第2节 声音的特性（培优教学课件）物理新教材人教版八年级上册

这是一份人教版（2024）八年级上册（2024）声音的特性教学ppt课件，共66页。PPT课件主要包含了导入新课，响度音色，实验数据，实验结论，实验推论，超声波与次声波，人耳听觉范围，超声波，次声波，①鼓面的振动实验等内容，欢迎下载使用。
为什么我们能听到讨厌的蚊子声，却听不到蝴蝶的声音呢?
声音来源于声源振动，蚊子和蝴蝶在飞行时翅膀都在振动。
声音有高低、强弱、特色的差异，这些构成了声音的特性
通过实验探究，认识音调、响度及其影响因素。
（1）定义：物理学中把声音的高低，粗细叫做音调。
我们接触的各种声音，有的听起来音调高，有的听起来音调低为什么会有音调高低的不同？是什么因素决定音调的高低？
　　通过控制变量法，我们将钢尺紧压桌面，改变伸出长度并拨动，直观观察振动快慢与音调的对应关系，这是探究声音特性的经典实验。
（2）实验探究：音调的影响因素?
1.钢尺伸出桌面越长，振动越慢；钢尺伸出桌面越短，振动越快。2.钢尺振动越慢，音调越低；钢尺振动越快，音调越高。
　　发声体发出声音的音调高低由振动快慢决定，发声体振动越快、音调越高；振动越慢、音调越低。
【典例1】中国古乐中的“宫、商、角、徵、羽”5个音阶亦称“五音”，相当于现代7个音阶中的d、re、mi、sl、la,“五音”实际上是指声音的 。如图所示，在琵琶演奏中，声音是由琴弦 产生的。
（1）定义：物理学中把物体振动的次数与所用时间之比，叫作频率。用符号“f”表示。
（2）单位：赫兹，简称：赫，符号是Hz。
一个物体1s内振动了100次，则这个物体振动的频率f=100Hz。
（3）物理意义：物理学中用频率来描述物体振动的快慢。
3. 音调和频率的关系
音调是由声源的振动频率决定的。发声体振动频率越高、音调越高；频率越低、音调越低。
【典例2】（2025•山西）如图所示，中国传统乐器古琴的琴身通常由梧桐木制成，琴弦常采用丝弦。演奏时，通过按压琴弦的不同位置，可弹出音调高低不同的声音，其原因是（　　）A．琴声在空气中传播速度改变B．琴弦振动的幅度发生了变化C．琴弦振动的频率发生了变化D．琴身和琴弦的材质比较特殊
声音是一种波，用示波器或计算机观察声音的波形，把音叉发出的声音信号输入示波器、计算机或手机，观察声音的波形。换一个不同频率的音叉做实验，边听边观察它们的波形有何不同。
4. 波形中的音调规律
声音的音调由频率决定。波形越密集，代表振动频率越高，声音的音调也就越高；反之则音调越低。
波形稀疏，在单位时间内振动的次数少，声音的频率低。这种声音听起来低沉。
波形密集，单位时间内振动的次数多，即声音的频率高。这类声音通常尖锐。
频率高于 20000Hz的声波，它的方向性好、穿透能力强，在医学、工业和军事等领域有着广泛的应用。
频率低于 20Hz的声波，它传播距离远、能量损失小，常伴随地震、火山爆发等自然现象产生。
声音的高低由频率决定。大多数人能够听到的声音频率范围在20Hz ~ 20000Hz之间，超出这个范围的声音人耳通常无法感知。
　　动物的听觉范围通常与人的不同。一些动物对高频声波反应灵敏。或许你曾经注意过，有时在你认为很静、没有任何声音时，猫或者狗却突然表现得非常警觉。一般情况下，猫能听到的频率范围是60~65 000Hz，狗能听到的频率范围是15~50 000Hz。
能听到次声波的动物有：狗、大象；能听到超声波的动物有：狗、猫、蝙蝠、海豚。
【典例3】2021年7月，我国南海海域，齿鲸发出巨大的超声波震晕一群小鱼，在齿鲸旁观察的潜水员却没有听到齿鲸发出的声音。齿鲸发出的声音（　　）A．响度大、频率高B．响度大、频率低C．响度小、频率高D．响度小、频率低
声音有音调的不同，也有强弱的不同。
（1）定义：物理学中，把人耳能感觉到的声音的强弱（或大小）称为响度，它是听觉判断声音轻重的主观感受，通常也被称作音量。
响度与什么因素有关呢?
（2）实验探究：声音的响度由什么因素决定?
