3.2 声音的特性（教学课件）-【上好课】八年级物理上册同步高效课堂（沪科版·五四学制·2024）

第三章 声现象 八年级上册 • 沪科版 （五•四学制） 许多动物都通过声音感知环境，互相交流。海豚视力不佳，它们主要通过声音彼此交换信息。在物理学中，声学是历史悠久的分支学科之一。本章我们将学习与常见声现象有关的声学基础知识。 通过本章内容的学习，你将了解声音的产生和传播、声音的特性等基本概念和规律；认识声波的应用和危害；体验观察现象、归纳结论的科学方法；增强环境保护和健康生活的意识。 导入新课 第2节 声音的特性 古筝的声音优美动听，有“东方钢琴”之称。如图所示，调音师边拨动琴弦，边用工具转动古筝旁的琴钉调节琴弦的松紧，古筝发出了高低不同的声音。 不同的声音有不同的特性，声音有哪几种特性？ 响度 01 音调 02 音色 03 课堂总结 04 第2节 声音的特性 提升练习 05 响 度 01 第2节 声音的特性 一 响度 1. 响度：声音的强弱程度叫做响度。 2. 实验探究：影响声音强弱的因素 【提出问题】 当我们招呼操场远处的同学时，就会大声呼喊；当我们在图书阅览室交谈时，就会轻声细语。那么，声音的响度又是由什么决定的呢？强弱有什么不同。 【设计和进行实验】 （1）如图所示，用细线拴住乒乓球，悬挂在 铁架台上，让音叉一臂的外侧接触乒乓球。 一 响度 （2）用橡皮槌轻轻敲击音叉使它振动，听一听音叉发出的声音，观察乒乓球被弹起的幅度。 （3）用橡皮槌用力敲击音叉，再次听一听音叉发出的声音，观察乒乓球被弹起的幅度。 【分析与论证】 分别用不同的力敲击音叉时，乒乓球被弹开的幅度不同，听到的声音响度不同，乒乓球被弹开的幅度越大，音叉振动的幅度 （简称振幅）越大，声音的响度也越大。 【实验结论】响度与物体振动的幅度有关，振动幅度越大，响度越大。 3. 振幅 物理学中用振幅来描述声源振动的幅度。振幅越大，响度越大。 一 响度 演示实验——《影响响度的因素》 一 响度 4. 用计算机显示声音的振动图像 如图所示，敲击音叉使其发声，振动的音叉带动周围空气振动，传感器和计算机（或手机）将空气的振动情况转化为图像。 一 响度 视频演示— 《不同响度声音的波形图》 图像的横轴表示时间，图像沿纵轴的起伏程度反映了振动幅度的变化。 通过屏幕上的波形，我们看到： 物体的响度大，波形的振幅大；反之，物体的响度小，波形的振幅也小。 一 响度 5. 影响响度大小的因素 敲击音叉，我们听到音叉发出的声音逐渐变弱，屏幕上显示的振动图像如图（b）所示。随着时间的变化，音叉的振幅如何变化？ 会发现随着时间的变化，音叉的振幅逐渐变小，发出的声音逐渐变弱。 （1）声音的响度与声源的振幅有关，振幅越大，响度就越大。 一 响度 （2）响度还与观察者距离声源的远近有关。 声源发出的声音向四面八方传播，传得越远就越分散。若要增大某一位置声音的响度，可借助喇叭之类的工具减小声音的分散程度，使声音集中向某一方向传播。 为了增大响度，可以减小声音的发散。医生检查疾病用的听诊器、喊话器都是应用了这个道理。 喊话器 听诊器 一 响度 【例题1】如图甲所示，小明将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球，发现乒乓球会被音叉弹开，如果让音叉发出更大的声音，重复实验，会发现乒乓球被弹开的距离更大，说明声音的响度与音叉的______有关。本实验中，将_______________转换为乒乓球被弹开的距离，使实验现象更容易被观察，小明利用示波器来显示音叉发出声音的波形，如图乙所示，发现音叉发出声音的_______明显在变化。 响度 振幅 音叉振动的幅度 由于声源的振动幅度越大，声音的响度越大，乒乓球被弹开的距离更大，说明音叉的振幅越大，音叉发出声音的响度越大。 实验中运用转换法，通过观察乒乓球被弹开的距离，来判断音叉振动的幅度。 