通过上述实验探究的是猜想,得出的结论是:。

(2)实验过程中,要在其他条件不变的前提下,改变A、B之间的距离,所运用的研究方法是。

(3)小提琴演员演奏时,手指要在弦上不停地移动,这样做的作用是改变。

答案:(1)①;在弦的粗细和松紧程度相同的情况下,振动部分越长,发声的音调越低 (2)控制变量法 (3)音调

点拨：一个物理量受多个因素影响时,探究该物理量和其中一个因素的关系,应控制其他因素不变,这种方法是控制变量法。本实验中,在其他条件不变的情况下,改变A、B间的距离,进行了多次实验,探究的是音调和长度的关系。演员演奏时,手指在弦上不停地移动,在弦的粗细和松紧程度不变的情况下,通过改变振动部分弦的长短来改变音调。

重难点2:探究响度与振幅的关系

【例2】 为了探究声音的响度与振幅的关系,小明设计了如图所示的几个实验。你认为能够完成这个探究目的的是（ ）

答案:D

点拨：选项A说明声音的传播需要介质,真空是不能传声的;选项B中将细管剪短后,空气柱变短,其振动频率变高,音调变高,研究的是声音的音调与振动频率的关系;选项C说明发声的物体在振动;选项D中用大小不同的力敲打鼓面,鼓面的振幅发生变化,纸屑跳起的高度随之发生变化,从而可以研究声音的响度与振幅的关系。

重难点3:结合乐器考查声音的三个特性

【例3】 如图所示,小王同学正在弹奏吉他。下列说法错误的是（ ）

A.在不同位置按压吉他弦,可以改变音调

B.吉他声只能在空气中传播

C.吉他音量大小与弹奏时所用的力度有关

D.听众能听出是吉他的声音是因为不同乐器发声的音色不同

答案:B

点拨：由于按压吉他弦的位置不同,弦振动部分的长度不同,发声的音调就不同,故A正确。弹奏时力度越大,弦的振幅越大,响度越大,听众能根据音色辨别出是吉他声,故C、D均正确。声音可以在固体、液体、气体中传播,故B错。

实验探究 先睹为快

一

探究音调和频率的关系

二

响度与什么因素有关

三

声音的波形

四

不同乐器发出声音的波形

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