2.2 声音的特性（导学案）-【上好课】八年级物理上册同步备课系列（人教版）【教师版】

第2节声音的特性（导学案）【学习目标】1.了解声音的特性。知道声音的音调跟发声体的频率有关。知道声音的响度跟发声体的振幅有关。知道不同发声体发出声音的音色不同。2.通过实验，进一步了解和学习研究物理学问题的方法。3.通过研究现实世界中丰富多彩的发声现象，使学生更加热爱科学。【学习重点】声音的三种特性及其影响因素。【学习难点】音调和响度的区别。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1.声音的高低称为音调。音调与物体振动的频率有关，物体振动得越快，发出的音调就越高；物体振动得越慢，发出的声音的音调就越低。2．频率是表示物体振动快慢的物理量，它的单位是赫兹，符号为Hz。大多数人能够听到的声音的频率范围是20Hz到20000Hz，高于这个范围的声音叫做超声波，低于这个范围的声音叫做次声波。3.声音的强弱叫响度。物体的振幅越大，产生声音的响度越大。响度除跟发声体发声时的振幅有关外，还跟人距离发声体的远近有关系。4.音色是指声音的特色、品质。不同发声体的音色是不同的，音色取决于发声体本身的材料、结构等因素。我们能区分不同的人或物体发出的声音，就是因为它们的音色有差别。【合作探究】探究一、音调【做一做】进行下列实验，如图1所示，拿一张硬纸片在梳子上划过，一次快划，一次慢划；仔细听两次硬纸片发出的声音有什么不同？【实验现象】当快速划过时，硬纸片发出的声音尖细；慢速划过时，硬纸片发出的声音低沉。【想一想】牛与蚊子发出的声音有什么不同？男低音与女高音歌唱家发出的声音有什么不同？牛发出的声音低沉，蚊子发出的声音细高。男低音低沉浑厚，女高音婉转高亢。以上事例表明，声音有高低。1.音调声音的高低叫做音调。通常女生比男生的音调高，女高音、男中音就是指音调的高低。图1图2图1图22.探究实验——音调的高低和频率的关系【提出问题】音调的高低与什么因素有关？【猜想和假设】音调可能和振动的快慢有关，可能和振动的幅度有关。【设计实验】控制变量法：控制钢尺的振动幅度不变，只改变钢尺伸出的长短（改变钢尺振动的频率）。如图2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，同时观察振动的快慢。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。【进行实验】=1\*GB3①把钢尺紧压在桌上，使钢尺的1/4伸出桌面外，用手向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中；=2\*GB3②再分别把钢尺的1/2、3/4伸出桌面外，仍用同样大小的力向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中；记录表：振动钢尺长度振动钢尺长度振动快慢声音高低钢尺长度的1/4快高钢尺长度的1/2较快较高钢尺长度的3/4慢低【分析论证】钢尺发声的音调高低跟钢尺振动的快慢有关：钢尺伸出的越短，振动越快，音调越高；反之，振动越慢，音调越低。3.频率（1）物理意义：频率是描述物体振动快慢的物理量。（2）定义：每秒内振动的次数叫频率。（3）单位：赫兹（Hz）。例如物体振动的频率为100Hz，表示物体在1s内振动了100次。【总结】影响音调高低的因素：音调由发声体振动的音调由发声体振动的频率决定，频率越大，音调越高，频率越小，音调越低。【例题1】如图所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出约为尺长的一半，拨动钢尺，听它发出的声音，并观察它的振动情况。然后减小钢尺伸出长度约为尺长的1/4，再次实验，得到的结论是（C）A.振动快慢不变B.振动变慢C.频率变高D.频率变低【解析】钢尺伸出桌面的长度越短，振动越快，频率越高，音调越高。所以选项C正确。4.音调的波形将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个不同频率的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。观察两种不同频率声音的波形有何不同？甲甲频率低音调低乙频率高音调高【总结】通过观察示波器中的波形，我们可以清楚地看到，音调的高低与波形间的关系：高音调的声音频率高，波形高音调的声音频率高，波形密集；低音调的声音频率低，波形较稀疏。4.超声波和次声波（1）可听声：人耳感受的声音频率有一定的范围，大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz；（2）超声波——频率高于20000Hz的声，超过人类听觉的上限；

