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声音的三要素 一、声音的三要素-音调、响度、音色 1、音调：声音的高低称为音调。音调取决于声源振动的频率。物体在1秒内振动的次数叫频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。物体振动得越快，频率越大。音调跟发声体振动的频率关系是：频率越大，音调越高；频率越小，音调越低。例1、（天津中考题）一物体在1min内振动了180000次，则该物体振动的频率为_Hz。声音能传递信息，往保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断壶里水位的高低，因为随着水位的不断升高，音调逐渐_。解析：频率的单位是赫兹（Hz），1 Hz表示1秒内振动1次。则物体振动的频率为180000/60s=3000 Hz。往保温瓶里灌开水时，声音的声源是水面上方的空气柱。随着水位的不断升高，空气柱变短，振动加快，频率变大，听到的声音越来越尖锐高亢，音调逐渐升高。答案：3000 升高点拨：声源振动的频率与声源本身的材料、形状等诸多因素有关。如弦乐器主要靠改变弦的长短、粗细、松紧来改变音调，弦越短、越细、越紧，振动越快，音调越高；而管乐器主要靠改变空气柱的长短来改变音调，空气柱越短，振动越快，音调越高。例2 在一只玻璃杯中先后装入不同量的水，用细棒轻轻敲，会听到不同频率的声音。与此类似，当医生给病人检查腹部，细细倾听其发出的声音，此为“叩诊”。医生主要是根据什么来判定患者腹部是否有积水的（ ）A声音的响度 B声音的音调C声音的音色 D声音是否悦耳动听【解析】我们已经知道用细棒轻轻敲装有水的玻璃杯，由于杯中的水量不一样，其振动频率不一样，音调是不同的。题中已提示我们，医生给病人检查腹部时，腹部也会发出不同的声音，因为一个腹部有积水的病人，当“叩诊”时腹部振动发出的声音和正常人腹部振动发出声音的频率是不同的。因而其音调不同。例3 在一只玻璃杯中先后装入不同量的水，用细棒轻轻敲，会听到不同频率的声音。与此类似，当医生给病人检查腹部，细细倾听其发出的声音，此为“叩诊”。医生主要是根据什么来判定患者腹部是否有积水的（ ）A声音的响度 B声音的音调C声音的音色 D声音是否悦耳动听【解析】我们已经知道用细棒轻轻敲装有水的玻璃杯，由于杯中的水量不一样，其振动频率不一样，音调是不同的。题中已提示我们，医生给病人检查腹部时，腹部也会发出不同的声音，因为一个腹部有积水的病人，当“叩诊”时腹部振动发出的声音和正常人腹部振动发出声音的频率是不同的。因而其音调不同。2、响度：人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。响度跟声源的振幅以及人距离声源的远近有关。 物体在振动时偏离原来位置的最大距离叫振幅。实验表明：音叉叉股、橡皮筋的振幅越大，人们听到的声音越大。响度与振幅的关系是：振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。响度还跟距离发声体的远近有关系。声音是从发声体向四面八方传播的，越到远处越分散，所以人们距发声体越远，听到的声音越小。如果能够想办法减小声音的分散，就可以使声音响度更大些。如听诊器就是利用这个原理来增大响度的。例1、（大连中考题）在操场上上体育课，体育老师发出的口令，近处的学学生听到了，而远处的学生没有听清楚，其原因是： （ ）A、远处学生听到的声音响度小 B、老师发出的声音音色不好C、老师发出的声音频率低 D、远处学生听到的声音振动幅度大解析：老师发出的声音传得越远，声音的能量越分散，振幅越小，响度变小，因此远处的学生听不清楚。答案：A点拨：声音在向远处传递的过程中，其音调（频率）和音色不变，而响度（振幅）会变小。例2 将一把钢尺压在桌面上，一部分伸出桌面，用手拨动其伸出桌外的一端，轻拨与重拨钢尺，则钢尺发出声音的_不同。改变钢尺伸出桌面的长度，则钢尺发出声音的_不同。【解析】钢尺压在桌面上，一部分伸出桌面，用手拨动其伸出桌外的一端，钢尺因振动而发出声音，振动幅度越大，声音的响度越大。改变钢尺伸出桌面的长度，即改变了振动物体的长度，因而其振动频率会发生改变，其音调也发生变化。3、音色：声音的品质称为音色。音色主要与发声体的材料、结构、发声方式等因素有关。不同的发声体发出的声音音色一般不同。胡琴、钢琴、吉他、笛子等乐器发出的声音，即使音调、响度都相同，我们也可以分辨出来，可见乐音除了音调和响度这两个特征外，另外还有一个特征，这第三个特征叫做音色。