物理苏科版（2024）声音的特性优质学案

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学习目标
1.理解音调的概念及其影响因素
2.知道频率，懂得判断频率的高低
3.理解响度的概念及其影响因素
4.理解音色的概念及其影响因素
5.声音的利用
6.噪声的等级及防控措施
重点难点
1.音调与响度的区分
2.音调高低的判断
内容一音调
知识解析
一
音调的理解
1.音调的定义：人耳感觉到的声音有高有低。板胡、笛子、男女高音高亢嘹亮，大提琴、男女低音低沉婉转。物理学中把声音的高低称为音调(pitch)。
钢琴上的黑白键代表不同的音调不同音调的笛子长短不一
二
音调的影响因素
同学们可以做一个实验，用硬纸片在梳子上划过，划得快时音调高，划得慢时音调低，这说明了什么呢?
1.通过实验观察可知：
音调的高低与发声物体振动快慢有关，物体振动越快，音调就越高.
2.物理学中，振动的快慢用每秒振动的次数来表示，称为频率(frequency);频率的单位是赫兹，简称赫，
用符号Hz表示。如果一个物体每秒振动100次，则它的振动频率为100Hz。
频率的物理意义：频率反映的是物体振动的快慢.
物体振动越快，频率越大，音调越高；振动越慢，频率越小，音调越低.
三
超声波与次声波
人耳能感受到的声音频率有一定范围，大多数人能听到的声音频率在20Hz~20000Hz之间.
超声波：频率高于20000Hz的声音被称为超声波。例如蝙蝠、海豚发出的声音。
超声波的应用：
超声波测距超声波检查超声波加湿器
2.次声波：频率低于20Hz的声音被称为次声波。例如大象交流用的声音，次声波多发生于火箭发射，飞机飞行过程中；以及地震、海啸、台风等自然灾害中.
典例精练
例1
声音的________叫音调，其决定因素是声源振动的_______,1HZ的物理意义是________________
例2
在探究影响音调的因素实验中，小华将钢尺一端压在桌面上，另一端伸出桌面。
拨动钢尺，看到了钢尺伸出桌面的部分在振动，同时听到钢尺另一端拍打桌面发出的声音,小华的实验操作存在的问题是________________
(2)如图所示，小华纠正了实验中存在的问题，再次拨动钢尺，看到钢尺的振动，同时听到了钢尺发出的声音，接着减小钢尺伸出桌面的长度，拨动钢尺，小华看到钢尺的振动变________(“快”或“慢”),
钢尺发出声音的音调________(填“变高”、“不变”或“变低”),说明音调与________有关。
例3
昆虫在飞行时抖动翅膀发出声音，苍蝇每10s翅膀振动3520次，蜜蜂每20s翅膀振动3800次，蚊子每5s翅膀振动3200次，那么它们翅膀振动频率最大的是________,音调最高的是________。
例4
发声齿轮转动速度越大，硬纸片振动的频率________,发出声音的音调________;同样的速度旋转，硬纸片放在下面齿轮时，音调会变________.
例5
在学习小提琴的过程中，小明和同学们发现弦乐器的琴弦发出声音的音调受很多因素的影响。他们决定对这种现象进行探究，经讨论后提出以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的材料有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的横截面积有关。
第二讲
为了验证以上猜想是否正确，他们找到了一些不同规格的琴弦，如下表：
(1)为了验证猜想一，应选用编号为____________的两根琴弦进行实验。
(2)为了验证猜想二，应选用编号为____________的两根琴弦进行实验。
(3)为了验证猜想三，小明选用编号为①、②的琴弦进行实验，则表中缺少的数据应为____________
(4)小明的这种探究的方法叫做____________;(类比法/转换法/控制变量法)
(5)探究过程通常采用下列一些步骤：
A.实验研究，B.分析归纳，C.提出问题(或猜想),D.得出结论等。
你认为小明要完成本探究的过程，所采用的合理顺序应该是(只填代号)____________
例6
要使二胡发出的声音的音调变低可采用的办法是()
拉紧弦线B.增加发声部分弦的长度C.用更大的力弹弦D.缩短发音部分弦的长
例7
如图所示是小刚在课余时间制作的一支竹笛，在竹管开口处①向管内吹气时，竹笛可以发出美妙的笛声，推拉铁丝环⑥时，音调可以改变。①竹管开口②管侧劈形小口③竹管④木劈⑤布团⑥铁丝
吹奏竹笛时，振动发声的物体是____________
(2)当布团分别位于a、b、c三个位置时，竹笛发出声音音调最高的位置是____________,增大响度的办法有____________
