2.2 音调（高效培优讲义）物理沪粤版2024八年级上册

本讲义聚焦初中物理“音调”这一核心概念，系统构建从声音高低的感知到频率决定音调的本质认知，通过波形图识别、实验探究与生活实例层层递进，形成“现象—规律—应用”的完整学习支架。 资料设计突出科学思维与科学探究融合，以“弦乐器音调影响因素”实验为例，引导学生运用控制变量法分析粗细、长短、松紧等变量，体现模型建构与科学推理能力培养。典例解析紧扣中考命题趋势，如超声波与次声波辨析题强化证据意识，跟踪训练设置真实情境（如贾湖骨笛、哨子发声）激发兴趣，既助力课堂高效教学，又便于课后自主查漏补缺，提升学生物理观念与问题解决能力。

第2节 音调 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 音调及波形图 1 题型2 超声波与次声波 3 题型3 探究弦乐器音调的影响因素 5 【能力培优练】 17 【链接中考】 24 【重难题型讲解】 题型1 音调及波形图 1． 音调 物理学中，声音的高低叫做音调。 频率：声源每秒振动的次数（单位：Hz）。 音调的决定因素：频率。频率高则音调高，频率低则音调低。 图示 探究过程 结论 将一把钢板尺压紧在桌面上，分别将钢板尺的不同长度伸出桌面边缘，用力波动钢板尺伸出桌面的部分，使其振动发声，听声音高低的变化，观察钢板尺振动快慢情况。 钢板尺伸出桌边的长度越长，钢尺振动得越慢，发声的音调越低。因而可知，物体振动得快，发声的音调就高；振动得慢，发声的音调就低。 用相同的力从左到右依次敲击瓶子，此时声源是瓶和水，观察瓶和水振动频率。 从左到右振动频率依次升高，音调逐渐升高。 从左到右依次往瓶口吹气，此时声源是空气柱，观察瓶内空气柱振动频率。 从左到右频率依次降低，音调逐渐降低。 【探究归纳】音调由发声体振动频率决定，振动频率越高，音调就越高，频率低则音调低。 2．波形图 低音调的波形比较稀疏 声音的频率较低 高音调的波形更密集 声音的频率较高 ★特别提醒 从波形稀密看音调：频率低，波形疏，音调低；频率高，波形密集，音调高。 “越密越高” 【典例1-1】如图所示，在7个相同的玻璃瓶中，装入不同高度的水，则（ ） A．敲打水最少的瓶发出的声音传播得最快 B．用嘴依次吹瓶口，水最多的瓶发出声音的音调最高 C．用筷子依次敲打瓶口，声音只是由瓶本身的振动产生 D．瓶周围不管有没有空气，瓶发出的声音都能直接传入人耳 【典例1-2】向题图甲所示的试管中吹气，声源是 ，其中试管 发出声音的音调最高。图乙所示的波形图中，音调最低的是图 。（均选填“A”、“B”或“C”） 跟踪训练1 回顾实验操作过程，将下列实验步骤补充完整：为了探究“声音的音调与发声体振动频率的关系”，同学们利用直尺，做了如下探究： (1)如图所示，将一把直尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动直尺，观察直尺振动的快慢，听它振动时发出的 ； (2) ，再次拨动直尺（直尺两次的 大致相同），听它振动发出的声音的音调，同时观察直尺振动的快慢； (3)仿照步骤（2）再做几次实验。由上述实验，得到的结论是： 。 跟踪训练2 如图所示为河南省贾湖遗址出土的“贾湖骨笛”，这是世界上发现年代最早、至今尚可演奏的乐器之一。在演奏时，骨笛是利用 振动而发声的。按住不同笛孔，骨笛会发出 （填声音的特性）不同的声音。 跟踪训练3 小刚制作了一个哨子：先在筷子上捆一些棉花，做成一个活塞；然后用水蘸湿棉花后插入两端开口的塑料管中，如图所示，当小刚用嘴吹塑料管的上端时，可以发出悦耳的哨声，关于该哨子的发声，下列说法正确的是（　　） A．哨声是塑料管振动而发出的声音 B．当向下拉活塞时，哨声的音调将变高 C．当向上推活塞时，哨声的音调将变高 D．吹哨时，上下推拉活塞的目的是改变哨声的传播速度 题型2 超声波与次声波 人能感知的声音频率有一定的范围。多数人能听到的频率范围大约在20Hz~20000Hz之间。 超声波：高于20000Hz的声波。 次声波：低于20Hz的声波。 人和动物听觉频率范围各不相同。地震、海啸、台风、火山喷发等一般会伴有次声波产生，很多动物都能听到。海豚、蝙蝠等能发出超声波。 ★特别提醒 1.超声波和次声波也是由物体振动产生的； 2.超声波和次声波的传播也需要介质，在真空中不能传播； 3.在相同条件下，超声波和次声波的传播速度与声音的传播速度相同。 【典例2-1】据下图分析，下列说法正确的是（　　） A．大象之间的“交谈”人都可以听见 B．静谧的夜晚我们身边的狗有时突然耳朵一竖并转动几下，这可能是狗听到了人听不见的声音 C．家人之间说悄悄话，身边的狗无动于衷，因为悄悄话狗听不见 D．