内容正文:
第一章 声现象
课时1.1 声音是什么
1. 知识声音是由物体的振动发生的;
2. 知道声音的传播需要介质,声音在不同的介质中传播速度不同;
3. 知道声音在空气中的传播速度,掌握利用声速的简答计算;
4. 知道回声现象,掌握回声测距。
题型汇总:声音的产生、声音的传播条件、声速、声音在不同介质中的传播速度、声速的大小跟介质温度的关系、回声。
· 声音的产生
(1) 实验: 转换(或放大)法探究声音是由物体振动产生的
转换法:在物理学中,对于一些看不见、摸不着的东西或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究方法称为转换法。
(2) 产生:声音是由物体振动产生的;
(3) 声源:正在发声的物体;
(4) 一切发声的物体都在振动,振动停止,发声停止。
· 声音的传播
(1) 实验: 理想实验法探究真空不能传声
1. 理想实验法是以大量可靠的事实为基础,通过真实的实验和合理的推理得出结论,深刻地揭示出物理规律的本质,是物理学研究问题的一种重要的思想方法。
2. 在“探究真空不能传声”实验中,实验现象是:随着罩内空气不断被抽出,听到的铃声越来越弱,由此可推理得出真空不能传声。
结论:空气可以传播声音,真空不能传声。
3. 在实验中,最后还是能听到声音,主要原因是抽气机很难将玻璃罩内抽成真空状态,以及闹铃与罩内固体接触造成的固体传声。
4. “理想实验”虽然也叫做“实验”,但它同真实的科学实验是有区别的,真实的科学实验是一种实践的活动,而“理想实验”则是一种思维的活动,是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。
(2) 声波:声音以波的形式传播。
(3) 介质:声音传播需要介质,声音可以在固体、液体和气体中传播,但不能在真空中传播。月球上面对面也不能交谈,是因为月球上面为真空。在月球上用无线电设备才能交谈。
(4) 人耳感知声音的途径:空气传声和骨传声。
· 声速
(1) 定义:声音传播的快慢,它的大小等于声音在每秒内传播的距离。
(2) 影响声速的因素:声速的大小跟介质的种类和温度有关,一般情况下,v固 > v液 > v气,是指绝大多数固体中的声速大于液体中的声速,液体中的声速大于气体中的声速。
· 回声
(1) 定义:声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来就形成了回声;
(2) 回声测距:声源到障碍物的距离等于声音传播路程的,即。
(3) 区分回声与原声的条件:人耳分清原声与回声的时间间隔大于0.1s,或人到障碍物的距离至少是17m。而当回声和原声间隔小于0.1s时,回声和原声混合在一起,此时,人们不能区分出回声和原声,但是会感觉声音更响亮,起到原声加强的效果。音乐厅、大会堂等就利用了这一原理,使声音更洪亮。
声音的产生
例 以下活动中,用来探究声音产生原因的是 ( A )
变式1 如图,将正在发出声音的音叉放入水中,能观察到音叉周围溅起许多水花,这说明 ( A )
A.发出声音的音叉在振动 B.超声波具有能量
C.声音从空气传入水中响度会变大 D.声音从空气传入水中速度会变小
变式2 将鼓响的鼓面用手一按,响声立即就消失了,下列原因中正确的是 ( B )
A.声波传到鼓内去了 B.鼓面停止了振动
C.鼓的振动变快了 D.以上说法都不对
变式3 如图所示,将正在发声的音叉放入水中,能观察到音叉周围溅起许多水花。关于这个实验下列说法中正确的是 ( C )
A.将音叉放入水中的目的是证明液体能够发声
B.将音叉放入水中的目的是证明液体传声更快
C.将音叉放入水中的目的是证明发声的音叉在振动
D.人耳听到的音叉声音越来越小,是声音的音调在不断降低
变式4 “十聋九哑”讲的是先天听不见声音的人一般不会说话,这是因为( D )
A.没有声带 B.没有说话的能力 C.不能发声 D.没有学会说话