(3)在民族乐器中，____________(二胡/腰鼓/古筝/箫)的发声原理与此相似。
例8
在下列四个句子中，其中“高”字指音调的是()
①这首歌调太高，我唱不上去；②引吭高歌；③她是唱高音的；④请勿高声喧哗。
A.①②B.②④C.①③D.③④
例9
(1)自己来制作“水瓶琴”,如图所示，在8个相同的水瓶中，灌入体积不同的水，水面的高度不等。耳朵能够识别出是用嘴吹还是用筷子敲击发出的声音，主要是依据发出声音的_________不同。若用嘴依次吹瓶口发声，是_________振动发出声音的，装的水越多，吹瓶子发出的声音的音调就越_________,若用相同的力先后敲击同一个瓶子，敲击的速度变快，发出声音的音调_________(选填“变高”、“不变”或“变低”)。
(2)往热水瓶或杯子里倒水，有经验的人不用看，就可以根据声音判断水是否快倒满了，这是因为_____;
例10
最近巴西设计师将3D打印技术与医用B超相结合，给准妈妈腹中胎儿打印了1:1的3D模型，B超利用的是______波，这种波的频率______(大于/小于)20000HZ.这种波_____(能/不能)用来测量地球和月球之间的距离，因为__________________
例11
下列事例中，没有利用超声波的是()
倒车雷达B.用听诊器检查身体C.用B超做体检D.测速仪
例12
关于超声波和次声波，下列说法正确的是()
超声波就是速度超过340m/s的声音B.超声波在水中的速度比在空气中大
次声波就是没有传播介质使人听不到的声音D.超声波可以透过一定厚度的真空向前传播
内容二响度
知识解析
一
响度的理解
响度：用不同大小的力敲打鼓面或拨动伸出桌面的直尺，我们听到的声音强弱不一样.物理学中把人耳能感觉到的声音的强弱称为响度(ludness).
二
响度的影响因素
通过上述实验我们发现，物体发声时，振动的幅度越大，响度越大；振动幅度越小，响度越小.大量事实表明：声音的响度与声源振动的幅度有关，振动幅度越大，响度越大.
2.此外，响度除了与物体振幅有关外，还与人耳到声源的距离有关；一般来说，距离越小，响度越大.
典例精练
例13
周末晚上陈磊的爸爸在看电视，为了不影响其他人休息，他调节了电视遥控器的音量按钮，这是为了改变电视机所发出声音的()
A.频率B.响度C.音色D.音调
例14
下列成语中，形容声音响度大的是()
A.鸦雀无声B.窃窃私语C.宛转悠扬D.声如洪钟
例15
音乐会上男低音独唱时由女高音轻声伴唱，下面说法正确的是()
“男声”音调高，响度大；“女声”音调低，响度小
“男声”音调低，响度大；“女声”音调高，响度小
“男声”音调低，响度小；“女声”音调高，响度大
“男声”音调高，响度小；“女声”音调低，响度大
例16
做“研究声音的响度与哪些因素有关”的实验时，小华在鼓面上撒了一些轻小的塑料纸屑，如图所示，用大小________的力敲击鼓面时，发现塑料纸屑跳起的高度________(均选填“相同"或者"不同"),说明声音的响度与________有关，并且具体关系是________。在进一步研究的过程中，小华发现用大小相同的力敲击鼓面的边缘和中心时，声音的音调有所不同。为了研究的过程更加严谨，他在研究声音的响度与哪些因素有关时，应该控制鼓槌的落点________(选填“相同”或者“不同”),这里在研究物理问题时所用的研究方法是________
例17
声音从声源发出，在空气中传播时()
A.速度不断减小B.振幅不断减弱C.频率不断减小D.音调不断变低
例18
医生在诊病时使用听诊器，听诊器()
能减小声音传播过程中的损耗B.能使心脏振动的振幅增加，响度增大
C.能改变心跳的音色，使声音好听些D.能改变心跳的频率，使音调变调
例19
众所周知，噪声是一种严重的环境污染。李明想制作一个防噪声的耳罩，他通过比较几种材料(分别是：衣服、锡箔纸、泡沫塑料)的隔音性能，来选择一种隔音性能好的材料做耳罩的填充物。实验器材除了待检测的材料外，还有：音叉、机械闹钟、鞋盒。在本实验中适合做声源的是___________,因为__________________________。李明将声源放入鞋盒内，在其四周塞满待测填充材料。他设想了以下A、B两种实验方案，你认为最佳的是__________方案。
A、让人站在距鞋盒一定的距离处，比较所听见声音的响度；
B、让人一边听声音，一边向后退，直至听不见声音为止，比较此处距鞋盒的距离。
实验得到的结果如下表所示，则待测材料中隔音性能最好的是_____________
表一：
表二：
内容三音色
知识解析
一
音色的理解
其实，我们能分辨出不同的声音，除了由于响度、音调引起的不同感觉外，还与物体发出声音
的音色有关。音色曾经叫音品(musicalquality),反映了声音的品质与特色.