　　通过在鼓面撒碎纸屑，将看不见的鼓面振动转换为纸屑的跳动。观察发现：敲击力度越大，纸屑跳动幅度越大，听到的声音响度越大。
实验结论：鼓面振动幅度越大，发出声音的响度越大。
　　重击、轻击同一音叉，分别将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球，观察乒乓球被弹开大小的幅度，同时听乒乓球振动时音叉发声的响度。比较每次音叉振动幅度大小和发声响度大小。
实验结论：音叉振动幅度越大，发出声音响度越大；振动幅度越小，响度越小。
（1）定义：在物理学中，把物体振动时偏离原来位置的最大距离 叫做振幅。
（2）物理意义：用来描述物体振动强弱的物理量。
振幅越大，声音的响度越大。振幅越小，声音的响度越小。
3. 响度和振幅的关系：
4. 用波形图表示响度的大小
　　当我们用力敲音叉时，音叉振动的幅度大，声音就强，这表明响度是与声源振动的幅度相关的。振动幅度大，响度就大；振动幅度小，响度就小。
声音图像振幅大声音的响度较大
声音图像振幅小声音的响度较小
　　站在远处和近处听同一个喇叭发声，听到的声音强弱一样吗？就像听演唱会时，舞台前的观众觉得震耳欲聋，而最后一排的观众则觉得声音轻柔许多。
　　在振幅相同的情况下，距离发声体越远，人耳接收到的声音响度越小；距离发声体越近，接收到的声音响度越大。
5. 响度还跟人与声源的距离有关。
为什么声音的响度会随着距离的增加而减小呢?
　　声音在介质中传播时，能量会随着传播距离的增加而逐渐向四周分散、衰减。距离越远，声波覆盖的面积越大，单位面积上的声音能量就越少，最终到达人耳的能量也就越少。
声音在传播过程中会向四面八方分散，导致能量减弱。要增大响度，最有效的方法就是减小声音的分散，集中声能，让更多声波传入人耳。
典型实例医用听诊器的探头和胶管设计，利用固体传声，有效减少声音向四周的分散，将微弱的心跳声集中放大。
生活妙招喊话时将双手做成喇叭状围在嘴边，能阻挡声音向两侧扩散，把声波集中向前方传播，从而传得更远。
工业设计扬声器、广播喇叭都设计成“喇叭口”形状，这种结构能汇聚声波，减少能量在空气中的损耗。
【典例4】（2023•淮安）通过调节蓝牙音箱上的“+”“-”按钮可以改变音量大小，这是改变了声音的（　　）A．音调 B．响度C．音色 D．速度
【典例5】（2023•成都）绷紧在纸盒上的两条橡皮筋，粗细不同（如图），用手拨动橡皮筋可发出声音。下列说法正确的是（　　）A．拨动橡皮筋发出的声音，不是振动产生的B．手拨动越快，橡皮筋发出的声音传播越快C．拨动两条橡皮筋，发出声音的响度一定不同D．拨动不同橡皮筋，可探究音调与振动频率的关系
以下《小星星》两个片段，你能判断分别是由哪件乐器演奏的吗？
（1）定义：物理学中，声音的品质与特色叫做音色。它是一种声音区别于另一种声音的根本标志，是声音的“指纹”。
（2）核心规律：音色由发声体的材料和结构决定。不同物体因内部构造、材料成分不同，振动方式各异，从而产生了独一无二的音色。
音色——声音的“身份证”
（3）不同乐器声音的波形图：
　　如图分别是吉他、钢琴与萨克斯发出的C调1（d）的声音的图像，比较它们的图像有什么相似和不同。
从波形可知：三者的波形整体上疏密程度相同，即音调相同，振幅也相同，即响度相同，但波的形状不相同，即音色不同。
①音色是声音的特有品质，可用于区分不同发声体，比如“闻其声而知其人”就是利用音色辨别人。②音色由发声体本身决定，发声体状态变化会带来音色改变，可借此判断物体状态，比如铁路工人通过敲击钢轨的音色判断螺丝是否松动。③即使是同一个人，其发声的音色也并非固定不变。
波形越密集，表示发声体振动频率越高，发出的声音音调也就越高；反之则音调越低。
波形的幅度（波峰到平衡位置的距离）越大，表示振幅越大，声音的响度也就越大；反之则响度越小。
不同发声体的波形形状各不相同，这决定了声音的品质与特色，也就是我们常说的音色。
声音的振动通过示波器可转换为直观的波形图。通过观察波形的疏密、高低与形状，我们能精准判断声音的三大核心特性。
【典例6】（2025•苏州）苏州评弹是国家级非物质文化遗产，表演中常用到琵琶、三弦等乐器，如图所示。当演奏者拨动琴弦时，弦因 而发出声音，且拨的力度越大，声音的 越大；听众能分辨出琵琶和三弦发出的声音，主要是依据声音的 不同。
【典例7】（2024•成都）在成都地铁3号线磨子桥站出口，行人走上“琴键”台阶（如图），台阶亮灯并响起音乐。关于上述情景，下列说法正确的是（　　）A．该音乐声由行人振动产生B．该音乐声不能在真空中传播C．乐曲的音色与行人的心情有关D．乐曲的音调越高响度一定越大
