内容正文:
第二章 声现象
回归教材
真题精粹
声音的产生与传播
课标要求:通过实验,认识声的产生和传播条件。
1.声音的产生:声音是由物体 振动 产生的。
振动
发声方式 举例 发声(振动)物体
打(敲)击乐器 鼓、锣、装水的瓶子 鼓面、锣面、 瓶子和瓶中的水
拨动弦乐器 吉他、小提琴、二胡 弦
吹管乐器 笛子、箫、口琴 空气柱
3.声音的传播:声音的传播需要 介质 ,真空 不能 传声,固体、液体和气体都可以传声,一般情况下v固体>v液体>v气体。
4.15 ℃时空气中的声速是 340 m/s。
瓶子和瓶中的水
弦
空气柱
介质
不能
340
2.判断发声体的振动部位
声音的特性
课标要求:了解声音的特性。了解现代技术中声学知识的一些应用。
项目 音调 响度 音色(品)
影响因素 发声体振动的频率:频率越快,音调越 高 ①产生声音的响度与物体的振幅有关:物体的振幅越大,产生声音的响度越 大 。
②人听到声音的响度,除跟发声时的振幅有关外,还跟人与发声体的 距离 有关 由发声体的 材料 、 结构 及发声方式等因素决定
高
大
距离
材料
结构
项目 音调 响度 音色(品)
改变方式 ①弦乐器:改变弦的长短、粗细、松紧程度;
②管乐器:改变长度 ①改变吹、拉、弹、奏的力度;
②调节音量 改变发声物体
这些例子与声音的什么特性有关 吹奏笛子时手指按压笛子上不同的音孔 音调 ;二胡演奏时手指按压弦不同的位置 音调 ;演奏前调整二胡弦的松紧 音调 ;敲击大小不同的编钟 音调 ;用更大的力敲鼓 响度 ;通过声音辨别是谁和辨别发声乐器的种类 音色
音调
音调
音调
音调
响度
音色
项目 音调 响度 音色(品)
所列生活现象描述的是声音的哪一特性 男低音、女高音 音调 ;暖水瓶灌水,根据声音判断水量 音 ;
调节电视机、手机的音量 响度 ;声如洪钟 响度 ;万籁俱寂 响度 ;低声细语 响度 ;声纹锁 音色 ;口技表演 音色 ;闻其声知其人 音色
音调
音调
响度
响度
响度
响度
音色
音色
音色
项目 音调 响度 音色(品)
波形图
甲、乙、丙三种波形图所对应的声音,它们的 音调、响度 相同
音调、响度
声的利用与噪声的控制
课标要求:知道噪声的危害和控制方法。
1.声音传递能量和信息的利用
人耳听不见的声 超声(频率>20000 Hz) 次声(频率<20 Hz)
举例(将举例填入相应空格中) ①导盲仪②倒车雷达③声呐④B超⑤超声波清洗⑥超声波碎结石⑦次声监测仪⑧台风、海啸、火山爆发等自然灾害⑨次声波武器
传递信息 ①②③④ ⑦⑧
传递能量 ⑤⑥ ⑨
①②③④
⑦⑧
⑤⑥
⑨
2.声音测距:①雷声的距离s=vt;②回声测距s= 。
3.控制噪声的三种途径
(1)防止噪声产生,在 声源 处减弱。如:摩托车的消声器、静止鸣笛、上课静止讲话。
(2)阻断噪声传播,在 传播途径 中减弱。如:高速公路的“隔音蛟龙”,道路两旁种植树。
(3)防止噪声进入人耳,在 人耳 处减弱。如:工厂工人戴防噪耳罩。
vt
声源
传播途径
人耳
核心突破点一 声音的特性
音乐会上,艺术家们用编钟、二胡和古筝等乐器演奏乐曲《春江花月夜》,听众能够分辨出不同乐器的声音,是根据声音的( C )
C
A.响度 B.音调
C.音色 D.速度
(波形图反映声音的特征)如图甲所示,这是两个大小不同、厚度相同的编钟,敲击时编钟发出的声音波形图如图乙所示,则小编钟的声音对应的是 B (选填“A”或“B”)波形图,由波形图判断,两个编钟发出的声音除了音调不相同, 响度 也不相同。
B
响度
二胡手在演奏时,手指按压琴弦的位置不断改变,目的是改变声音的 音调 。
小明在8个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水,制成了一个水瓶琴,如图所示。对着瓶口吹气,发出的声音是由瓶中 空气柱 振动产生的。依次吹每个瓶的瓶口,发出声音的音调不同,越靠近 左 (选填“左”或“右”)端音调越高。
音调
空气柱
左
核心方法 玻璃瓶中灌入不同高度的水,吹瓶口时,主要是瓶内空气柱振动发出声音,水越满,空气柱越短,发出声音音调越高;敲击瓶口时,主要是瓶身和水柱振动发出声音,水越满,水柱越长,瓶身和水柱发出声音音调越低。
核心突破点二 声音的利用与防止
声音的利用,主要是利用声音传递信息和能量;声音的防止,主要是防止噪声对人的影响。
如果通过声音,人们知道了某种情况,则利用了声音传递信息;如果通过声音,破坏了物体,则利用了声音传递能量。
防止噪声的途径:声源处、传播途径中和人耳处,分别是从声音的产生、声音的传播和声音的接收三个角度来考虑的。
随着科学技术和社会的发展,人们发明了一种特殊发声装置,该装置可以发出28000 Hz~40000 Hz的声音,发声功率约2000 W~4000 W,可以用来清洗碗具,这是利用了声音传递 能量 ,该声音属于 超声 (选填“超声”或“次声”)波。