我们能够分辨出各种不同乐器的声音，就是由于它们的音色不同。人的声音的音色也因人而异，所以我们闭着眼也能听出是哪位熟人在讲话。例1、（佛山中考题）电子琴能模仿各种乐器发出的声音，在技术上要解决的关键是能模仿各种乐器发出声音的 （ ）A、音调 B、音色 C、响度 D、音色和音调解析：不同的乐器可以演奏同一首乐曲，发出的声音音调和响度可以相同，但是我们仍能从它们的音色上加以区分。因此，关键是模仿音色。答案：B点拨：音色是区分不同发声体的主要依据。从理论上说，世界上没有两个人的音色是完全相同的。科学家发明的声音识别系统可以根据音色来识别银行卡主人的声音，就是基于这一原理。例2 如下图所示，小白兔能分辨出门外不是自己的外婆，主要依据声音的（ ）A响度 B音色 C音调 D频率【解析】我们知道，不同的人声音是不一样的，其主要区别是两个人的音色不一样，即声音的品质不一样。动物和人一样，“狼外婆”的声音和兔外婆的声音的音色完全不同，尽管“狼外婆”巧妙模仿，但其音色还是有很大的差别。二、乐音的音调与响度的区别从物理学的角度看，音调与响度之间没有必然的联系。音调高响度不一定大，响度大音调也不一定高，这是因为声波频率高但振幅不一定大，振幅大而频率却不一定高。例如，在弹吉他时，用力弹拨粗弦与轻轻弹拨细弦所发出的声音相比较，前者响度大而音调低，后者响度小而音调高。值得注意的是，在日常用语里声音的“高”、“低”有时指音调，有时指响度，含义不是唯一的，例如：合唱时有人说“那么高的音我唱不上去”或“那么低的音我唱不出来”，这里的“高”、“低”指的是音调；“引吭高歌”、“低声细语”里的“高”、“低”则指的是响度。而科学用语则要求清楚准确，含义唯一。物理学中声音的“高”、“低”只能用来描述音调，而响度则只能用“大”、“小”来描述。例4、男低音歌手高声歌唱时，由女高音歌手轻声地伴唱，对二人声音的 描述正确的是 （ ）A、男低音比女高音音调低，响度大 B、男低音比女高音音调低，响度小C、男低音比女高音音调高，响度小 D、男低音比女高音音调高，响度大解析：男低音歌唱时，发出的声音低沉浑厚，音调低，女高音歌唱时发出的声音尖细高亢，音调高；男低音高声歌唱时，声音响亮，响度大，女高音轻声伴唱，声音弱，响度小。答案：A点拨：男低音发出的声音，音调低而响度大，二者并不矛盾。这是由于男低音歌手声带宽而厚，发声时振动得慢，但由于用力歌唱，声带的振幅大。与此类似的还有：牛的叫声与蚊子的叫声相比，前者的音调低而响度却大。注意，音调与响度是取决于振动的不同因素，二者无必然联系。三、声音三要素的探究方法1、探究音调与频率的关系：改变声源振动的频率可以改变音调的高低。例如：将钢直尺紧压在桌边，拨动露出部分使其发声时，露出部分越长，振动得越慢，音调越低；弹拨琴弦时，改变弦的粗细、长短或松紧，可以改变振动的频率，从而改变音调。2、探究响度与振幅的关系：改变声源振动的振幅可以改变响度的大小。例如：将钢直尺紧压在桌边，拨动露出部分使其发声时，用的力越大，钢尺振幅越大，响度越大；敲击音叉时，改变敲击的力量大小，可以改变振幅，从而改变响度。例5、老师用同样的力吹一根吸管，并将它不断地剪短，他在研究声音的：（ ） A、响度与吸管长度的关系 B、音调与吸管材料的关系C、音调与吸管长短的关系 D、音色与吸管长短的关系解析：当老师不断剪短正在吹的吸管时，他改变的是吸管的长度。而吸管被吹发声是由于吸管中的空气柱振动，当空气柱的长度变化时必然导致振动频率的变化，即引起音调的变化。答案：C点拨：解决类似问题的方法是要看题目中改变的是发声体的什么因素。一般来说，材料的长短、粗细和松紧影响频率（音调）；材料的种类影响音色；用力的大小影响振幅（响度）。例6、（诸暨中考题）如图所示，琴师在使用二胡前会对二胡进行调音，以下对调音时采用的做法的解释正确的是：（ ）A、旋转琴轴，使弦拉得紧一些，是为了改变音色B、旋转琴轴，使弦拉得紧一些 ，是为了改变音调C、将琴枕上移一些，是为了改变音色D、换一根更细一些的弦，是为了改变响度 解析：旋转琴轴，使弦拉得紧一些，可以使弦的振动加快，改变音调；琴枕上移，可以使弦变短，也是为了改变音调；换更细的弦，也是为了改变振动频率以改变音调。答案：B点拨：琴师调音实际上是为了使琴发出的声音音调能符合演奏时的要求，即为了校正音准；而改变响度主要是靠调节演奏时用的力度大小；音色则主要取决于琴自身的材料质地。四、声音三要素在生产生活中的应用声音除了可以传递能量外，还可以传递信息。人们可以通过区分声音的音调、响度和音色来获取一些有用的信息，在生产生活中有着广泛的应用。