（1）乐音：有规律的、好听悦耳的声音叫作乐音。
（2）乐器：千百年来世界各地的人民发明了形形色色的乐器。虽然各种乐器看上去千差万别，音色和演奏方式也不尽相同，但所有乐器的物理原理都是一样的：通过振动发出声音。
①打击乐器：锣、鼓等收受到打击时产生声音。
　　以鼓为例，鼓皮绷得越紧，振动得越快，音调越高。击鼓的力量越大，鼓皮的振动幅度就越大，声音就越响亮。
②弦乐器：古琴、琵琶、二胡、小提琴和钢琴等乐器通过弦的振动发声。
　　长而粗的弦发声的音调低，短而细的弦发声的音调高。绷紧的弦发声的音调高，不紧的弦发声的音调低。弦的振动幅度越大，声音就越响。弦乐器通常有一个共鸣箱来使声音更洪亮。
③管乐器：箫和笛等乐器，包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动发声。
　　手指按在不同的音孔上，就会改变空气柱的长度，从而改变音调。长的空气柱产生低音，短的空气柱产生高音。单簧管、双簧管和各种号也是常见的管乐器。
音调：声音的高低，由发声体振动频率决定。
音色：由发声体材料、结构决定。
1. 机场附近的飞鸟对起落的飞机会构成巨大的威胁，某机场的工作人员为解决这一难题，想出了一个巧妙的办法，他们到森林中录制了飞鸟的天敌的鸣叫声，然后在机场附近利用扩音设备播放，取得了意想不到的效果。为了使效果更好，工作人员又调大了播放的声音的音量，他们改变的是（　　）A．声音的音调B．声音的响度C．声音的音色D．声音的频率
2. 用竹笛和小提琴同时演奏同一支乐曲，但人们一听声音就能区别出来是由哪一种乐器所奏，这是因为它们发出的（　　）A．音色不同B．音调不同C．响度不同D．离听众的距离不同
3. 男低音独唱时由女高音伴唱，下面对两人声音的描述正确的是（　　）A．男声音调低，响度小；女声音调高，响度大B．男声音调低，响度大；女声音调高，响度小C．男声音调高，响度小；女声音调低，响度大D．男声音调高，响度大；女声影调低，响度小
4. 编钟是我国古代的一种打击乐器，如图所示的曾侯乙编钟，由大小不同的扁圆钟依次排列组成，是我国古代人民高度智慧的结晶。关于编钟下列说法正确的是（　　）A．编钟发出的声音，可以在真空中传播B．编钟发出的声音是由编钟振动产生的C．用大小相同的力敲击大小不同的编钟，发出声音的音色不同D．人们能把编钟和其它乐器发出的声音区分开，是依据声音的响度不同
5. 把音叉、钢琴与长笛发出的C调1（d）的声音分别输入到一个设置不变的示波器中，得到如图所示的波形图，下列说法正确的是（　　）A．三种乐器发声的响度不同B．三种乐器发声的音色不同C．三种乐器发声的音调不同D．三个声音传播的速度不同
1．“声纹锁”能识别主人说出的“口令”并自动解锁，而当别人说出同样的“口令”却无法让锁打开。声纹锁识别主人身份主要是依据声音的（　　）A．响度　　　　　B．音调C．音色　　　　　D．振幅
【解析】音色是声音的特色，与发声体的结构和材料有关，不同发声体的音色一般不同，因此声纹锁主要依据声音的音色来识别主人身份的，故ABD错误，C正确。故选：C。
2．图为国家级非物质文化遗产——文水鈲（gū）子。文水鈲子起源于当地古代祈雨仪式，在演奏时用乐器模拟自然界中的风、雨、雷、电，有很强的艺术性和观赏性，被誉为“三晋锣鼓中的一绝”。乐器模拟自然界中的风、雨、雷、电的声音，主要是模拟了它们的（　　）A．音色B．响度C．音调D．传播速度
【解析】音色是由发声体自身的材料、结构所决定，不同发声体发出声音的音色不同。乐器模拟自然界中的风、雨、雷、电的声音，主要是模拟了它们的音色。 故选：A。
3．2026年春晚，音乐诗人李健深情献唱的《人间共鸣》，清澈透亮的嗓音让人如沐春风印象深刻。刚进门的小楠，听到歌声就知道是李健在演唱，她是通过声音的_______ 辨别的。她赶忙坐下来，用电视遥控器调大声音，调节的是声音的_______。
【解析】（1）音色由发声体的材料、结构等决定，不同发声体的音色不同，刚进门的小楠，听到歌声就知道是李健在演唱，她是通过声音的音色辨别的。（2）响度指声音的强弱（大小），用遥控器调大声音，是改变声音的响度。故答案为：音色；响度。
4．如图所示，分别是甲、乙、丙、丁四个物体发出的声音在示波器上显示的波形，下面关于四者发出的声音的特性描述正确的是（　　）A．甲、乙音调相同B．甲、乙响度相同C．乙、丙音调相同D．丙、丁音色相同