2024-2025学年版块2 声现象 专题2-1 音调、响度、音色辨析 （含答案） 初中物理尖子生自主招生培优讲义83讲

2024-2025学年版块2声现象专题2-1音调、响度、音色辨析（含答案）初中物理尖子生自主招生培优讲义83讲专题2声现象专题2-1音调、响度、音色辨析知识·解读一、声音的特征概念声音的高低声音的强弱声音的品质影响因素发声体振动的频率，频率越高，音调越高发声体的振幅，振幅越大，声音的响度越强；声音的响度还与距离发声体的距离有关发声体的材料、结构等因素有关描述术语俗称声音的“粗”“细”俗称音量的“大”“小”区别声音的依据实例男高音、女低音；辨别壶内的水是否满等低声细语、引吭高歌、麦克风、扩音器、听诊器等分辨不同的乐器、辨别瓷器的好坏、机器的运转是否良好等二、音调、响度、音色是声音的不同特性。1、响度大的声音，音调不一定高，音调高的声音，响度不一定大。音色与音调、响度无关，它是我们分辨不同发声体的依据。2．发声体的材料“薄”“短”“轻”“紧”时音调高，反之，音调低。3．乐器的三种主要类型(1)打击乐器：以鼓为例，鼓皮绷得越紧，振动越快，音调越高；击鼓力量越大，鼓皮振幅越大，响度越大。(2)弦乐器：长而粗的弦振动较慢，发声音调低；短而细的弦振动较快，发声音调高。绷紧的弦发声音调高，松弛的弦发声音调低。(3)管乐器：管乐器内都包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动产生声音，长的空气柱振动较慢，音调低；短的空气柱振动较快，音调高。典例·解读类型一：几种乐器的音调、响度、音色例1、如图所示，同学们自制一件小乐器，在8个相同的透明玻璃瓶中装有不同高度的水，用同样大小的力敲击8个玻璃瓶，会发出不同的声音.这“不同的声音”主要是指声音的()A.音调B.振幅C.音色D.响度【答案】A【答案】A【解析】木棍敲击玻璃瓶时主要是水柱在振动，水越少，越容易振动，振动越快，音调越高.反之越低.例2、如图所示，是用示波器显示的不同乐器发出不同声波的波形图，其中频率最高的是()A.长笛B.小提琴C.手风琴D.二胡【答案】B【答案】B【解析】相同时间内，长笛往返了5个周期；小提琴往返了5个多周期；手风琴往返了3个周期；二胡往返了3个周期．经过比较相同的时间内，小提琴经过的周期多，振动的快，频率大．类型二：音调高低的影响因素例3、如图所示，四个相同的玻璃瓶里装有不同高度的水，用筷子敲击瓶子就可以发出“do(1)”“re(2)”“mi(3)”“fa(4)”四个音阶，则对应“re(2)”音阶的瓶子是()【答案】A【答案】A【解析】当敲击瓶子时，是瓶子与水柱在振动发声，随着瓶内水位的升高，瓶子与水柱越难振动，振动的频率越来越低，因此音调也会越来越低，故“do（1）”“re（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶相对应的瓶子序号是D、A、B、C．因此对应“re（2）”音阶的瓶子是A．例4、如图所示，四个相同的玻璃瓶里装有不同高度的水，用嘴吹瓶子就可以发出“do(1)”“re(2)”“mi(3)”“fa(4)”四个音阶，则对应“re(2)”音阶的瓶子是()【答案】B【解析】当吹瓶子时，是瓶子内的空气柱在振动发声，随着瓶内水位的升高，瓶子内空气柱变短，振动的频率越来越高，因此音调也会越来越高，故【答案】B【解析】当吹瓶子时，是瓶子内的空气柱在振动发声，随着瓶内水位的升高，瓶子内空气柱变短，振动的频率越来越高，因此音调也会越来越高，故“do（1）”“re（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶相对应的瓶子序号是C、B、A、D．因此对应“re（2）”音阶的瓶子是B．例5、下列与声有关的语句中，所表达的物理含义是：（1）节日里的锣、鼓声“震耳欲聋”，说明锣、鼓声的____________大．（2）歌唱家的歌声“悦耳动听”，说明歌唱家的歌声的____________好．（3）小女孩的讲话“脆如银铃”，说明小女孩说话声的___________高．【答案】（1）响度；（2）音色；（3）音调．【答案】（1）响度；（2）音色；（3）音调．【解析】（1）“震耳欲聋”，说明声音大，响度大．（2）“悦耳动听”说的是声音的响度大.（3）“尖厉刺耳”，指的是声音比较高，指音调高类型四：图像的含义例6、如图所示声波的波形图，下列说法正确的是()A.甲、乙的音调和响度相同B.甲、丙的音调和音色相同C.乙、丁的音调和音色相同D.丙、丁的音色和响度相同[来【答案】A【答案】A【解析】A、从图中可以看出，相同时间内，甲和乙振动的频率相同，所以音调相同的是甲和乙．故A正确；B、甲、丙的振动的频率不同，故音调不同，没有指明是同一种乐器，故音色不一定相同，故B错误；C、乙、丁的振动的频率相同，故音调相同，没有指明是同一种乐器，故音色不一定相同，故C错误；D、丙、丁的振幅不相同，故丙、丁响度不相同，音色也不一定相同，故D错误；例7、编钟是中国传统的古老打击乐器，由青铜铸成，它由不同的钟依照大小排列，并悬挂在一个巨大的钟架上，编钟常与编磬组合使用，“金石之声”中的“金”就是指编钟，“石”指编磬.亦传至中亚其他地区.现有四个编钟，如图所示，它们按从大到小的顺序由左至右排列，其中有一编钟上有一隐形的裂痕.为了查找出这口编钟，用锤子分别敲击它们，将所产生的声波输入示波器中，显示出的对应的波形图分别如图所示，则下列关于敲钟时用力大小和判断裂痕的有无的说法中正确的是()A、敲甲编钟用力最大，乙编钟有裂痕B、敲丙编钟用力最大，丁编钟有裂痕C、敲乙编钟用力最大，丁编钟有裂痕D、敲丙编钟用力最大，乙编钟有裂痕【答案】B【答案】B【解析】从图中可以看出，振幅最大的时丙图，因此敲丙编钟用力最大，故AC错误；音调与振动快慢有关，丁的质量最小，故丁的振动频率最快，音调最高，而图中丁的音调不是最高，因此丁编钟有裂痕，故B正确，D错误．