能量
超声
A.用超声波电动牙刷刷牙
B.用超声波给金属工件探伤
C.用超声波清洗眼镜片
D.用超声波除去人体内的结石
(超声传递能量和信息)下列声音的应用原理与上述不相同的是( B )
B
教材图片 考查内容
(声音的传播条件)如图,在物理课上,同学们把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内,逐渐抽出玻璃罩中的空气,结果发现,闹钟的铃声越来越 小 了,这说明声音传播需要 介质
小
介质
教材图片 考查内容
(声音的产生)如图所示,将悬挂的乒乓球轻轻接触正在发声的音叉,观察到乒乓球被音叉多次弹开,声音消失,乒乓球便会停止运动。此现象表明声音是由物体 振动 产生的,如果实验过程中用不同的力敲击音叉,音叉振动发出的声音的 响度 (选填“音调”、“响度”或“音色”)不同
振动
响度
教材图片 考查内容
(音调)如图所示,将一把钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌边,拨动钢尺,听它振动发出的声音。改变钢尺伸出桌边的长度,再次用力拨动,使两次 振幅 大致相同,听到的声音 音调 不同
振幅
音调
教材图片 考查内容
(超声波的应用)运用声呐系统可以探测海洋深度,声呐在海面上向海底发射声波。该声波是 超声 波,如果经6 s接收到来自海底的回波信号,则该处的海深为 4500 m(海水中声速是1500 m/s),但是,声呐却不能用于测地球与月球的距离,这是因为 真空不能传声
超声
4500
真空不能传声
阅读短文,回答问题。
超声波指纹识别技术
传统指纹识别TouchID已成为智能手机的标配。随着超声波指纹识别技术SenseID的出现,屏下指纹的全面屏手机变得越来越普及。与传统指纹识别不同,超声波指纹识别技术是通过发射超声波扫描紧贴屏幕的指纹,并根据接收到的反射超声波分析得出指纹的信息,进行比对解锁。超声波是频率超过人类听觉上限的声波,具有较强的穿透能力,能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石和塑料等。此外,超声波扫描能够不受手指上可能存在的污物影响,例如汗水、护手霜和凝露等,从而提供一种更稳定、更精确的认证方法。
(1)超声波是指频率高于 20000 Hz的声音,人耳通常 不能 (选填“能”或“不能”)听到超声波。
(2)SenseID系统能置于手机内部,是因为超声波具有 较强的穿透能力 。
(3)SenseID系统利用了仿生学原理,它模仿了下列哪个选项的生物 A 。
A.蝙蝠 B.蜘蛛
C.青蛙 D.猫
20000
不能
较强的穿透能力
A
(4)某手机利用SenseID,从发出超声波到接收到指纹反射的超声波,用时8×10-6 s,可知SenseID系统到手机屏幕表面的距离为 3.6 mm。(超声波传播的速度取900 m/s,不计SenseID系统的大小)
(5)SenseID系统向手指上若干个位置发射超声波,检测到被手指反射的信号时所需的时间随位置的变化情况如图1所示,由图可知这些位置指纹的大致形状,图2选项最符合的是 A 。
3.6
A
声音的产生与传播(10年5考)
1.(2023·广东)用古琴弹奏名曲《高山流水》时,琴声是由琴弦的 振动 产生,经 空气 传播到聆听者耳中,演奏者不断拨动同一根琴弦,使其振幅越来越大,琴弦发出声音的响度变 大 。
振动
空气
大
【解析】 当演奏者用古琴弹奏名曲时,琴弦由于拨动而振动,发出声音,通过空气传播到聆听者耳中。声音的响度和发声体的振动幅度有关,振幅越大,响度越大;演奏者不断拨动同一根琴弦,使其振幅越来越大,琴弦发出声音的响度变大。
2.(2021·广东)如图,八个相同的玻璃瓶内装有高度不同的水,用筷子分别敲击瓶口,下列说法正确的是( B )
A.声音主要是由瓶内空气振动产生的
B.声音主要是由玻璃瓶振动产生的
C.a瓶的音调最低
D.d瓶的音调最低
B
【解析】 敲击瓶子时,声音是由玻璃瓶振动产生的,故A错误,B正确;从左往右,瓶内水的质量逐渐增大,从左往右敲击瓶子时,瓶子振动越来越慢(振动频率越来越低),所以声音的音调会变低,即a瓶的音调最高,h瓶的音调最低,故C、D错误。
3.(2021·广东)阅读下列短文,回答问题。
超声波测速
超声波是振动频率高于20000 Hz的声波,它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点,可用于测距、测速等。