二
音色的影响因素
不同物体发出的声音，因为发声体本身的材质、结构不同，所以其音色是不同的。因此我们才能分辨不同人的讲话、不同乐器的演奏等.
典例精练
例20
在一只玻璃杯中先后装入不同量的水，用细棒轻轻敲击，会听到不同频率的声音。与此类似，当医生给病人检查腹部是否有积水时，常会用手轻轻敲击患者腹部，细细倾听其发出的声音，此为“扣诊”。医生主要是根据()判定患者腹部是否有积水。
A.声音的音调B.声音的响度C.声音的音色D.声音是否悦耳动听
例21
下面一些习惯说法，反映的主要是声音的哪一个特征?
(1)引吭高歌，低声细语____________(2)笛声悠扬，嗓音甜润____________
(3)“跑调”、“唱不上去”____________(4)振聋发聩____________
内容四声音的利用与控制
知识解析
一
声音的利用
1.声音可以传递信息：利用声音进行交流、利用大型地质灾害产生的次声波来确定灾害发生的方位和强度、蝙蝠与回声定位、声呐、倒车雷达、B超、探伤仪等.
蝙蝠回声定位B超倒车雷达
声音可以传递能量：声波碎石、声波清洗精密仪器、次声波武器、共振等.
超声波碎结石超声波洗牙超声波加湿器
二
噪声及其控制
1.噪声：从物理学角度来看，噪声是指发声体做无规则振动发出的声音；从环境保护的角度来看，凡是影响到人们正常的学习、工作和休息的声音都属于噪声.噪声的来源非常广泛，例如交通噪声、工业噪声、建筑噪声、社会噪声等等.
2.声音的等级
总结：为了保护听力，声音不可超过90dB;
为了保证工作和学习，声音不可超过70dB;为了保证睡眠和休息，声音不可超过50dB.
3.噪声的控制
(1)在声源处减弱噪声：改造噪声大的机器、禁止鸣笛、给汽车和摩托车安装消声器等
(2)在传播过程中减弱噪声：在马路和住宅之间修建隔音墙或植树造林
(3)在人耳处减弱噪声：双手捂住耳朵、或者戴上防噪声耳塞
典例精练
例22
“十一”期间，小明与同学们一起旅游，来到一座大山前，对着悬崖大声喊了一声，2.8s后听到回声。小明喊话时站立的位置到悬崖的距离为________m,声音在空气中是以________形式传播的，研究声音时，引入水波，这里采用的实验方法是______________。(在空气中声音的传播速度为340m/s)。
例23
下列事实中，应用了声波传递信息的是_______应用了声波传递能量的是_______(只填序号)
①外科医生利用超声波除去人体内的结石②超声波洁牙③敲打西瓜鉴别生熟④超声波雾化
⑤“B超”检查病人的某部位⑥铁路工人用铁锤敲击钢轨，会从异常的声音中发现松动的螺栓
例24
收听新闻广播时，电视机发出的声音_______(选填“属于”或“不属于”)噪声；睡觉时，蚊虫发出的嗡嗡声_______(选填“是”或“不是”)噪声。
例25
晚上老人们在跳广场舞时，也产生了噪声。为了共建和谐社会，社区居委会与大妈沟通，跳舞时：(1)调小音量，属于在_______减弱噪声：(2)调小音量从声音的特征来说是改变了声音的_______(响度/音调/音色)。调小音量后声音在空气中的传播速度_______(变大/变小/不变)。(3)居民关闭门窗，属于在_______减弱噪声。
例26
噪声污染对人体有很大危害，为了降低噪声污染对人体的危害，我们可以通过让发声体的振动的
(选填“振幅”或“频率”)来降低噪声等级；为了保护听力，声音不可超过_______dB;为了保证工作和学习,声音不可超过_______dB;为了保证睡眠和休息，声音不可超过_______dB.