类型五：音速相关计算例8、飞机在空中水平匀速飞行。徐冰同学站在水平地面上,用学习过的光力学知识,测量飞机的飞行速度,以及声音在空气中的传播速度。当他听到飞机的声音从头顶正上方传来时,发现飞机在他前上方与地面成37°角的方向,如图1-3所示。已知h=2052m,飞机从头顶正上方到达他前上方与地面成37°角的位置时用时6s。求飞机速度以及声音在空气中的传播速度。(直角三角形一个角为37°角时,三个边长度之比为3：4：5)【答案】【答案】456m/s【解析】解:声音在空气中的传播速度v声===342m/s。由比例关系知,此段时间飞机飞行距离s=h,则飞机速度v飞机===v声=×342m/s=456m/s。培优·训练一、选择题1、下列说法错误的是()。A．发声体每秒振动的次数越多，音调就越高，响度也越大B．声源离人耳越近，响度就越大，振动幅度越大C．音色与发声体的结构、材料有关D．棒击鼓面越重，鼓面振动幅度越大，响度越大2、古典名著《三国演义》中，猛将张飞单枪匹马在长坂坡当阳桥头，一声大喝，吓退曹操十万大军。这个典故形容张飞声音()。A．音调高B．频率高C．响度大D．音色差3、有些老师上课时使用便携扩音设备，使声音更加洪亮，这是为了增大声音的()。A．音调B．音色C．频率D．响度4、如图所示，在四个完全相同的玻璃杯内装有质量不等的同种葡萄酒，用大小相同的力敲击四个玻璃杯，会发出不同的声音．这“不同的声音”主要是指声音的()。A．音调B．振幅C．音色D．响度5、鼓浪屿因其西南面有海蚀洞受浪潮冲击，声如擂鼓而得名。“擂鼓”一词生动描述了声音的两种特性，分别是()。A．响度与音色B．响度与音调C．乐音与噪声D．超声与次声6、医生在诊病时使用听诊器，听诊器()。A．能使心脏振动的振幅增加，响度增大B．能改变心跳的频率，使音调变调C．能改变心跳的音色，使声音好听些D．能减少声音的发散，可以增大响度7、用手机通话时，我们可以辨别出熟悉的朋友的声音，这是根据声音的什么特性来辨别的()。A．频率B．音调C．音色D．响度8、下列四个句子：(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．其中“高”字指音调的是()。A．(1)(2)B．(2)(4)C．(1)(3)D．(3)(4)9、如图所示，用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿，听到卡片声音发生变化．这个实验用来探究()。A．音调是否与声源振动频率有关B．声音能否在真空中传播C．声音能否在固体中传播D．声音传播是否需要时间10、有一种专门存放贵重物品的“银行”，当人们存放了自己的贵重物品后，要用仪器记录下自己的“手纹”、“眼纹”、“声纹”等，以便今后只有用这些细节独有的特征才能亲自取走物品，防止被别人领走，这里的“声纹”记录的是人说话的()。A．音调B．响度C．音色D．三者都有11、如图所示声波的波形图，下列说法正确的是（）A．甲、乙的音调和响度相同B．甲、丙的音调和音色相同C．乙、丁的音调和音色相同D．丙、丁的音色和响度相同二、填空题1、音调是指声音的_________，它是由发声体振动的_________决定的，_________越高，音调越高。女同学声音比男同学声音尖细一些，就是因为女同学声带的振动频率比男同________。2、俗语“震耳欲聋”“声音刺耳”“闻其声知其人”反映声音的特征分别是_________、_________、________。3、如图所示的是湖北随州曾侯乙墓出土的战国时期的编钟，是世界上现存最大、最完整的编钟。这套编钟依大小次序分3层8组，悬挂在钟架上，你猜想编钟音调的高低和编钟的大小有没有关系？为什么这样猜想？4、小兰同学在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜想：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关。于是她想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确，下面是她在实验时控制的琴弦条件。（1）如果小兰同学想探究弦发声的音调与弦的材料的关系，你认为她应该选用表中编号为_________的两根琴弦进行比较。（只填字母代号）（2）如果小兰同学想探究弦发声的音调与弦的长度的关系，你认为她应该选用表中编号为_________的两根琴弦进行比较。（只填字母代号）（3）如果小兰同学想探究弦发声的音调与弦的横截面积的关系，你认为她应该选用表中编号为_________的两根琴弦进行比较。（只填字母代号）（4）探究过程通常采用下列一些步骤：①实验研究；②分析归纳；③提出问题合理猜想；④得出结论等。你认为小兰要完成本探究的全过程，所采取步骤的合理顺序应该是_________：（只填写数字代号）。三、阅读与计算1、大雪后为什么很寂静在冬天，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．这是怎么回事？难道是人为的活动减少了吗？那么，为什么在雪被人踩过后，大自然又恢复了以前的喧嚣？原来，刚下过的雪是新鲜蓬松的．它的表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过出口反射回来，而大部分的能则被吸收掉了．从而导致自然界声音的大部分能均被这个表面层吸收，故出现了万籁俱寂的场面．

