第二章 声现象 复习教案 人教版物理八年级上学期

声现象

[教学目标]

 掌握物体振动频率的影响因素

 理解示波器的意义

 掌握回声测距与超声波测速

 了解声音的多普勒

[教学过程]

（频率的影响因素）

[课内引入]如图所示，将一把钢尺按紧在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，使钢尺两次振动的幅度大致相同，再次拨动。

结论：钢尺在伸出桌面较长时，其音调      ；伸出桌面较短时，其音调      。

例1.  如图所示，八个相同的玻璃瓶内装有深度不同的水，用筷子轻轻敲击瓶子或用嘴贴着瓶口吹气，会发出不同的声音，下列关于所发出声音的判断中正确的是（　　）

A．从左向右用嘴贴着瓶口用相同力度吹气，音调逐渐降低

B．吹瓶子发出的声音是由于水振动产生的

C．从左向右用筷子用相同力度依次敲击瓶子，音调逐渐降低

D．从左向右用嘴贴着瓶口用相同力度吹气，响度逐渐降低

练1. 小明在8个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水制成了“水瓶琴”敲击水位最   （填“低”或“高”）的瓶子音调最低，为do（1）音。小明觉得该瓶发出的do（1）音还不够准，他用手机软件测得敲击时该瓶振动频率为200Hz,查阅资料国际标准音高do是261.6Hz,他应该      直至音准。（最后一空选填“增加水”或“减少水”）

例2.  把频率为256Hz音叉发出的声音信号输入示波器，示波器展现的波形如右图所示。若把频率为512Hz音叉发出响度相同的声音信号输入同一设置的示波器，其波形可能是下图中的（　　）

A. B. C. D.

练3. 小明用图甲的实验装置将音叉发出的声音信号输入计算机，观察到计算机上的波形如图乙。该音叉发出声音的（　　）
 

A．音调逐渐变低    B．响度逐渐变弱    C．音色逐渐变差    D．声速逐渐变慢

练4. 心电图仪如图1所示，通过一系列的传感手段，可将与人心跳对应的生物电流情况记录在匀速运动的坐标纸上。医生通过心电图，可以了解到被检查者心跳的情况，例如，测量相邻两波峰的时间间隔，便可以计算出1min内心脏跳动的次数（即心率）。同一台心电图仪正常工作时测得待检者甲、乙的心电图分别如图2甲、乙所示。若医生测量时记下被检者甲的心率为60次/min。则：

（1）根据甲的心率为60次/min可知，甲每次心跳时间间隔（即甲心电图纸带相邻波峰走纸所用的时间）为________s；
（2）这台心电图仪输出坐标纸的走纸速度大小为多少mm/s？
（3）乙的心率为多少次/min？

（回声测距与超声波测速）

[课内引入]一个人站在平行的两峡谷之间，当他击掌时，分别在0.3s和0.7s后听到回声。若声音当时1s内传播330 m，则两峡谷之间的宽度为（　　）

A．165m          B．198m            C．221m          D．330m

例3.  一快艇以40m/s的速度在湖面上朝着对面高山方向匀速直线行驶，在A处鸣笛后，经过6s后在B处听到对面处的高山传来的回声（空气中的声速为340m/s）。求：

（1）A处到B处的距离  （2）4s内声波在空气中所传播的路程  （3）A处离高山有多远？

练5. 一辆汽车以72km/h的速度朝山崖匀速行驶,在离山崖1000m处鸣笛后汽车直线向前行驶一段路程听到刚才鸣笛的回声,求:听到回声时汽车离山崖有多远. (15℃，空气中的声速为340m/s)

练6. 一列货运列车正以126km/h的速度在平直的轨道上匀速行驶，在要通过某长度为L桥＝650m的跨江大桥时，为提醒大桥上铁轨两旁的行人注意，处于车头的司机在列车到达桥头时拉响汽笛，位于车尾的押运员经过t＝2s听到汽笛声。已知空气中声速为v声＝340m/s，求：