测距是测速的基础,如图甲所示,超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号(下文简称信号),同时开始计时,信号传播过程中遇到汽车会被反射,测速仪接收到返回的信号停止计时,根据记录的时间及其与路程、速度的关系,可计算出汽车与测速仪之间的距离。图乙是信号传播过程的s-t图像,s表示信号与测速仪之间的距离,t表示信号传播的时间。
测速仪测量汽车速度的原理:测速仪向运动的汽车先后发射两次信号,根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间,由速度公式可得出汽车的平均速度。
测速仪在公路上对某跑车进行测速时,向匀速驶来的跑车发射两次信号,两次发射信号的时间间隔是1.0 s,第一次发射信号到接收用时0.6 s,第二次发射信号到接收用时0.3 s。经测速仪测定,该跑车超速,驾驶员将受到交警部门处罚。(超声波的速度取340 m/s)
(1)人耳 不能 (选填“能”或“不能”)听到超声波,超声波测速是利用了超声波的指向性好、能量集中、 反射能力强 等特点。
不能
反射能力强
(2)如图乙所示,若t0=0.4 s,则静止的汽车与测速仪之间的距离为 68 m。
(3)通过计算,在图丙中大致画出测速仪对该跑车发射的两次信号传播过程的s-t图像(t从第一次发射信号开始计时),跑车在两次遇到信号之间通过的路程为 51 m,跑车的速度大小为 60 m/s。
68
51
60
答案 如图所示:
【解析】 (1)人耳可听声的频率范围是20 Hz~20000 Hz,超声波是振动频率高于20000 Hz的声波,故人耳不能听到超声波;超声波具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点,可用于测距、测速等。(2)汽车遇到超声波信号的时间为t=t0=×0.4 s=0.2 s,汽车与测速仪之间的距离s=vt=0.2 s×340 m/s=68 m;(3)第一次超声波传播的距离s1=vt1=0.6 s×340 m/s=204 m,第二次超声波传播的距离s2=vt2=0.3 s×340 m/s=102 m。测速过程中,跑车通过的路程s车=0.5(s1-s2)=0.5×(204 m-102 m)=51 m,跑车行驶的时间t车=0.5(t1+t2)+t间-t1=0.5×(0.6 s+0.3 s)+1.0 s-0.6 s=0.85 s,跑车的速度v车===60 m/s。
声音特性的辨析(10年6考)
详见“核心突破点一”
4.(2020·广东)晚上,爸爸对小明说:“请把电视声音调小点,不要影响邻居休息。”这里“调小”的是声音的( C )
A.音色 B.音调 C.响度 D.速度
C
【解析】 人耳能感觉到的声音的强弱称为响度,当电视音响振动幅度大时,发出声音的响度也会很大,所以这里“调小”的是声音的响度。
5.(2018·广东)音乐会上,用小提琴演奏乐曲时,下列说法正确的是( C )
A.演奏前,调节小提琴的琴弦松紧可改变声音的响度
B.演奏时,用力拉小提琴的同一琴弦可提高声音的音调
C.小提琴演奏的乐曲通过空气传入听众的耳朵
D.小提琴的音色和二胡的音色相同
C
【解析】 演奏前,调节小提琴的琴弦松紧可改变琴弦振动的频率,即改变声音的音调,故A错误;演奏时,用力拉小提琴的同一琴弦,琴弦的振幅大,响度大,改变的是响度,故B错误;声音的传播需要介质,小提琴演奏的乐曲是通过空气传入听众的耳朵的,故C正确;小提琴和二胡是不同的乐器,发出声音的音色不同,故D错误。
声音的频率(10年2考)
6.(2017·广东)如图所示,下列说法正确的是( B )
A.人的听觉频率范围是85 Hz~1100 Hz
B.狗的听觉频率范围是15 Hz~50000 Hz
C.蝙蝠能听到次声波
D.大象能听到超声波
B
【解析】 由图可知,人耳能够听到的声音的频率范围是20 Hz~20000 Hz,故A错误;由图可知,狗的听觉频率范围是15 Hz~50000 Hz,故B正确;由图可知,蝙蝠的听觉范围为1000 Hz~120000 Hz,故蝙蝠听不到次声波,C错误;由图可知,大象的最高听觉频率为20000 Hz,故大象听不到超声波,D错误。
声现象综合(10年6考)
7.(2022·广东)下列关于声音的说法,不正确的是( D )
A.临街住宅安装双层玻璃可以减弱噪声
B.长期佩戴耳机开大音量听音乐可能损伤听力
C.北京天坛的回音壁利用了声音反射的原理
D.声呐通过次声波的回声定位探索海洋的秘密
D
【解析】 临街住宅安装双层玻璃可以在声音传播过程中减弱噪声,故A正确;长期佩戴耳机开大音量听音乐,增大声音的响度,可能损伤听力,故B正确;驰名中外的北京天坛里的回音壁有非常美妙的声音现象,它是我国古代建筑师利用声音的反射造成的音响效果,故C正确;声呐通过超声波的回声定位探索海洋的秘密,故D错误。
$$