由图乙可知波的振动幅度减小，则音叉发出声音的响度明显发生变化。 音 调 02 第2节 声音的特性 二 音调 1. 探究声音的高低 比较牛与蚊子发出的声音有什么不同？ 比较两位歌唱家发出的声音有什么不同？ 二 音调 声音 声音的特点 探究归纳 蚊子 牛 低沉浑厚 男低音 女高音 婉转高亢 尖细、刺耳 低沉、粗壮 音调高 音调高 音调低 音调低 我们接触到的声音，有的听起来尖细，声音高，音调高；有的听起来低沉，声音低，音调低。 探究总结 2. 音调：声音的高低叫做音调. 二 音调 【提出问题】声音的音调高低和什么因素有关？ 【设计方案】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。 3. 探究影响音调高低的因素 二 音调 【实验步骤】 ①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再分别把钢尺的2/4、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。 振动部分长度 振动快慢 音调高低 3/4钢尺长 2/4钢尺长 1/4钢尺长 二 音调 音调的高低与发声物体的 ____________有关。振动得越快，发出的声音音调 ______；振动得越慢，声音音调 _______。 振动部分长度 振动快慢 音调高低 3/4钢尺长 2/4钢尺长 1/4钢尺长 慢 低 快 高 振动快慢 越高 越低 更快 更高 【实验记录】 【实验结论】 二 音调 （1）物理意义 用来描述物体振动快慢的物理量。物体振动快，则频率高；振动慢，则频率低。 （2）定义 频率是振动物体在一定时间内振动的次数与所用时间的比，数值上等于单位时间内振动的次数，用符号 f 表示。 （3）单位：赫兹，符号是Hz。例如，音叉每秒振动 256次，其频率可表示为 f=256Hz。 （4）音调和频率的关系 频率决定声音的音调。频率越高、音调越高；频率越低、音调越低。 4. 频率 二 音调 将音叉发出的声信号输入示波器、计算机或手机中，观察声音的波形。换一个不同频率的音叉做实验，边听边观察它们的波形有何不同。 演示实验— 《观察声音的波形》 （5）不同频率声音的振动图像 二 音调 频率为128赫兹 通过屏幕上的波形，我们看到： 音调高的波形比较密集一些；音调低的波形比较稀疏一些。 频率为440赫兹 二 音调 5. 影响声源振动频率的因素 声源振动的频率通常与其形状、尺寸、材料等因素有关。古筝、琵琶等乐器的琴弦被拨动时，较细的琴弦发出声音的音调较高，较粗的琴弦发出声音的音调较低。 如图所示，通过转动古筝的琴钉，可以调节琴弦的松紧，改变琴弦的粗细，从而改变其振动的频率。 二 音调 6. 生活中利用音调的实例 （1）生活中，人们可以通过音调来分辨西瓜的生熟。 （2）向保温瓶灌水时，可以根据音调的变化来判断瓶内水是否加满。在加水过程中，随着瓶内水位上升，水上方的空气柱变短，空气柱振动的频率变大，发出的声音音调变高。 二 音调 （1）可听声 多数人能够听到的声音频率，范围为：20Hz～20000Hz。 （2）超声波 把高于20000Hz的声波叫作超声波，因为它们超过人类听觉的上限。 （3）次声波 把低于20Hz的声波叫作次声波，因为它们低于人类听觉的下限。 7. 超声波和次声波 二 音调 动物的听觉频率范围一般和人的不同。有的动物能听到超声波，有的动物能听到次声波。有些动物既能听到超声波也能发出超声波，如蝙蝠、海豚等。 能听到次声波的动物有：狗、大象； 能听到超声波的动物有：狗、猫、蝙蝠、海豚。 （4）人和一些动物的发声频率和听觉频率的范围 人和一些动物的发声频率和听觉频率的范围 视频欣赏——《音调》 二 音调 二 音调 A．