（1）这列货运列车的长度；        （2）列车通过大桥所用的时间。

例4.  在某段区间测速路段，交管部门在公路上设置了固定测速仪。如图所示，汽车向放置在路中的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号，第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.6s,第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.4s,若两次发出信号的间隔是1.1s。则汽车从反射第一次信号到反射第二次信号间行驶的路程为           m,行驶的速度为        m/s。（假设超声波的速度为340m/s,且保持不变）

练7. 为了监督司机遵守限速规定，交管部门在公路上设置了固定测速仪。如图所示，汽车向放置在路中的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号，在时刻第一次发出信号，测速仪接收到信号的时刻,在时刻时发出第二次信号，测速仪接收到信号的时刻为,汽车在两次接收到信号间隔过程中行驶的距离是      m,汽车速度是         m/s。（超声波速度340m/s）

例5.  交通部门通常用测速仪来检测车速，测速原理是测速仪前后两次发出并接收到的被测车反射回的超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速，如图甲，某次测速中，测速仪发出超声波的情况如图乙所示，表示超声波与测速仪之间的距离；则下列说法中错误的是（假设超声波的速度为340m/s,且声速与车速均保持不变）（　　）

A．汽车遇到第一次信号时距离测速仪102m

B．汽车两次收到信号的时间差为1.3s

C．n的值为34

D．汽车的速度约为26.15m/s

练8. 如图（a）所示，停在路旁的巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接收超声波信号根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速。图（b）中，P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号，n1、n2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号。P1与P2之间的时间间隔为2.7秒，超声波在空气中传播的速度为340m/s,若汽车是沿直线匀速行驶，则下列说法正确的是（　　）
 

A．第一次发出信号到该信号被测速仪接收到间隔时间为0.45s

B．第二次发出信号到该信号被测速仪接收到的时间内汽车行驶了12m

C．汽车第一次接收到信号和第二次接收到信号之间行驶了102m

D．该汽车的速度是17m/s

（水管传声）

（课内引入）同学将耳朵贴在一根足够长装满水的铁管的一端，乙同学在另一端用力敲一下铁管，甲同学能听到（已知空气中的声速为340m/s,水中声速为1500m/s,铁中声速为5200m/s）（　　）

A．1次敲击声    B．2次敲击声      C．3次敲击声     D．多次敲击声

例6.  不同的物理现象，小红在输送水的直铁管道（充满水）上敲击一下，使铁管发出清脆的声音；小明沿铁管在水管的某一位置耳朵贴近铁管听声（已知声音在空气中的传播速度是v气=340m/s,在水中的传播速度是v水=1700m/s,在钢铁中的传播速度是v铁=5100m/s），若实验中小明只能听到一次响声，则小明的位置到敲击点的距离范围是（　　）

A．s≤42.5m     B．s＜36.43m    C．s≤255m    D．255m＞s≥36.4m

练9. 小明和小雨想测学校东西方向的水管有多长，小明在东端敲一下钢管，小雨在西端先后听到两声敲打声音，第二声比第一声差0.2秒，
（1）第一声通过哪一种物质传过来的？说明了什么？
（2）求钢管的长（15℃在空气中声速为340米/秒，在钢管中声速为5100米/秒）

练10. 同学将耳朵贴在一根20m装满水的铁管的一端，乙同学在另一端用力敲一下铁管，甲同学能听到（已知空气中的声速为340m/s,水中声速为1500m/s,铁中声速为5200m/s）（　　）

A．1次敲击声   B．2次敲击声  C．3次敲击声  D．多次敲击声

练11. 在一个长1020m注满水的铸铁水管的一端敲一下，在另一端听到三次声音，第一次声音同第二次间隔0.48s,第二次声音与第三次间隔2.32s,已知当时空气中的声速为340m/s,则铸铁中的声速为（　　）