而雪被人踩过后，情况就大不相同了．原本新鲜蓬松的雪就会被压实，从而减小了对声波能量的吸收．所以，自然界便又恢复了往日的喧嚣．(1)根据刚才的阅读，你得到的结论是什么？(2)在生活中比较高档的音箱四周都用多孔的海绵包着，你知道这是为什么吗？2、如图所示，是几个声音的波形，图a和图b所示为两个不同音叉的波形，图c、图d、图e所示为小提琴、长笛和法国号的波形．（1）图a和图b哪个音叉的音调较高？哪个音叉的叉股较短？（2）比较图c、图d、图e三图，小提琴、长笛、法国号它们是否正在演奏同样音调和频率的音符？（3）假若三乐器演奏同一音符，你可以听出它们的区别，它们的波形图是否完全一样？3、小明在学习声学知识时，向老师提出了一个问题：“老师，我感觉火车静止和运动两种情况下，人耳听到的鸣笛声除了响度不同以外，音调也不同．当火车向我靠近的过程中，火车的鸣笛声变大而且比静止时声尖，这是不是说明当声源运动时，它的响度和音调都发生了变化呢？”老师对小明善于观察，勤于思考的良好学习习惯提出了表扬，并肯定了他的猜想和感受．问题一：根据小明的感受，你认为当他不动，火车向他靠近的过程中，火车鸣笛声的响度发生了怎样的变化？火车靠近他的过程中，火车鸣笛声的音调与火车静止时鸣笛声的音调相比，有什么变化？写下你的看法：当小明的猜想得到老师认可后，他又开始思考这种现象形成的原因是什么．老师建议他在活动中体会和学习．老师让小明完成下面的活动：先站在离墙4米远的地方，每秒向墙上掷一个网球，掷10个球，感觉网球撞击墙的声音间隔；然后正对墙，向墙走去，在走的过程中掷球，而且还是每秒掷一个球，再感觉网球撞击墙的声音间隔．在活动中小明感觉到两次网球撞击墙的频率不同．他终于明白为什么火车向他靠近的过程中，火车的鸣笛声比静止时要尖的原因了．问题二：请你分析一下，如果小明相对于墙向后退行的过程中，还用同样的方法，向墙上掷球，球撞击墙的频率会怎样变化呢？联想一下，当你不动，而火车远离你时，你听到的火车的鸣笛声比静止时的音调是高还是低呢？问题三：假设火车站上有一个电铃，电铃每秒钟响100声（即电铃的小锤每秒钟敲击100次铃）．若声音在空气中的传播速度是340m/s，相邻两个声响在空间的距离是多少？当小明坐着一辆速度为34m/s的火车从车站向远方开去时，每秒钟进入小明耳朵里的铃响声比进入静止的人耳朵里的铃响声少多少声？根据你的计算说明音调高低变化与声源和听者相对运动的关系？专题2声现象专题2-1音调、响度、音色辨析知识·解读一、声音的特征概念声音的高低声音的强弱声音的品质影响因素发声体振动的频率，频率越高，音调越高发声体的振幅，振幅越大，声音的响度越强；声音的响度还与距离发声体的距离有关发声体的材料、结构等因素有关描述术语俗称声音的“粗”“细”俗称音量的“大”“小”区别声音的依据实例男高音、女低音；辨别壶内的水是否满等低声细语、引吭高歌、麦克风、扩音器、听诊器等分辨不同的乐器、辨别瓷器的好坏、机器的运转是否良好等二、音调、响度、音色是声音的不同特性。1、响度大的声音，音调不一定高，音调高的声音，响度不一定大。音色与音调、响度无关，它是我们分辨不同发声体的依据。2．发声体的材料“薄”“短”“轻”“紧”时音调高，反之，音调低。3．乐器的三种主要类型(1)打击乐器：以鼓为例，鼓皮绷得越紧，振动越快，音调越高；击鼓力量越大，鼓皮振幅越大，响度越大。(2)弦乐器：长而粗的弦振动较慢，发声音调低；短而细的弦振动较快，发声音调高。绷紧的弦发声音调高，松弛的弦发声音调低。(3)管乐器：管乐器内都包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动产生声音，长的空气柱振动较慢，音调低；短的空气柱振动较快，音调高。典例·解读类型一：几种乐器的音调、响度、音色例1、如图所示，同学们自制一件小乐器，在8个相同的透明玻璃瓶中装有不同高度的水，用同样大小的力敲击8个玻璃瓶，会发出不同的声音.这“不同的声音”主要是指声音的()A.音调B.振幅C.音色D.响度【答案】A【答案】A【解析】木棍敲击玻璃瓶时主要是水柱在振动，水越少，越容易振动，振动越快，音调越高.反之越低.例2、如图所示，是用示波器显示的不同乐器发出不同声波的波形图，其中频率最高的是()A.长笛B.小提琴C.手风琴D.二胡【答案】B【答案】B【解析】相同时间内，长笛往返了5个周期；小提琴往返了5个多周期；手风琴往返了3个周期；二胡往返了3个周期．经过比较相同的时间内，小提琴经过的周期多，振动的快，频率大．类型二：音调高低的影响因素例3、如图所示，四个相同的玻璃瓶里装有不同高度的水，用筷子敲击瓶子就可以发出“do(1)”“re(2)”“mi(3)”“fa(4)”四个音阶，则对应“re(2)”音阶的瓶子是()【答案】A【答案】A【解析】当敲击瓶子时，是瓶子与水柱在振动发声，随着瓶内水位的升高，瓶子与水柱越难振动，振动的频率越来越低，因此音调也会越来越低，故“do（1）”“re（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶相对应的瓶子序号是D、A、B、C．因此对应“re（2）”音阶的瓶子是A．例4、如图所示，四个相同的玻璃瓶里装有不同高度的水，用嘴吹瓶子就可以发出“do(1)”“re(2)”“mi(3)”“fa(4)”四个音阶，则对应“re(2)”音阶的瓶子是()【答案】B【解析】当吹瓶子时，是瓶子内的空气柱在振动发声，随着瓶内水位的升高，瓶子内空气柱变短，振动的频率越来越高，因此音调也会越来越高，故【答案】B【解析】当吹瓶子时，是瓶子内的空气柱在振动发声，随着瓶内水位的升高，瓶子内空气柱变短，振动的频率越来越高，因此音调也会越来越高，故“do（1）”“re（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶相对应的瓶子序号是C、B、A、D．因此对应“re（2）”音阶的瓶子是B．例5、下列与声有关的语句中，所表达的物理含义是：（1）节日里的锣、鼓声“震耳欲聋”，说明锣、鼓声的____________大．（2）歌唱家的歌声“悦耳动听”，说明歌唱家的歌声的____________好．（3）小女孩的讲话“脆如银铃”，说明小女孩说话声的___________高．【答案】（1）响度；（2）音色；（3）音调．【答案】（1）响度；（2）音色；（3）音调．【解析】（1）“震耳欲聋”，说明声音大，响度大．（2）“悦耳动听”说的是声音的响度大.（3）“尖厉刺耳”，指的是声音比较高，指音调高类型四：图像的含义例6、如图所示声波的波形图，下列说法正确的是()A.甲、乙的音调和响度相同B.甲、丙的音调和音色相同C.乙、丁的音调和音色相同D.丙、丁的音色和响度相同[来【答案】A【答案】A【解析】A、从图中可以看出，相同时间内，甲和乙振动的频率相同，所以音调相同的是甲和乙．