（3）次声波——频率低于20Hz的声，低于人类听觉的下限。图5图5观看小资料——课本34页《人和一些动物的发声和听觉频率范围》，了解人和一些动物的发声和听觉频率范围。【想想议议】请你解释为什么人们听不到蝴蝶飞过时翅膀振动发出的声音？【解析】蝴蝶翅膀的振动频率不超过10Hz，蚊子翅膀的振动频率500~600Hz，由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳能够听到的频率范围，所以人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听频范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。【例题2】如图1所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出约为尺长的一半，拨动钢尺，听它发出的声音，并观察它的振动情况。然后减小钢尺伸出长度约为尺长的1/4，再次实验，得到的结论是（C）A．振动快慢不变B．振动变慢C．频率变高D．频率变低【解析】钢尺伸出桌面的长度越短，振动越快，频率越高，音调越高。所以选项C正确。图1图1图2【例题3】根据图中2所给信息，判断下列说法正确的是（A）A．蝙蝠可以发出频率为400Hz的声音B．人能听到蝙蝠发出的所有频率的声音C．15Hz的声音只要振幅足够大，人耳是能听到的D．人听觉频率范围比人发声频率范围要大【解析】A．由图蝙蝠的发声频率为10000Hz∼120000Hz，所以蝙蝠不能发出频率为400Hz的声音，故A错误；B．人的听觉范围为20Hz∼20000Hz，蝙蝠的发声频率为10000Hz∼120000Hz，所以人只能听到蝙蝠发出的部分频率的声音，故B错误；C．15Hz的声音低于人听觉的下限20Hz，由振动的频率决定，与振幅没有关系，故C错误；D．人的发声频率为85Hz∼1100Hz，听觉范围为20Hz∼20000Hz，人听觉频率范围比人发声频率范围要大，故D正确。所以选D。探究二、响度声音有音调的不同，也有强弱的不同。1.响度：物理学中把声音的强弱叫响度，也就是声音的大小。2.探究响度和振幅的关系【提出问题】响度的大小与哪些因素有关?【猜想假设】响度可能振动幅度有关，物体的振幅越大，产生的声音响度可能越大。。【进行实验】①把系好乒乓球的细线拴在铁架台上，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。②用大小不同的力敲击音叉，使音叉发出响度不同的声音，重做上面的实验，观察乒乓球被弹开的幅度。将观察到的现象记入表格中。乒乓球被弹开幅度乒乓球被弹开幅度振幅大小响度大小大大大小小小【实验现象】音叉发出声音的响度小，乒乓球被弹开的幅度小，音叉振动的幅度小；音叉发出声音的响度大，乒乓球被弹开的幅度大，音叉振动的幅度大。【实验结论】响度跟发声体振动的幅度有关，物体振动的幅度越大，产生声音的响度越大。（1）振幅（振动的幅度）：发声体偏离原来位置的最大距离。物体的振幅越大，产生的声音响度越大。【想一想】响度还与其它因素有关吗？请你列举一些事例。【归纳】拿出手机听，离的近可以清楚地听见手机的声音，离得远几乎听不见。表明响度还跟离发声体的远近有关。距离越远，声音越分散，响度越小。减小声音的发散，可增大响度。生活中的喊话器、医生用的听诊器都利用了这个道理。【总结】（2）影响（2）影响响度大小的因素：物体的振幅越大，产生的声音响度越大。响度还跟离发声体的远近有关。距离越远，声音越分散，响度越小。3.响度的波形图：【演示】将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个响度不同的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。比较甲、乙两个发声体声音的波形可知：甲的振幅大，响度大；乙的振幅小，响度小。4.区分音调与响度音调和响度是声音的两个不同的特征。响度大的声音，音调不一定高；音调高的声音，响度也不一定大。【想想议议】蚊子的叫声与黄牛的叫声相比，哪个音调高？哪个响度大？蚊子的叫声音调高；黄牛的叫声响度大。【例题4】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）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、响度大D.