内容正文:
第一讲 声
思维导图
知识梳理
一、声音的产生
1.声音是由物体振动产生的,振动停止,发声也停止。
2.声源:正在发声的物体叫声源。
说明:(1)一切发声的物体都在振动。固体、液体、气体都可以因振动而发出声音。
(2)“振动停止,发声也停止”,不能叙述为“振动停止,声音也消失”,因为振动停止,只是不再发声,而原来发出的声音仍可以继续传播。
(3)声音是由物体振动产生的,但并不是所有的振动都能产生人所能听到的声音。
二、声音的传播
1.声音的传播需要介质,固体、液体和气体都可以传播声音,不同介质传播声音的能力不同。一般情况下,声音在固体中传播时损失最少,传得最远,传声效果最好,在液体中其次,在气体中传播效果最差。
2.真空不能传声,月球上或太空中的宇航员只能通过无线电话交谈。
3.声音具有能量,声音的传播伴随能量的传播。
发声体的振动在空气中是怎样传播的呢?我们不妨先看一下这种现象,如图1所示。水平悬挂的长弹簧,原先每一圈弹簧的间距是相等的,当推动它的右端后,可以见到弹簧每一圈的间距发生了变化,弹簧中出现的疏密相间的形状会从右端逐渐传向左端,我们看见的是弹簧形成的疏密。当发声物体振动时,附近的空气分子就会形成像弹簧中一样的疏密。这些疏密相间的形状,向四面八方传播开去就形成了声波,如图2所示,是用橡皮锤击打音叉,音叉推动周围的空气形成声波过程的示意图。但要注意在声音的传播过程中,传播的尽是疏密相间的形状和能量,振动的空气分子并没有随声波向前移动。
声音的传播需要物质(介质),在没有传声物质的空间(真空)中是无法传播的。如图3为真空铃实验装置,当接通电源可清楚地听到铃声。在用抽气机抽出玻璃罩里面空气的过程中,可以发现里面闹钟发出的声音越来越小。当玻璃罩里面的空气被抽光时,声音就无法传播出来了。停止抽气,并让空气重新进入玻璃钟罩内,铃声将会重新出现。这一实验研究说明声音无法在真空中传播,声音的传播依赖于介质。
声音在传播过程中遇到障碍物,会发生以下情况:一部分声音在障碍物表面反射,出现回声现象,它符合光的反射定律。人耳能分辨出两次声音的时间间隔一般为0.1s以上,所以与原声到达人耳的时间差大于0.1s人就觉得有回音。例如北京天坛圆形墙壁能使声音发出多次反射,这样就能听到另一端人的讲话声。另一部分会绕过障碍物,我们能隔墙听到相邻房间中的声音就是这种情况。
三、声音的传播速度
1.声速:声音在每秒内通过的距离叫声速。声音在不同介质中的传播速度不同。
2.影响声速的两大因素
(1)介质:声速与介质的种类和状态有关,一般情况下,。
(2)温度:同种介质,温度越高,声音传播的速度越大。声音在空气(20℃)中的传播速度为340m/s,平常我们讲的声速,指的就是这个值的大小。
声音的传播需要介质,在不同的介质中声速不同,如表所示。一般情况下,。声速还跟介质的温度有关。如:15℃时空气中的声速为340m/s,气温每升高1℃,声音在空气中传播的速度就增加0.6m/s。不同介质中声音的传播速度,见下表:
物质
声音的传播速度(m/s)
与空气中声速的比较
空气(15℃)
340
1.0倍
水
1500
4.4倍
木材(松树)
3300
9.7倍
铁、玻璃
5000
14.7倍
四、声音的三要素
1.响度
(1)响度:人耳所能判断的声音强弱的程度。
(2)声音的响度与声源振动的幅度(称为振幅)有关,振幅越大,响度越大。
(3)响度的单位:分贝(dB)。
2.音调
(1)音调:声音的高低。
(2)频率:物体单位时间内振动的次数叫作频率,以1s内振动的次数为单位,称为赫兹(简称赫),符号为Hz。
(3)音调与声源振动的频率有关,频率越高,音调越高;频率越低,音调越低。
3.音色
(1)音色:声音的品质叫作音色,又叫音品,它反映了每个物体发出的声音特有的品质。
(2)决定因素:由发声体本身的材料、结构和发声方式等因素决定。构成发声体的材料不同,音色不同:发声体的形状不同,音色不同。
名称
概念
影响因素
相关关系
音调
声音的高低
发声体的频率
频率大,则音调高;频率小,则音调低
响度
声音的大小(强弱),常用分贝(dB)表示
发声体的振幅及距离发声体的远近
振幅大,则响度大;振幅小,则响度小
音色
声音的品质
由发声体的材料、结构和发声体的发声方式决定
不同的人,不同的乐器,发出的声音一般音色不同
五、超声波和次声波
人耳能感受的声音频率有一个范围,大多数人能听到的频率范围是20Hz到20000Hz。
1.超声波
(1)频率高于20000Hz的声音叫超声波。蝙蝠、海豚可发出超声波。
(2)超声波的应用:超声波测距;超声波碎石;超声波清洗等。
2.次声波
(1)频率低于20Hz的声音叫次声波。大