故A正确；B、甲、丙的振动的频率不同，故音调不同，没有指明是同一种乐器，故音色不一定相同，故B错误；C、乙、丁的振动的频率相同，故音调相同，没有指明是同一种乐器，故音色不一定相同，故C错误；D、丙、丁的振幅不相同，故丙、丁响度不相同，音色也不一定相同，故D错误；例7、编钟是中国传统的古老打击乐器，由青铜铸成，它由不同的钟依照大小排列，并悬挂在一个巨大的钟架上，编钟常与编磬组合使用，“金石之声”中的“金”就是指编钟，“石”指编磬.亦传至中亚其他地区.现有四个编钟，如图所示，它们按从大到小的顺序由左至右排列，其中有一编钟上有一隐形的裂痕.为了查找出这口编钟，用锤子分别敲击它们，将所产生的声波输入示波器中，显示出的对应的波形图分别如图所示，则下列关于敲钟时用力大小和判断裂痕的有无的说法中正确的是()A、敲甲编钟用力最大，乙编钟有裂痕B、敲丙编钟用力最大，丁编钟有裂痕C、敲乙编钟用力最大，丁编钟有裂痕D、敲丙编钟用力最大，乙编钟有裂痕【答案】B【答案】B【解析】从图中可以看出，振幅最大的时丙图，因此敲丙编钟用力最大，故AC错误；音调与振动快慢有关，丁的质量最小，故丁的振动频率最快，音调最高，而图中丁的音调不是最高，因此丁编钟有裂痕，故B正确，D错误．类型五：音速相关计算例8、飞机在空中水平匀速飞行。徐冰同学站在水平地面上,用学习过的光力学知识,测量飞机的飞行速度,以及声音在空气中的传播速度。当他听到飞机的声音从头顶正上方传来时,发现飞机在他前上方与地面成37°角的方向,如图1-3所示。已知h=2052m,飞机从头顶正上方到达他前上方与地面成37°角的位置时用时6s。求飞机速度以及声音在空气中的传播速度。(直角三角形一个角为37°角时,三个边长度之比为3：4：5)【答案】【答案】456m/s【解析】解:声音在空气中的传播速度v声===342m/s。由比例关系知,此段时间飞机飞行距离s=h,则飞机速度v飞机===v声=×342m/s=456m/s。培优·训练一、选择题1、下列说法错误的是()。A．发声体每秒振动的次数越多，音调就越高，响度也越大B．声源离人耳越近，响度就越大，振动幅度越大C．音色与发声体的结构、材料有关D．棒击鼓面越重，鼓面振动幅度越大，响度越大2、古典名著《三国演义》中，猛将张飞单枪匹马在长坂坡当阳桥头，一声大喝，吓退曹操十万大军。这个典故形容张飞声音()。A．音调高B．频率高C．响度大D．音色差3、有些老师上课时使用便携扩音设备，使声音更加洪亮，这是为了增大声音的()。A．音调B．音色C．频率D．响度4、如图所示，在四个完全相同的玻璃杯内装有质量不等的同种葡萄酒，用大小相同的力敲击四个玻璃杯，会发出不同的声音．这“不同的声音”主要是指声音的()。A．音调B．振幅C．音色D．响度5、鼓浪屿因其西南面有海蚀洞受浪潮冲击，声如擂鼓而得名。“擂鼓”一词生动描述了声音的两种特性，分别是()。A．响度与音色B．响度与音调C．乐音与噪声D．超声与次声6、医生在诊病时使用听诊器，听诊器()。A．能使心脏振动的振幅增加，响度增大B．能改变心跳的频率，使音调变调C．能改变心跳的音色，使声音好听些D．能减少声音的发散，可以增大响度7、用手机通话时，我们可以辨别出熟悉的朋友的声音，这是根据声音的什么特性来辨别的()。A．频率B．音调C．音色D．响度8、下列四个句子：(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．其中“高”字指音调的是()。A．(1)(2)B．(2)(4)C．(1)(3)D．(3)(4)9、如图所示，用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿，听到卡片声音发生变化．这个实验用来探究()。A．音调是否与声源振动频率有关B．声音能否在真空中传播C．声音能否在固体中传播D．声音传播是否需要时间10、有一种专门存放贵重物品的“银行”，当人们存放了自己的贵重物品后，要用仪器记录下自己的“手纹”、“眼纹”、“声纹”等，以便今后只有用这些细节独有的特征才能亲自取走物品，防止被别人领走，这里的“声纹”记录的是人说话的()。A．音调B．响度C．音色D．三者都有11、如图所示声波的波形图，下列说法正确的是（）A．甲、乙的音调和响度相同B．甲、丙的音调和音色相同C．乙、丁的音调和音色相同D．丙、丁的音色和响度相同二、填空题1、音调是指声音的_________，它是由发声体振动的_________决定的，_________越高，音调越高。女同学声音比男同学声音尖细一些，就是因为女同学声带的振动频率比男同________。2、俗语“震耳欲聋”“声音刺耳”“闻其声知其人”反映声音的特征分别是_________、_________、________。3、如图所示的是湖北随州曾侯乙墓出土的战国时期的编钟，是世界上现存最大、最完整的编钟。这套编钟依大小次序分3层8组，悬挂在钟架上，你猜想编钟音调的高低和编钟的大小有没有关系？为什么这样猜想？4、小兰同学在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜想：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关。于是她想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确，下面是她在实验时控制的琴弦条件。（1）如果小兰同学想探究弦发声的音调与弦的材料的关系，你认为她应该选用表中编号为_________的两根琴弦进行比较。（只填字母代号）（2）如果小兰同学想探究弦发声的音调与弦的长度的关系，你认为她应该选用表中编号为_________的两根琴弦进行比较。（只填字母代号）（3）如果小兰同学想探究弦发声的音调与弦的横截面积的关系，你认为她应该选用表中编号为_________的两根琴弦进行比较。（只填字母代号）（4）探究过程通常采用下列一些步骤：①实验研究；②分析归纳；③提出问题合理猜想；④得出结论等。你认为小兰要完成本探究的全过程，所采取步骤的合理顺序应该是_________：（只填写数字代号）。三、阅读与计算1、大雪后为什么很寂静在冬天，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．这是怎么回事？难道是人为的活动减少了吗？那么，为什么在雪被人踩过后，大自然又恢复了以前的喧嚣？原来，刚下过的雪是新鲜蓬松的．它的表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过出口反射回来，而大部分的能则被吸收掉了．从而导致自然界声音的大部分能均被这个表面层吸收，故出现了万籁俱寂的场面．