例7、（浦东新区中考题）花匠在挑选花盆时，常常将新花盆拎起后轻轻敲击它，根据敲击声来判断花盆是否有裂缝，他主要是根据三个特征的： （ ）A、响度 B、音调 C、音色 D、三个特征全都有解析：敲击花盆时，完好的花盆和有裂缝的花盆发出的声音不同，前者发出的声音悦耳好听，音色好；后者发出的声音带有破声，音色差。所以花匠主要是根据经验从声音的品质即音色的好坏上来辨别的。答案：C点拨：严格来说，完好的花盆和有裂缝的花盆在敲击时发出的声音，其三要素都是不同的，我们在分析时一定要抓住其中的主要因素。假如花盆都是完好的，我们想从一堆花盆里面挑出质量好的花盆来，主要是依据音调。因为花盆的产地、材料、厚薄等因素的不同会使其发出的声音音调不同。在有多个花盆可以进行互相比较时，有经验的花匠是可以辨别出质量优劣的。而本题中是要判断一只花盆是否有裂缝，事先并没有一个音调作为标准，所以主要是依据音色来加以区分的。再如：医生采用叩诊的方法给病人检查身体内脏是否有积水时，则主要依据的是音调高低的不同，因为叩击不同的正常人身体时，发出声音的音调相差不大，但是当有积水时，声音的音调却会明显改变。想一想：挑选西瓜时是主要依据声音的哪个特征呢？铁路工人用锤子检查火车车轮是否有故障时，又主要是依据声音的什么特征呢？（参考答案：音调 音色）五、声音三要素在声学中的前后联系及综合运用声音的三要素常与声音的产生与传播知识联系起来，进行综合应用，这类题目在中考中经常出现。例8、（苏州中考题）我们生活在一个充满声音的世界中，关于声音的下列说法正确的是：（ ）A声音是由于物体的振动产生的B声音是一种波，它可以在真空中传播C我们能够辨别不同乐器发出的声音，是因为它们的响度不同D我们常说声音“震耳欲聋”，是指它的音调很高解析：声音在真空中是不能传播的；辨别乐器所依据的是音色不同；“震耳欲聋”是指声音的响度大。答案：A声音的特性同步练习1、音调是指声音的_，它与发声体的_有关。2、物体振动得快，发出的音调就_，振动得慢，发出的音调就_。物理学中把每秒内振动的次数叫做_，其单位是_，符号是_。3、响度是指声音的_，它与发声体的_有关。4、不同发声体的材料、结构不同，发出的声音的_就不同。5、女同学说话声音“尖细”，是指女同学声音的_高，这是因为女同学说话时声带振动比较_的缘故。那么一个大声说话的男声与一个小声说话的女声相比，音调高的是_，响度大的是_。6、人的听觉上限的频率是_Hz，人们把高于这个频率的声波叫做_；人的听觉下限的频率是_Hz，人们把低于这个频率的声波叫做_。7、大象可以用人类听不到的声音进行交流，实际上，大象的语言对人类来说就是一种_。8、楼道里挂牌常写着“慢步轻声”，“轻声”是指减小声带振动的_。9、关于声音，下列说法正确的是：( )A物体发声一定是因为物体在振动B我们听不到声音一定是因为物体不振动C物体振动频率越高，我们听到的声音越大D物体振动的振幅足够大时，我们就能听到声音10、男低音独唱时由女高音轻声伴唱，对二人声音的描述正确的是：( )A男低音比女高音音调低，响度大B男低音比女高音音调低，响度小C男低音比女高音音调高，响度小D男低音比女高音音调高，响度大11、声音“震耳欲聋”是指它的：( )A响度很大 B。传播速度大 C频率很高 D。振动时间长12、人耳能够听到声音的范围主要取决于声音的：( )A响度 B。频率 C。振幅 D。音色13、医用“B超”机是利用超声波来诊断病情的，但人们听不到它发出的声音，这是因为：( )A声音响度太小B声音响度太大C声音的频率小于人能听到的声音的频率D声音的频率大于人能听到的声音的频率14、一个声源在振动，但是，人却听不到声音，下面说法正确的是：( )A一定是声源的振幅太小B一定是声音的频率过高或过低C一定是声源与人耳之间没有介质在传播声音D以上三种说法都有可能15、有时在你认为很静时，没有任何声音时，狗却突然表现得非常警惕，这是因为：( )A狗的耳朵能转动，能准确确认声音的方向B狗的发声频率比人大C狗的听觉频率比人的范围大D同样的声音狗听起来响度大16、昆虫飞行时，翅膀要振动，如蝴蝶每秒24次，蜜蜂每秒300400次，当它们都从你身后飞过时，凭听觉：( )A能感到蝴蝶飞过B能感到蜜蜂飞过C都能感到它们飞过D都不能感到它们飞过17、闭着眼睛听到熟人说话也可辨别对方是谁，其原因是：( )A不同的人，声音的音调不同B不同的人，声音的频率不同C不同的人，声音的音色不同D不同的人，声音的响度不同18、弦乐器与管乐器发出的音乐有可能相同的是：( )A音调 B。音色C响度和音色 D。响