如图，实验用同样大小的力拨动钢尺，通过改变钢尺伸出桌面的长度，达到改变钢尺振动频率的目的，故A正确，A不符合题意； B．在多次实验过程中，每次都要用同样大小的力拨动钢尺，就是为了保持钢尺振动的振幅相同，这是运用了控制变量法，故B正确，B不符合题意； CD．通过观察实验现象可知，钢尺伸出桌面的部分越长，就振动得越慢，音调就越低；钢尺伸出桌面的部分越短，就振动得越快，频率就越高，音调就越高；故C正确，C不符合题意；D错误，D符合题意。 【例题2】如图是“探究影响音调高低因素”的实验装置。下列说法不正确的是（ ） A．通过改变钢尺伸出桌面的长度来改变钢尺振动的频率 B．多次实验中，保持钢尺振动的振幅相同，运用了控制变量法 C．钢尺伸出桌面越长，振动越慢 D．钢尺振动越快，频率越高，发出的声音音调越低 D 故选D。 音 色 03 第2节 声音的特性 三 音色 这是不同的乐器演奏同一首乐曲。在音调和响度差不多相同时，你会发现声音还是不同的，你能够分辨出它们是哪种乐器发出的吗？ 请欣赏古典音乐《梁祝》 点击播放暂停 三 音色 将音叉、钢琴与长笛发出的声音分别输送到计算机（或示波器）中，观察声音的波形图，比较他们的波形有何异同。 视频演示— 《不同音色的波形图》 1. 探究不同发声体的音色 三 音色 根据观察到的声音波形可以知道： （1）音叉、钢琴、长笛发出的声音波形，总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，音调相同. （2）振动幅度相同（振幅相同），响度相同. （3）波的形状不同，即音色不同. 三 音色 频率的高低决定声音的音调，振幅的大小影响声音的响度。但是，不同的物体发出的声音，即便音调和响度相同，我们还是能够分辨出他们的不同。这表明在声音的特性中还有一个特性是十分重要的，它就是音色。 声音的品质叫作音色，它反映了每个物体发出的声音特有的品质。 2. 音色 三 音色 （2）音色是由发声体本身决定的，发声体有变化，音色也将变化。例如，有经验的铁路工人师傅，可以通过用铁锤敲击钢轨发出的声音的音色而得知钢轨上的螺丝是否松动。 通过“听”声判断螺栓是否松动 （1）音色是由发声体的材料、结构等因素决定的。不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色就不同。 “闻其声而知其人”就是利用每个人发出声音的音色不同来辨别的。 3. 音色的决定因素 三 音色 【例题3】AI（人工智能）语音播报能够模仿不同人物的声音，是因为它学会了模仿人物声音中的哪个特性（　　） A．音调 B．响度 C．音色 D．振动频率 C 不同发声体发出的声音音色不同，AI（人工智能）语音播报能够模仿不同人物的声音，是因为它学会了模仿人物声音的音色，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 三 音色 【例题4】如图所示，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，保持尺的振动幅度不变，则钢尺发出声音的______不同；换用一把塑料尺子继续实验，其他条件不变，则尺子发出声音的______不同。（均选填“响度”、“音调”和“音色”） 响度 轻拨与重拨钢尺，会导致钢尺振动幅度不同，响度就不同；改变钢尺伸出桌面的长度，用同样大小的力拨动其伸出桌面的一端，这样会导致钢尺振动的快慢不同，即发声音调不同，换用一把塑料尺子继续实验，其他条件不变，则尺子发出声音的音色不同。 音调 音色 科学与人文 04 第2节 声音的特性 四 我国古代乐器 图所示的贾湖骨笛距今已有8000多年，是迄今为止我国考古发现的最古老的乐器。在贾湖骨笛流传的1000余年中，骨笛从早期的四按音孔发展到晚期的七按音孔，吹奏者从管口吹入气体，使管内空气柱振动发出声音。