而雪被人踩过后，情况就大不相同了．原本新鲜蓬松的雪就会被压实，从而减小了对声波能量的吸收．所以，自然界便又恢复了往日的喧嚣．(1)根据刚才的阅读，你得到的结论是什么？(2)在生活中比较高档的音箱四周都用多孔的海绵包着，你知道这是为什么吗？2、如图所示，是几个声音的波形，图a和图b所示为两个不同音叉的波形，图c、图d、图e所示为小提琴、长笛和法国号的波形．（1）图a和图b哪个音叉的音调较高？哪个音叉的叉股较短？（2）比较图c、图d、图e三图，小提琴、长笛、法国号它们是否正在演奏同样音调和频率的音符？（3）假若三乐器演奏同一音符，你可以听出它们的区别，它们的波形图是否完全一样？3、小明在学习声学知识时，向老师提出了一个问题：“老师，我感觉火车静止和运动两种情况下，人耳听到的鸣笛声除了响度不同以外，音调也不同．当火车向我靠近的过程中，火车的鸣笛声变大而且比静止时声尖，这是不是说明当声源运动时，它的响度和音调都发生了变化呢？”老师对小明善于观察，勤于思考的良好学习习惯提出了表扬，并肯定了他的猜想和感受．问题一：根据小明的感受，你认为当他不动，火车向他靠近的过程中，火车鸣笛声的响度发生了怎样的变化？火车靠近他的过程中，火车鸣笛声的音调与火车静止时鸣笛声的音调相比，有什么变化？写下你的看法：当小明的猜想得到老师认可后，他又开始思考这种现象形成的原因是什么．老师建议他在活动中体会和学习．老师让小明完成下面的活动：先站在离墙4米远的地方，每秒向墙上掷一个网球，掷10个球，感觉网球撞击墙的声音间隔；然后正对墙，向墙走去，在走的过程中掷球，而且还是每秒掷一个球，再感觉网球撞击墙的声音间隔．在活动中小明感觉到两次网球撞击墙的频率不同．他终于明白为什么火车向他靠近的过程中，火车的鸣笛声比静止时要尖的原因了．问题二：请你分析一下，如果小明相对于墙向后退行的过程中，还用同样的方法，向墙上掷球，球撞击墙的频率会怎样变化呢？联想一下，当你不动，而火车远离你时，你听到的火车的鸣笛声比静止时的音调是高还是低呢？问题三：假设火车站上有一个电铃，电铃每秒钟响100声（即电铃的小锤每秒钟敲击100次铃）．若声音在空气中的传播速度是340m/s，相邻两个声响在空间的距离是多少？当小明坐着一辆速度为34m/s的火车从车站向远方开去时，每秒钟进入小明耳朵里的铃响声比进入静止的人耳朵里的铃响声少多少声？根据你的计算说明音调高低变化与声源和听者相对运动的关系？