例27
从物理学角度看，噪声是指发声体做_______振动时发出的声音。以下措施中属于方法①的是属于方法②的是_______属于方法③的是_______(选填字母)
A.学校附近不建工厂、机场；B.剧院等娱乐场所装隔音板；
C.临街住宅的窗户装上双层玻璃；D.摩托车安装消声器；
E.在噪声很大的环境中工作，带上防噪耳罩；F.汽车经过医院附近时禁止鸣喇叭；
G.市区内不准燃放烟花、爆竹；H.在马路和住宅间植树造林
课
后
作
业
作1
如图，手机与音叉的位置保持不变。利用手机软件测出音叉发出的声音从30dB变为50dB。说明音叉振动的()
手机
A.振幅变大B.振幅变小C.频率变大D.频率变小
作2
二胡是中国的民族乐器，有粗(内弦)、细(外弦)两根弦，拉弓时马尾和弦摩擦发出声音，如图所示，下列做法不能改变二胡音调的是()
琴头一外弦。内弦~
弓杆
蛇皮—托板
>弦轴
千斤琴杆
弓毛
琴筒
A.用手指按压同一根弦的不同位置 B.手指按压在弦的相同位置，从摩擦内弦换到摩擦外弦
C.加大摩擦弦的力量 D.旋转弦轴，增加弦的紧张度
作3
某初中组织了一场消防逃生演习，同学们听到警报声就马上离开，说明声波可以传递(选填“信息”或“能量”),声波是通过_______传到同学们的耳朵中。小强酷爱音乐，在音乐课上他自弹自唱不断移动手指按压吉他琴弦的不同位置，这是改变吉他声的_______(选填“音调”、“响度”或“音色”);自习课上他情不自禁地唱起歌来，此时他“动听”的歌声属于_______(选填“乐音”或“噪音”)。
作4
如图是某同学探究声音特性的实验：
实验一：如图所示，有4支相同材料相同厚度的玻璃量筒，其中a、b、c等高，a、b粗细相同，c、d粗细相同。各量筒内装的水如图B所示，某同学根据所听声音音调的高低猜想气柱发声的频率可能与1、气柱的长短有关；2、量筒的粗细有关；3、水柱的长度有关。
(1)若探究“气柱越长，发声的音调越高”,应选量筒(填字母代号),其中所用到的科学研究方法是___法；
第二讲
(2)小明用同样大小的力在c和d的口上吹气，使它们发声，则所发出的声音音调_________(选填“C高”、"d高"或“一样高”);
(3)如果用同样大小的力敲击c和d使它们发声，所以________发出的声音音调较高。
作5
俗话说“响水不开，开水不响”,开水真的不响吗?小明想对此进行研究，得到爸爸的支持，小明用圆底铁锅在煤气灶上进行烧水试验，用温度计、数字声级计(测试声音强弱的仪器)分别测量锅内水的
温度、锅旁声音的强弱，测量结果如下表：
分析以上信息，可知温度为℃时，响度最大，现在你对“响水不开，开水不响”这句话有什么新的理解?
编号
琴弦的材料
琴弦的长度/cm
琴弦的横截面积/mm2
①
钢
20
0.3
②
钢
0.7
③
钢
40
0.5
④
尼龙丝
30
0.5
⑤
尼龙丝
40
0.5
材料
衣服
锡箔纸
泡沫塑料
响度
较响
较响
弱
材料
衣服
锡箔纸
泡沫塑料
距离
较长
长
短
等级
人的感觉
声音举例
0dB
人们刚刚能听到的最弱声音
——
10dB
微风吹落叶的声音
钟表嘀嗒声
30~40dB
较理想的安静环境
鸟鸣
>50dB
影响睡眠和休息
轻声对话
>70dB
影响工作效率
大声呼喊
>90dB
听力受到严重影响，神经衰弱，头疼
重型汽车
150dB
鼓膜破裂出血，双耳失去听力
喷气式飞机
水温t/℃
21
40
60
70
80
85
90
95
100
声强
37.5
38.0
40.5
43.4
46.8
52.9
54.4
55.2
52.8
现象
无气泡
无气泡
有小气泡产生
少量气泡上升
上升气泡增多
大量气泡上升
水面有气泡形成
更多小气泡形成，水变浑浊
沸腾