变式5 如图所示,用正在发声的音叉轻触系在悬线下的轻质小球:
(1)我们看到的现象是 。
(2)此现象说明 。
(3)轻质小球的作用是 。
(4)本实验的探究方法是 。
答 (1)小球被多次弹开 (2)音叉发声时在振动 (3)将音叉的振动放大 (4)转换法
变式6 如图所示,将点燃的蜡烛放在发声喇叭前方,可以看到烛焰随着声音晃动,喇叭的纸盆由于 产生声音,声音通过 传播到烛焰处,烛焰晃动说明声音具有 。
答:振动 空气 能量
➥考点1 声音的传播
例 城市山林——镇江,随处可闻鸟鸣声。鸟的发声器官由于 发出声音,声音通过 传入人耳。
答:振动、空气(或气体或介质)
变式1 如图所示,小明将衣架悬挂在细绳中间,把细绳两端绕在两手食指上。伸直手臂,敲打衣架,听到了声音,通过敲打,衣服架 发声。用绕有细绳的食指堵住双耳,敲打衣架, (能/不能)听到声音,说明了: 。
答:振动;能;固体能传播声音
变式2 如图所示,将正在发声的手机悬挂在广口瓶内,再抽出瓶内的空气。正在发声的手机 (填“振动”或“不振动”),抽气过程中,听到的声音响度 ,由此现象推理出真空 。
答 振动 变小 不能传声
变式3 如图所示,小徐与小刚用细棉线连接了两个纸杯,制成了一个“土电话”。
(1)他们用“土电话”能实现10m间的通话,这表明固体能够传声,并且 (选填“气体”或“固体”)传声效果较好;
(2)相距同样远,讲话者以同样的响度讲话,如果改用细金属丝连接土电话,则听到的声音就大些。这一实验现象表明 ;
(3)如果在用土电话时,另一个同学用手捏住线上的某一部分,则听的一方就听不到声音了,这是由于捏住了线,使线停止了 ;
(4)如果在用土电话时,线没有拉直而处于松驰状态,则听的一方通过棉线 (选填“能”或“不能”)听到对方的讲话声。
答: 固体 金属传声效果比绵线更好 振动 不能
变式4 小华学了有关声音的知识后,对材料的隔音性能很感兴趣,于是他设计了如下实验进行探究。实验步骤如下:
① 先搜集各种材料,如衣服、报纸、平装书、塑料袋、袜子;发声体:音叉、闹钟;
材料
衣服
报纸
平装书
塑料袋
袜子
听不见钟声的距离/m
2.1
2.8
3.7
5.2
1.2
② 把 (填“音叉”或“闹钟”)放到一个盒子里,将衣服盖在上方,然后 ,记下此时人离盒子的距离;
③ 依次将各种材料盖在闹钟上方重复以上实验,得到如表的数据;
(1)小华设计的实验利用了离声源越远,听到的声音响度越 (填“大”或“小”)的原理;
(2)根据实验数据,待测材料隔音性能最好的是: ;
(3)根据小华的实验结果,你认为 (填“蓬松多孔”或“平整光滑”)的材料隔声效果好。
答: 闹钟; 远离盒子直到听不见嘀嗒声; 小; 袜子; 蓬松多孔;
➥考点2 声速
例 关于声音的产生和传播,下列说法正确的是 ( B )
A.只要物体振动,我们就一定能听到声音
B.正在发声的物体一定在振动
C.声音可以在空气中传播,但不能在固体中传播
D.声音在真空中传播的速度是340m/s
变式1 学习了声音的产生和传播后,小明同学做了以下小结。请你在横线上为小明填上空缺。
(1)悠扬的笛声是 振动产生的。
(2)声音在水中的传播速度 (填“大于”、“等于”或“小于”)在空气中的传播速度。
(3)在月球上,声音不能传播的原因是 。
答:(1)空气柱;(2)大于;(3)声音的传播需要介质。
变式2 已知声音在铁、水、空气中传播速度为5200米每秒、1500米每秒、340米每秒,人耳能分辨前后两次声音的时间间隔大于0.1秒。有一段长1000米的铁管装满水。将你的耳朵贴在装满水的铁管一端,请人在另一端敲击一下,你能听到的敲击声的次数是 ( C )
A.1次 B.2次 C.3次 D.4次
变式3 小明将耳朵贴在长铁管的一端,小刚敲一下铁管的另一端,小明听到了两个敲打的声音。关于该现象说法错误的是 ( B )
A.小明听到的二次声音间隔大于0.1s B.小明听到的第二次声音是回声