参考答案专题2-1音调、响度、音色辨析例1、【答案】A【解析】木棍敲击玻璃瓶时主要是水柱在振动，水越少，越容易振动，振动越快，音调越高.反之越低.例2、【答案】B【解析】相同时间内，长笛往返了5个周期；小提琴往返了5个多周期；手风琴往返了3个周期；二胡往返了3个周期．经过比较相同的时间内，小提琴经过的周期多，振动的快，频率大．

例3、【答案】A【解析】当敲击瓶子时，是瓶子与水柱在振动发声，随着瓶内水位的升高，瓶子与水柱越难振动，振动的频率越来越低，因此音调也会越来越低，故“do（1）”“re（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶相对应的瓶子序号是D、A、B、C．因此对应“re（2）”音阶的瓶子是A．

例4、【答案】B【解析】当吹瓶子时，是瓶子内的空气柱在振动发声，随着瓶内水位的升高，瓶子内空气柱变短，振动的频率越来越高，因此音调也会越来越高，故“do（1）”“re（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶相对应的瓶子序号是C、B、A、D．因此对应“re（2）”音阶的瓶子是B．

例5、【答案】（1）响度；（2）音色；（3）音调．【解析】（1）“震耳欲聋”，说明声音大，响度大．

（2）“悦耳动听”说的是声音的响度大．

（3）“尖厉刺耳”，指的是声音比较高，指音调高．

例6、答案】A【解析】A、从图中可以看出，相同时间内，甲和乙振动的频率相同，所以音调相同的是甲和乙．故A正确；B、甲、丙的振动的频率不同，故音调不同，没有指明是同一种乐器，故音色不一定相同，故B错误；C、乙、丁的振动的频率相同，故音调相同，没有指明是同一种乐器，故音色不一定相同，故C错误；D、丙、丁的振幅不相同，故丙、丁响度不相同，音色也不一定相同，故D错误；例7、【答案】B【解析】从图中可以看出，振幅最大的时丙图，因此敲丙编钟用力最大，故AC错误；音调与振动快慢有关，丁的质量最小，故丁的振动频率最快，音调最高，而图中丁的音调不是最高，因此丁编钟有裂痕，故B正确，D错误．例8、【答案】456m/s【解析】解:声音在空气中的传播速度v声===342m/s。由比例关系知,此段时间飞机飞行距离s=h,则飞机速度v飞机===v声=×342m/s=456m/s。培优·训练一、选择题1A2C3D4A5A6D7C8C9A10C11A二、填空题1、高低频率频率高2、响度音调音色3、解：音调的高低与编钟的大小有关系。因为编钟大、厚，发声振动时就慢，频率低，音调就低；编钟小而薄，发声振动时就快，频率高，音调就高。(如男人的声带宽而厚，音调低；女人的声带窄而薄，音调就高)4、（1）DE(2)CE(3)AB(4)③①②④三、阅读与计算1、(1)由上述材料可以知道，多孔的物体吸音效果要比实的物体吸音效果好；(2)音箱在使用过程会振动发声，为了减小噪声对音响效果的影响，常用多孔的海绵包着，这样可以吸收大部分的噪音，使音箱发出的声音纯正一些．2、（1）图a音叉的音调较高，图a音叉的叉股较短．（2）小提琴、长笛、法国号正在演奏同样音调和频率的音符．（3）三乐器的振动波形图完全不同，而振动图形能反映各乐器发音的频率组合情况不同，即音色不同．解：（1）从相同的示波器屏幕上看到在相同扫描时间里a图音叉的振动次数多（完整的振动），因此单位时间内振动次数多，即频率高．而音调的高低由频率决定，故音叉a的音调高，相对而言，音叉b的音调低．我们又知道音调的高低与发声体的结构有关，决定音叉的音调高低，主要是音臂的长度，可见音叉a的音臂（叉股）稍短些．（2）比较c、d、e三图，小提琴、长笛和法国号它们在相同的扫描时间里都有两个完整的振动波形，都作了两次振动，表明了它们的振动快慢即频率相同，由此可知它们正在演奏同样音调和频率的音符．（3）三种乐器虽然都在演奏同一音符，由于各自的音色是不同的，所以三乐器的振动波形图完全不同．3、问题1，当小明不动，在火车向他靠近的过程中，火车鸣笛声的响度越大，在火车向他靠近的过程中，火车d鸣笛声的音调比火车静止时的音调高，问题2，如果小明相对于墙向后退行的过程中，还用同样的方法，向墙上掷球，球撞击墙的频率会变低；当我不动，而火车远离我的过程中，我听到的火车的鸣笛声比静止时的音调低，问题3，相邻两个声响之间的时间间隔是t=1100s，所以相邻两个声响在空间的距离是s=vt=340m/s×1100s=3.4m，火车的速度为34m/s，它每秒钟远离声源的距离是s=vt=34m/s×1s=34m，在这34m的空间里，恰好是10个铃声在空间的距离，由于火车是远离声源，因此每秒钟进入小明的耳朵里的铃声比进入静止的人耳朵里的铃声少10次，通过计算可知，当人远离声源的过程中，人耳听到的声音的频率比静止时低，所以听到的声音的音调比静止时低．专题2-2声音的传播速度问题知识·解读一、产生：声音是由于物体的振动产生的。二、声音是以声波的形式向四周传播。大量的实验表明：声音的传播需要物质，物理学中把这样的物质叫做介质；传声的介质即可以是气体、固体，也可以是液体；真空不能传声。三、总结1、声速是描述声音传播快慢的物理量，它的大小等于声音在每秒内传播的距离。2、声速大小与介质的种类和介质的温度有关。15℃时空气中的声速是340m/s。3、回声：声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来而形成的。如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上，人耳能把回声跟原声区分开来；回声到达人耳比原声晚不足0.1s，最终回声和原声混在一起使原声加强。二级结论：人耳能把回声跟原声区分开来，障碍物距听者至少为17m(空气中的声速为340m/s)。典例·解读例1、若声音在海水中的传播速度为1500m/s，利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波，到接受回声所用时间为4s，那么该处海洋的深度为多少？【答案】【答案】3000m．【解析】超声波从海面到海底用的时间：t=×4s=2s，该处海水的深度：h=vt=1500m/s×2s=3000m．答：海洋中该处的深度是3000m．例2、一辆汽车以15m/s的速度正对山崖行驶，鸣笛后2s听到回声，问：（1）鸣笛处距山崖离多远？（2）听到回声时，距山崖多远？【答案】【答案】（1）355m；（2）325m．【解析】（1）在t=2s的时间内，车行驶的距离：s1=v1t=15m/s×2s=30m，声音传播的距离：s2=v2t=340m/s×2s=680m，设司机鸣笛时车到山崖的距离为s，则：2s=s1+s2，所以s===355m，（2）司机听到回声车距山崖的距离：s′=s-s1=355m-30m=325m．答：（1）鸣笛处距山崖离355m；（2）听到回声时，距山崖325m培优·训练一、选择题1、人耳能分清前后两个声音的时间间隔应大于0.1s，据此，要想听到回声，人离障碍物的距离应（