男低音比女高音音调高、响度小【解析】题中的“男低音”和“女高音”中的“低”和“高”专指音调的高低。由此可知，男低音比女高音音调低。女高音“轻声”伴唱，“轻声”指响度不宜过大。所以A正确。探究三、音色【做一做】找几名同学站在你看不见处念一首诗，每人读一句，你能否判断出每一句分别是哪一位同学念的。为什么？我们之所以能听出熟悉的人，熟悉的乐器的声音，是因为不同的人，不同的乐器发出的声音音色不同。1.音色：不同的物体发出的声音具有不同的特色叫音色。音色与发生体的材料、结构有关。3.一些乐器声音的波形图【想想议议】如下图所示，是音叉、钢琴与长笛发出的波形图，这三种乐器的频率、响度相同吗？为什么波形不同？音叉钢琴长笛【分析】观察上面的波形可知，这三种乐器发出的波形，总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，音调相同；振动幅度相同，即响度相同；但是波的形状不同，即它们的音色不同。【例题5】为鼓励抗击新冠肺炎疫情的信心，2020年央视春晚，由6位央视主持人共同表演的情景报告《爱是桥梁》作为春晚临时增加节目，引起人们的强烈关注和高度好评。下列说法正确的是（D）A．表演者发出的声音是由空气振动产生的 B．表演者的声音可以在固体、液体和真空中传播 C．后排观众听到的声音比前排小，是因为他们听到的声音音调低 D．观众能依据音色的不同分辨出是哪位主持人在朗诵【解析】A.表演者发出的声音是由声带振动产生的；A错；B.声音可以在固体、液体和气体中传播，真空不能传声；B错；C.在振幅一定时，距离发声体越远，听到的响度越小；C错；D.不同人说话时的音色不同，所以观众能依据音色的不同分辨出主持人在朗诵；故D正确。探究四、乐音和乐器阅读《科学世界》，完成下列问题：①什么是乐音？②常见的乐器如打击乐器、弦乐器、管乐器靠什么发声？音调的高低与什么有关？【总结】1.乐音：悠扬、悦耳，听起来很舒服的声音叫乐音。从钢琴和长笛的波形图中可以看出，乐音的波形是有规则的。2.乐器：知道三类乐器的发声部位。①打击乐器：锣、鼓等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：二胡、小提琴和钢琴等通过弦的振动发声。弦乐器的音调高低取决于弦的粗细、长短和松紧。一般来说，弦乐器的弦越细、越短、越紧，其发声时的音调越高。③管乐器：长笛、箫等乐器，包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动发声。管乐器音调的高低取决于所含空气柱的长短；管内空气柱越长，音调越低，反之越高。【例题6】如图所示，将钢尺的一端紧按在桌面上，另一端伸出桌边，拨动钢尺改变钢尺伸出桌面的长度和拨动钢尺的力度，将钢尺发出的不同声音信号输入示波器，显示的两种不同波形如图甲、乙所示。下列对各种情况的比较正确的是（B）A．甲波形图的音调比乙低B．甲波形图的响度比乙大C．用较小的力拨动钢尺时，对应的是甲波形图D．钢尺伸出桌面的长度较长时，对应的是甲波形图【解析】A．由波形图知道，甲和乙比较，相同时间内甲振动的次数多，所以甲波形图的振动频率高，音调高，故A错误；B．甲和乙比较，甲的振幅大于乙的振幅，说明甲声音的响度比乙大，故B正确；C．用较小的力拨动钢尺时，钢尺的振动幅度变小，则由图知道，对应的是乙波形图，故C错误；D．钢尺伸出桌面的长度较长时，钢尺的振动变慢，即振动频率变小，则由图知道，对应的是乙波形图，故D错误。所以选B。【例题7】图甲是由竹筒（A、B两端开口，C处开一小口）和“活塞”组成。将活塞从B处塞入，在A处吹气并来回拉动“活塞”能发出悦耳的哨音，“活塞”如图乙所示。下列说法正确的是（D）A．哨音在真空中也能传播B．哨音是由竹筒的振动产生的C．换用更大的力吹气改变了哨音的音调D．吹气时来回拉动“活塞”改变了哨音的音调【解析】A．真空中不能传声，故A错误；B．声音是由物体振动产生的。用嘴吹竹筒的上端，可以发出悦耳的哨音，声音是由筒内空气振动产生的，故B错误；C．吹出哨音的响度由吹管口的力度决定，故换用更大的力吹气改变了哨音的响度，故C错误；D．当推拉活塞时，空气柱的长度发生改变，因此空气柱的振动快慢会发生改变，所以哨音的音调发生了改变，故D正确。故选D。【归纳整理】声音的声音的产生①由物体的振动产生。振动停止，发声也停止。②转换法：能够把音叉的振动放大，这种研究方法叫转换法。①介质：能传播声音的物质叫介质。②固体、液体、气体都可以作为介质传播声音，真空不能传声。③声波：声以波的形式传播着，我们把它叫做声波。