按压管身的按音孔可从改变振动的空气柱长度，从而改变空气振动的频率，发出不同音调的声音。 1. 贾湖骨笛 考古发现，我国古代先民很早就开始制作乐器。 骨笛的发展反映了中原地区从旧石器时期到新石器时期音乐文化的历史，表明我们的祖先很早就进入了音乐文明时期。 四 我国古代乐器 图所示的曾侯乙编钟是战国早期的大型礼乐重器。全套编钟共65件。大钟与小钟的形状和尺寸不同，敲击后发出的声音音调也不同。大钟声音低沉，小钟声音高亢。敲击每口钟的前面和侧面，会发出两个音调的声音，65件编钟对应了130个音调。 这套编钟表明我国当时的工匠在音乐声学、青铜器冶炼、乐器制造等方面已掌握了丰富的科学知识和高超的工艺技能，是人类在青铜时代创造的伟大艺术作品。 2. 曾侯乙编钟 曾侯乙编钟复原件 【例题5】如图所示，是央视《国家宝藏》节目中展示的世界上最早可吹奏的乐器——贾湖骨笛，比古埃及出现的笛子要早2000年。关于笛声的说法正确的是（　　） A．笛声只能在空气中传播 B．我们听到的笛声是超声波 C．笛声是由笛子内空气柱的振动产生的 D．按住不同的笛孔吹出的笛声音色不同 C A．笛声可以在固体、液体、气体中传播，故A错误； B．我们听到的笛声不是超声波，超声波的频率不在人耳的听觉频率范围之内，人是听不到的，故B错误； 四 我国古代乐器 故选C。 C．一切声音都是由于物体振动产生的，笛声是由笛子内空气柱的振动产生的，故C正确； D．按住不同笛孔，管内空气柱长度不同，吹出的笛声音调不同，D错误。 课 堂 总 结 04 第2节 声音的特性 课堂总结（1） 声音的特性 响度 ①响度：声音的强弱程度叫做响度. ②影响因素：与振幅、距离声源的远近有关. ③波形图：响度越大，振幅越大；响度越小，振幅越小. ①声音的高低叫做音调. ②影响因素：频率决定声音的音调. ③波形图：音调高的波形密集. ④频率：声源单位时间内振动的次数.单位是赫（HZ）. ⑤超声波和次声波：把高于20000Hz的声波叫做超声波；低于20Hz的声波叫做次声波. ①音色：反映了声音的品质和特色. ②影响因素：由发声体的材料、结构等因素决定的. 音调 音色 41 课堂总结（2） 42 提 升 训 练 05 第2节 声音的特性 提升训练 1. 二胡是常见的中国民族乐器之一，下列关于二胡的说法中正确的是（ ） A. 琴弦的振动频率越高，发出声音的音调越高 B. 二胡的音色与其材料、结构无关 C. 拉弓时，用力越大发出声音的音调越高 D. 拉二胡时，手按压琴弦不同位置是为了改变响度 A. 琴弦的振动频率越高，发出声音的音调越高；A正确； B. 二胡的音色与其材料、结构有关；B错误； C. 拉弓时，用力越大发出声音的响度越大；C错误； D. 拉二胡时，手按压琴弦不同位置是为了改变音调；D错误。 故选A. A 提升训练 2. 如图所示，用相同的玻璃杯分别装不同量的水。依次敲击玻璃杯并调整水量，使其能发出不同的音调。请你用调整好的玻璃杯演奏一支简单的曲子。 水量越少，杯子和水越容易振动，频率越大，音调越高。因此，发声体是杯子和水，如果把八只同样的玻璃杯盛不同深度的水，再用一根细棒依次敲打杯子，从左至右声音的音调逐渐升高，因此可以演奏出简单的乐曲。 提升训练 3. 如图所示是在其他条件相同时不同的声音信号输入示波器时显示的波形图，下列说法正确的是（　　） A．甲、丁的音调相同、响度不同 B．甲、丙的音调相同、响度相同 C．甲、乙的音色相同、音调不同 D．丙、丁的响度相同、音调不同 A 从图中可以看出，相同时间内，甲、乙、丁的振动频率相同，故音调相同；甲、乙、丙的振幅相同，故响度相同；甲、丙、丁的波形相同，故音色相同。综上分析，A正确，BCD错误。 故选A. 提升训练 4. 在成都地铁3号线磨子桥站出口，行人走上“琴键”台阶（如图），台阶亮灯并响起音乐。关于上述情景，下列说法正确的是（　　） A．