）A.大于17mB.小于17mC.大于34mD.小于34m2、2015年1月，科学家在南极洲发现一个陨石凹坑，形状如圆形平底锅，如图所示．小明在圆心A点大喊一声，经过6s听到回声．设空气中声速为340m/s，圆形凹坑的直径为（）A.510mB.1020mC.2040mD.4080m第2题图第3题图3、马航客机MH370失联后，中国派出多艘舰船到南太平洋海域进行水下搜寻，其中用到“超声测位仪”，其原理如图所示，发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时．超声波在传播途中碰到障碍物被反射，接收器收到反射波就停止计时．设某次搜寻中计时器记录的时间为t，（已知电磁波在空中和海水中的传播速度分别为C1和C2；声波在空中和海水中的速度分别为V1和V2）则发射点与水中疑似物之间距离为（）A、B、C、D、二、填空与阅读题1、在百米赛跑中，甲、乙两个记时员，分别从看到发令枪冒烟和听到枪声开始记时同一运动员的成绩，则______记录的成绩较准确；若甲记录的成绩为11.3s，则乙记录的成绩约为______s（保留整数）．2、一辆长280m的火车驶向一座高山要进入隧道，司机鸣笛后2s钟听到回声，若火车的行驶速度为20m/s，则鸣笛时火车离高山距离为______m，听到回声后还需______s火车全部进入隧道．3、阅读短文，回答问题：声呐光波在水中衰减较快，一般水下几十米深处光线就很差，电磁波在水中衰减也很快，而且波长越短，损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米．然而，声波在水中传播的衰减就小得多，在深海中爆炸一个几千克的炸弹，在两万公里外还可以收到信号。2009年2月，法国核潜艇“凯旋”号和英国核潜艇“前卫”号在大西洋相撞一潜艇“遭受撞击和刮伤”，另一潜艇“声纳罩部分”严重受损．均配备先进声呐系统的两艘核潜艇，竟将“几百万分之一”的相撞机率变为现实。经调查，双方发生碰撞的原因之一可能是为了减少自身发出的噪音而关闭了声呐系统。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用广泛的一种重要装置。声呐能够向水中发射声波，声波的频率大多在10kHz﹣30kHz之间，由于这种声波的频率较高，可以形成较强指向性。声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离。声呐发出声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的音调变高，说明目标正向声呐靠拢；如果回声的音调变低，说明目标远离声呐．请回答以下问题：（1）关于声呐所发出的波下列说法正确的是_______；A．电磁波

B．超声波

C．次声波

D．光波（2）人能够感受到声呐发出的波的频率范围是_______kHz到_______kHz；（3）停在海水中的潜艇A监测到离它7500m的潜艇B，并持续监控潜艇B，接到潜艇B反射回来的声波频率是变高的，且测出潜艇B的速度是20m/s，方向始终在潜艇A、B的连线上，经一分钟后潜艇B与潜艇A的距离变为_______m；（4）下列有关说法不正确的是_______。

A．声呐系统是通过发射声波来定位的B．关闭声呐系统是在声源处控制噪声C．刮伤的痕迹是潜艇之间摩擦力作用的结果D．潜艇做成流线型是为了减小在水里航行时受到的压强。三、计算题1、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，汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来，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0.5s，第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.3s，若发出两次信号的时间间隔是0.9s，超声波的速度是340m/s，汽车的速度是m/s（超声波速度是340m/s）2、汽车行驶的正前方有一座高山，汽车以12m/s的速度行驶，汽车鸣笛2s后，司机听到回声，设声音在空气中传播速度为340m/s．问：（1）汽车在2s内行驶了多少路程？（2）司机听到回声时汽车距离山有多远？3、如图甲为广清高速上一个距离传感器发出和接收超声波检测汽车速度的示意图．