①声音每秒钟传播的距离叫做声速。公式：v=st②声速大小与介质的种类和温度有关。声音在固体中传播最快，在液体中次之，在气体中传播最慢。③声音在15℃空气中的传播速度v声＝340m/s①回声的形成：声音遇到障碍物被反射形成的一种现象。②听到回声的条件：回声到达耳朵比原声晚0.1秒以上，人耳才能把回声和原声分开。距离障碍物至少17米远。③回声的应用：加强原声；测量距离。①空气传导②骨传导声音的传播声速声音的产生和传播回声听觉的形成【精讲点拨】1.音调是指声音的高低，与物体振动的快慢（频率）有关，用高、低来描述；响度是指声音的大小，与物体振动的幅度（振幅）有关，用大、小来描述；音调高的声音不一定响度大，响度大的声音也不一定音调高。2.发声体不同，所产生声音的音调、响度可能相同，但音色一般不同。可以通过音色的不同来区分不同的乐器、不同的人。3．物理中的“高”、“低”只用来描述音调。而声音的“大”、“小”则用来描述响度。而在日常生活中的“高”、“低”有时指音调，有时指响度，如“这个声音很高，我唱不上去”这里的“高”指的是音调；“引吭高歌”“低声细语”这里的“高”、“低”指的是响度，注意区分。【课堂练习】1.敲锣鼓时要让嗡嗡作响的锣声迅速停止，最好的方法是（）A.捂住耳朵B.不再去敲它C.用手按住锣面D.握住锣的边缘【答案】C。【解析】因为声音是由物体的振动产生的，振动停止，声音消失，所以要让嗡嗡作响的锣声迅速停止，最好的方法是用手按住锣面，使它停止振动。故A、B、D不符合题意，C选项符合题意。故选C。2．图中，发声的喇叭使小纸片“跳舞”，这个现象说明（）A．空气可以传播声音B．发声的喇叭正在振动C．小纸片振动使喇叭发声D．固体可以传播声音【答案】B【解析】纸片“跳舞”，是因为喇叭振动使纸片振动，说明发声的喇叭在振动，故B符合题意，ACD不符合题意。所以选B。3．关于声音的传播，下面说法中正确的是（）A．声音借助介质以波的形式传播B．声音在真空中以很小的速度传播C．声音在介质中传播的速度随温度降低而增大D．声音在不同的介质中的传播速度都相同【答案】A【解析】A．声音借助介质以波的形式传播，该选项正确。B．声音在真空中不能传播，该选项错误。C．声音在介质中传播的速度随温度降低而降低，该选项错误。D．声音在不同的介质中的传播速度不相同，该选项错误。所以选A。4．某人在一根较长的装有水的钢管的一头敲一下，另一人在水管的另一头能听到三次响声，这三次响声传播的介质顺序是（）A．空气、水、钢管 B．水、空气、钢管 C．钢管、水、空气 D．钢管、空气、水【答案】C【解析】本题中传播声音的物质有三种：水、钢管和空气，在这三种物质中，声音在钢管中传播的最快，在空气中传播的最慢，人在水管的另一端听到的第一声响是从水管中传来的，第二声响是从水中传来的，第三声响是从空气中传来的。故选C。5.如图所示分别是音叉、钢琴、长笛发出的声音在示波器上显示的波形，下面关于三者发出声音的特征描述正确的是（）甲音叉甲音叉乙钢琴丙长笛A.音调不同B.响度不同C.音色不同D.都不相同【答案】C。【解析】由波形图可知，发声体振动的波形振幅相同、疏密程度相同，说明发声体的响度相同、音调相同。音叉、钢琴、长笛波形的形状不同，说明音色不同。故选C。6．2022年8月4日，解放军在我国台岛周边海域举行大规模的围岛军演。如图所示，发射的火箭弹经过2.4s命中目标，命中目标后经过了7.2s听到了爆炸声。（声音在空气中的传播速度取340m/s）求：（1）火箭弹发射点距离目标多远；（2）火箭弹发射后到命中目标过程中的平均速度？【答案】（1）2448m；（2）1020m/s。【解析】（1）火箭弹发射点到目标的距离等于声音传播的距离为s=v声t声=340m/s×7.2s=2448m（2）火箭弹发射后的平均速度v=7．一辆匀速行驶的汽车在离高楼360m处鸣笛，汽车直线向前行驶40m后，司机刚好听到回声，则汽车的速度为_____km/h。（声音在空气中传播的速度为c）【答案】72。【解析】声音传播的距离s=360m+360m-40m=680m声音传播的时间t＝EQ\F(s,v)=EQ\F(680m,340m/s)=2s；所以汽车行驶速度为v1＝EQ\F(s1,t)=EQ\F(40m,2s)=20m/s=72km/h8．小明做探究真空是否能传声的实验，如图所示。（1）如图，把正在响铃的电铃放在玻璃罩内，在逐渐抽出玻璃罩内空气的过程中，会听到铃声逐渐变_____；（2）打开阀门，让空气逐渐进入玻璃罩内，又会听到铃声逐渐变____；（3）推理过程：玻璃罩内空气越少，传出的声音越_____；如果玻璃罩内抽成真空后，就听不到电铃响铃的声音了；（