C.铁管要足够长才能听到两次声音 D.声波在不同介质中传播速度不同
变式4 小明假期旅游时发现一处深井,边上有“井深危险”的警示标志。他让一石头自由落向井底,用秒表测出“从石头离开手到听到石头击打水面的声音所需的时间”为0.4s,声音的传播速度是340m/s,石头下落的平均速度小于声音速度,则下列说法正确的是( C )
A.井的深度为136m B.井的深度为68m
C.井的深度小于68m D.井的深度大于68m
变式5 是一款功能强大的物理实验手机软件,其中的功能能够自动记录下所接收到的两次响声之间的时间间隔:当手机接收到第一次响声时便自动计时,当再次接收到响声时计时自动停止(类似于使用秒表时的启动和停止),由于对声音的响应非常灵敏,计时可精确到。
甲、乙两人使用手机在空旷安静的广场上测量声音的传播速度。他们分别站于间距测量值为的、两处,打开手机软件做好计时准备。甲先在手机边击掌一次,乙听到击掌声之后,也在手机边击掌一次。查看甲、乙两手机均有效记录下了两次掌声的时间间隔,分别为、。
(1)若已知空气中的声速为,内声音的传播距离为 m;
(2)本实验中两手机所记录的时间大小关系是 ;
(3)测得空气中声音的传播速度 。(用、、表示)
答: 0.34
➥考点3 回声测距
例 在飞机失事搜寻过程中,各国舰船在定位和测量海深时都要用到超声测位仪(如图所示),它是利用声波可以在 中传播来工作的。若海水的深度是6.75 km,声波在海水中的速度是1 500 m/s,则需经过 秒才能接收到信号。
答: 液体(海水) 9
变式1 一艘科考船在经过A、B、C、D、E 五个位置时,向海底定向发射超声波,测得回收信号的时间分别为0.20 s、0.14 s、0.18 s、0.15 s和0.20 s,根据时间,就可以绘出海底的大致形状,大致形状如图中的 ( D )
变式2 Phyphox是一款功能强大的物理实验手机软件,其中的Acoustic Stopwatch功能能够自动记录下所接收到的两次响声之间的时间间隔:当手机接收到第一次响声时便自动计时,当再次接收到响声时计时自动停止(类似于使用秒表时的启动和停止),由于对声音的响应非常灵敏,计时可精确到0.001 s。甲、乙两人使用手机在空旷安静的广场上测量声音的传播速度。他们分别站于间距测量值为s的A、B两处,打开手机软件做好计时准备。甲先在手机边击掌一次,乙听到击掌声之后,也在手机边击掌一次。查看甲、乙两手机均有效记录下了两次掌声的时间间隔,分别为t甲、t乙。
(1)若已知空气中的声速为340 m/s,0.001 s内声音的传播距离为 m;
(2)本实验中两手机所记录的时间大小关系是t甲 t乙(>/=/<);
(3)测得空气中声音的传播速度v声= 。(用s、t甲、t乙表示)
答: (1)0.34 (2)> (3)
变式3 液体中的声速与温度有关,关系式为vt=v0+a(t-t0),其中vt表示温度为t时的声速,t0为表格中指出的温度,v0表示温度为t0时的声速,a为温度系数。
序号
液体
t0(℃)
v0(m·s-1)
a(m·s-1·℃-1)
1
水
25
1 500
2.5
2
甘油
20
1 923
-1.8
3
水银
20
1 452
-0.46
4
酒精
20
1 180
-3.6
(1) 根据资料和表可知,声音在水中的传播速度的大小与温度的变化的关系是:随着温度逐渐升高,声音在水中的传播速度 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2) 如图所示,是酒精、水和水银中声速随温度变化图象,其中 (选填“a”“b”或“c”)表示酒精中声速的规律。
(3) 用回声可以帮助船只测量水深,因此在考察船上都装有声呐。某次测量时水温为15 ℃,声呐发出声音2 s后接收到了回声,这里的水深为多少?
答: (1)变大 (2)c (3)1 475 m
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