（1）已知超声波的速度为340m/s，某次检测车速时，传感器发出至接收超声波信号用了0.4s，超声波信号遇到汽车时，汽车与传感器之间的距离是多少m？（2）如果将距离传感器与计算机连接，可以将物体运动的距离(s)—时间(t)图象显示在计算机的屏幕上．利用传感器测得某一汽车在平直公路上运动的距离(s)—时间(t)图象如图乙所示，请在图丙中画出汽车运动的速度(v)—时间(t)图象．（3）如图丁所示，从标志牌上看，在遵守交通规则的前提下，从标志牌到清远，匀速行驶的汽车最快需用多少h才能到达清远？4、一辆汽车以30m/s的速度向山崖前进，司机鸣笛后继续前进，5s后听到回声，求司机听到回声时汽车距山崖的距离．（声音在空气中的传播速度是340m/s）5、架喷气式飞机的速度是声速的1.5倍，飞行高度为2720m，水平方向飞行．当你听到飞机在头顶上方轰鸣时，抬头观看，飞机已飞到你前方多远水平距离的地方？6、有两艘潜艇一前一后，两者相距L，且两者始终保持相同的速度v同向前进．后艇的水下声纳系统发出声音信号，到达前面的艇时立即被反射回来．已知声音信号在水中传播的速度为v0．（1）证明：后艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间为：2）通过对这个数学式的讨论，说明当两艘艇处于何种状态时，后艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间最短．（3）如果从纯数学的角度来说，当v=v0时，的分母为零，是没有意义的．但是，这是一个表达一定的物理意义的式子．那么，从物理的角度说，当v=v0时，的分母为零意味着什么呢？

专题2-2声音的传播速度问题知识·解读一、产生：声音是由于物体的振动产生的。二、声音是以声波的形式向四周传播。大量的实验表明：声音的传播需要物质，物理学中把这样的物质叫做介质；传声的介质即可以是气体、固体，也可以是液体；真空不能传声。三、总结1、声速是描述声音传播快慢的物理量，它的大小等于声音在每秒内传播的距离。2、声速大小与介质的种类和介质的温度有关。15℃时空气中的声速是340m/s。3、回声：声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来而形成的。如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上，人耳能把回声跟原声区分开来；回声到达人耳比原声晚不足0.1s，最终回声和原声混在一起使原声加强。二级结论：人耳能把回声跟原声区分开来，障碍物距听者至少为17m(空气中的声速为340m/s)。典例·解读例1、若声音在海水中的传播速度为1500m/s，利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波，到接受回声所用时间为4s，那么该处海洋的深度为多少？【答案】【答案】3000m．【解析】超声波从海面到海底用的时间：t=×4s=2s，该处海水的深度：h=vt=1500m/s×2s=3000m．答：海洋中该处的深度是3000m．例2、一辆汽车以15m/s的速度正对山崖行驶，鸣笛后2s听到回声，问：（1）鸣笛处距山崖离多远？（2）听到回声时，距山崖多远？【答案】【答案】（1）355m；（2）325m．【解析】（1）在t=2s的时间内，车行驶的距离：s1=v1t=15m/s×2s=30m，声音传播的距离：s2=v2t=340m/s×2s=680m，设司机鸣笛时车到山崖的距离为s，则：2s=s1+s2，所以s===355m，（2）司机听到回声车距山崖的距离：s′=s-s1=355m-30m=325m．答：（1）鸣笛处距山崖离355m；（2）听到回声时，距山崖325m培优·训练一、选择题1、人耳能分清前后两个声音的时间间隔应大于0.1s，据此，要想听到回声，人离障碍物的距离应（

）A.大于17mB.小于17mC.大于34mD.小于34m2、2015年1月，科学家在南极洲发现一个陨石凹坑，形状如圆形平底锅，如图所示．小明在圆心A点大喊一声，经过6s听到回声．设空气中声速为340m/s，圆形凹坑的直径为（）A.510mB.1020mC.2040mD.4080m第2题图第3题图3、马航客机MH370失联后，中国派出多艘舰船到南太平洋海域进行水下搜寻，其中用到“超声测位仪”，其原理如图所示，发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时．超声波在传播途中碰到障碍物被反射，接收器收到反射波就停止计时．设某次搜寻中计时器记录的时间为t，（已知电磁波在空中和海水中的传播速度分别为C1和C2；声波在空中和海水中的速度分别为V1和V2）则发射点与水中疑似物之间距离为（）A、B、C、D、二、填空与阅读题1、在百米赛跑中，甲、乙两个记时员，分别从看到发令枪冒烟和听到枪声开始记时同一运动员的成绩，则______记录的成绩较准确；若甲记录的成绩为11.3s，则乙记录的成绩约为______s（保留整数）．2、一辆长280m的火车驶向一座高山要进入隧道，司机鸣笛后2s钟听到回声，若火车的行驶速度为20m/s，则鸣笛时火车离高山距离为______m，听到回声后还需______s火车全部进入隧道．3、阅读短文，回答问题：声呐光波在水中衰减较快，一般水下几十米深处光线就很差，电磁波在水中衰减也很快，而且波长越短，损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米．然而，声波在水中传播的衰减就小得多，在深海中爆炸一个几千克的炸弹，在两万公里外还可以收到信号。2009年2月，法国核潜艇“凯旋”号和英国核潜艇“前卫”号在大西洋相撞一潜艇“遭受撞击和刮伤”，另一潜艇“声纳罩部分”严重受损．均配备先进声呐系统的两艘核潜艇，竟将“几百万分之一”的相撞机率变为现实。经调查，双方发生碰撞的原因之一可能是为了减少自身发出的噪音而关闭了声呐系统。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用广泛的一种重要装置。声呐能够向水中发射声波，声波的频率大多在10kHz﹣30kHz之间，由于这种声波的频率较高，可以形成较强指向性。声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离。声呐发出声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的音调变高，说明目标正向声呐靠拢；如果回声的音调变低，说明目标远离声呐．请回答以下问题：（1）关于声呐所发出的波下列说法正确的是_______；A．电磁波

B．超声波

C．次声波

D．光波（2）人能够感受到声呐发出的波的频率范围是