A．5100m/s   B．5600m/s  C．4800m/s  D．4300m/s

练12. 我们知道：声音在不同介质中的传播速度不同。阅读下表中一些介质中的声速，回答问题：
一些介质中的声速v（m•s-1）

（1）由表可知声音在介质中的传播速度的规律             （任写一条）。
（2）用回声可以帮助船只测量水深，因此在海洋和江河的考察船上都装有声呐。如果声音在水中的传播速度为1500m/s,在考察时发出声音0.8s后接收到了回声，这里的水深为多少？

（3）用声音可以测量水管的长度，甲在水管A端敲击水管，乙在水管B端通过铁管和水听到两次声音的间隔为0.2s,求水管AB长度。（结果保留整数）

（声音的多普勒）

（课内引入）行驶过程中，复兴号列车以68m/s的速度驶入长1000m的平直隧道，复兴号在进入隧道时鸣笛5s，在隧道另一端口的护路工人听到鸣笛的时间为　   　s。（空气中声速340m/s）（利用追击问题求解）

[典型分析]

什么是多普勒效应？

多普勒效应是奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒在1842年发现的。这一理论的主要内容：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。若是波源是运动的，在运动波源的前面，波被压缩，波长变短，频率变高，在运动波源的后面，则会产生相反的效应，波长变长，频率变低。

多普勒效应不仅适用于机械波，它也适用所有的波，包括电磁波和引力波。

发生多普勒效应的本质原因。

①  波源与观测者之间的相对运动造成了波长的变化，导致人耳听到时间的变化

原理如下：

如图甲车是静止不动的，乙车是以在向右运动，他们同时按1s喇叭会造成怎样的情况？

如上右图，当甲乙辆车刚开始按喇叭时，由于两车位置一致，，脉冲波的前方齐平，一起以声速向前运动

如下左图，因乙车在向前移动，在1秒末乙车波源在甲车波源的前方，导致甲乙辆车虽然波源振动的次数是一样的，但是乙车波源发出喇叭的脉冲波的长度就比甲车发出的要短一点

两次脉冲波的波长的大小关系：设声音的速度为340，火车速度为34，求两段波长的关系。

如上右图，由于脉冲波波长的变化，导致经过人的时间（周期）就会变化

求两次听到声音时间

相反的，若是汽车远离人们，导致脉冲波的波长会增长，人听到的时间会变长。

这就是多普勒效应。

例7.  行驶过程中，复兴号列车以68m/s的速度驶入长1000m的平直隧道，复兴号在进入隧道时鸣笛5s，在隧道另一端口的护路工人听到鸣笛的时间为　   　s。（空气中声速340m/s）（利用上述多普勒效应的方法求解）

练13. 即将进站的列车发出一鸣号声，持续时间为。若列车的速度为，空气中的声速为，则站台上的人听到鸣号声持续的时间为(    )。

  A．    B．     C．     D．

练14. 如图是一个声源做匀速直线运动的情况，图中的圆圈表示声源产生的同一个波形。则：

①声源正在移向(    )。

A．点       B．点      C．点      D．点

②观察到的波的频率最低的点是(    )。

A．点       B．点      C．点      D．点

练15. 如图所示，一辆小汽车沿水平路面以速度匀速靠近悬崖，其间司机连续两次鸣笛，鸣笛时间间隔为，若声音在空气中的传播速度为，则司机听到的经悬崖反射的两次回声的时间间隔为多少？

练16. 蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，利用超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲是持续或不到的短促发射，且每秒重复发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列判断正确的是(    )。

A．墙壁接收到超声脉冲频率等于

B．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率

C．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率

D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于

拓展：如图所示，声源和观察者都沿轴正方向运动，相对于地面的速率分别为和，空气中声音传播的速率为，设，，空气相对于地面没有流动。

①  若声源相继发出两个声信号，时间间隔为，请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程，确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔。

②  在上述条件中，若是观测者A在沿轴负方向运动

③  若是声源S和观测者A反向运动呢？（自己画图解决）