该音乐声由行人振动产生 B．该音乐声不能在真空中传播 C．乐曲的音色与行人的心情有关 D．乐曲的音调越高响度一定越大 B A．声音是由物体振动产生的，该音乐声由“琴键”台阶振动产生，故A错误； B．声音的传播需要介质，因此该音乐声不能在真空中传播，故B正确； C．乐曲的音色与“琴键”台阶的结构等有关，与行人的心情无关，故C错误； D．乐曲的音调越高，是指声音的频率大，而响度与声音的振幅有关，故D错误。 故选B. 提升训练 5. 如图所示的“曾侯乙编钟”是大家所熟知的一套大型编钟。用钟锤敲击编钟，编钟会因为______发出声音。轻敲或重敲编钟的同一位置，所发出声音的______不同。用相同的力敲击甲钟和乙钟，___（填“甲”或“乙”）钟音调高。 振动 响度 乙 声音是由物体振动产生的，用钟锤敲击编钟 时发出的声音是由于编钟振动产生的。 轻敲或重敲编钟的同一位置，编钟振动的幅度不同，产生的响度不同，轻敲，响度小，重敲，响度大。 用相同的力度敲击大小不同的钟，编钟的质量不同，体积不同的钟，振动的难易不同，频率不同，音调不同，乙的体积小，振动的频率高，音调高。 提升训练 6. 某实验小组用一把钢尺、示波器、话筒等仪器研究声音的有关问题。实验装置如图所示，具体步骤如下： a. 将钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时记录它发出声音的波形。 b. 不改变钢尺伸出桌边的长度，增加拨动钢尺的力度，听它振动发出的声音，同时记录它发出声音的波形。 c. 使钢尺伸出桌边的长度变短，使用步骤b中的力度拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时记录它发出声音的波形。请完成下列问题： （1）拨动钢尺，钢尺才能发出声音，这说明声音是由物体____产生的； 振动 提升训练 （2）改变钢尺伸出桌边的长度，钢尺的振动快慢会改变，示波器显示的波形也会改变。可见，发声体振动的快慢是一个很重要的物理量，它决定着_______ 的高低。如果示波器上波形显示声音的频率为60Hz，则此时钢尺在1分钟内振动___________次； （3）通过步骤______和 ______可以研究振幅和响度的关系； （4）三个步骤中实验小组记录的波形如图甲、乙、丙所示，按照步骤从先到后的顺序排列是下列四个选项中的______ 。 A．甲乙丙 B．乙甲丙 C．甲丙乙 D．丙甲乙 音调 3600 a b B 提升训练 （1）把长钢尺紧紧压在桌上，一端伸出桌面适当的长度，拨动钢尺，就可听到钢尺振动发出的声音，这说明声音是由物体振动产生的。 （2）频率是指发声体振动的快慢的物理量，发声体振动越快，频率越高，音调越高；发声体振动越慢，频率越低，音调越低；所以频率决定音调的高低。 示波器波形显示声音的频率为60Hz，表示物体1s振动60次，则此时钢尺在1分钟内振动的次数为n=60次/s× 60s = 3600次 （3）探究振幅与响度的关系时，要控制钢尺伸出桌边的长度不变，增加拨动钢尺的力度，听它振动发出的声音，同时记录声音的波形，故选择步骤a和b。 （4）实验步骤b增大拨动钢尺的力度，钢尺振动的振幅增大，响度变大；步骤c缩短了钢尺伸出桌面的长度，增大了振动频率，音调升高；相对波形可知，正确顺序为乙、甲、丙，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 Lavf58.45.100 Lavf58.45.100 null 17100.0 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 null 39240.0 null 31140.0 null 79704.0 Lavf58.45.100 Lavf59.27.100 $$