因为大象的听觉频率和狗的发声频率没有重叠区，所以狗的叫声大象永远也听不见 【典例2-2】人耳听到声音的频率范围是20~20000Hz，甲昆虫翅膀4s振动了1200次；乙昆虫翅膀1min振动了600次。乙昆虫翅膀的振动频率为 ，人耳可听到 昆虫翅膀振动发出的声音。 跟踪训练1 如图所示，下列说法正确的是（　　） A．人的听觉频率范围是64~1300Hz B．狗的听觉频率范围是15~50000Hz C．蝙蝠能听到频率低于20Hz的声 D．大象能听到频率高于20000H的声 跟踪训练2 每年5月下旬至6月上旬，中国红河蝴蝶谷会出现上亿只蝴蝶，形成“蝶舞成诗，如叶纷飞”的奇观。但游客置身其中，却听不到群蝶飞舞之声，这是因为蝴蝶翅膀振动的（　　） A．振幅太小 B．振幅太大 C．频率太低 D．频率太高 跟踪训练3 当千年非遗“南音”遇上流行音乐，一首《百鸟归巢》惊艳春晚舞台。观众能够听到乐音，说明 可以传播声音，乐器发声时，振动的频率 20000Hz（选填“大于”“小于”或“等于”）。 题型3 探究弦乐器音调的影响因素 图示 探究过程 结论 根据控制变量法，用相同大小的力拨动琴弦，分别探究琴弦音调高低与琴弦的粗细、长短、松紧程度及材料的关系。具体操作如下： 1 保持琴弦的长短、松紧程度及材料相同，用大小相同的力分别拨动粗细不同的琴弦，观察琴弦的音调的变化； 2 保持琴弦的粗细、松紧程度及材料相同，用大小相同的力分别拨动长短不同的琴弦，观察琴弦的音调的变化； 3 保持琴弦的粗细、长短及材料相同，用大小相同的力分别拨动松紧程度不同的琴弦，观察琴弦的音调的变化； 4 保持琴弦的粗细、长短及松紧程度相同，用大小相同的力分别拨动材料不同的琴弦，观察琴弦的音调的变化。 琴弦音调高低与琴弦的粗细、长短、松紧程度及材料有关。材料相同时，弦越细、越紧、越短，音调越高。 【归纳总结】琴弦音调高低的影响因素有：琴弦的粗细、长短、松紧程度及材料。 【典例3-1】二胡始于唐朝，至今已有一千多年的历史，是我国传统弦乐器。在跨学科实践活动中，为使二胡发出声音的音调变高，可采取的方法是（ ） A．增加琴弦的长度 B．改用更粗的琴弦 C．将琴弦绷紧一些 D．增大拨弦的力度 【典例3-2】连州的同学积极开展家庭实验，通过做实验学物理。如图所示为北山中学八13班小馨同学用一把吉他做家庭实验，研究弦的音调与哪些因素有关。 (1)为了研究弦的音调与弦的粗细的关系。她控制弦的长度和 相同，用同样力度分别拨动最细的弦和最粗的弦， （选填“细”或“粗”）弦音调高。 (2)接着，小馨用手按住细弦的某位置，改变弦的长度，再用同样力度拨动细琴弦，这是为了研究弦的音调与弦的 的关系。得到的结论是，弦的音调与 有关。 (3)接着，小馨将最细的弦放松一点，用同样力度拨动最细的弦，发现这根弦在紧的时候比松的时候音调要 （选填“高”或“低”），这说明弦的音调与弦的 有关。 (4)整个实验过程，小馨都灵活应用了物理学 研究方法。 跟踪训练1 图示的二胡是一种中国传统拉弦乐器，有两根弦，始于唐朝，至今已有一千多年的历史。为使二胡发出声音的音调变高，可采取的办法是（ ） A．把琴弦绷紧些 B．增加琴弦的长度 C．改用更粗的琴弦 D．增大拨弦的力度 跟踪训练2 白居易《琵琶行》中对琵琶的技艺有详细的描述“大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私语，嘈嘈切切错杂弹，大珠小珠落玉盘”，琵琶在弹奏时，由于弦的 而发声，琴弦的粗细不同，弹奏时主要改变声音的 。 跟踪训练3 在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究、经过和同学们讨论，提出了以下猜想： 猜想1：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关； 猜想2：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关； 猜想3：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。 为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列9种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是他们借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。 (1)为了验证猜想1，应选用编号为 的三根琴弦进行实验； (2)为了验证猜想2，可选用编号为 的三根琴弦进行实验； (3)这个探究实验中，采用的研究方法是 。 (4)表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想3，必须知道该项内容，请填写所缺的材料规格 ； 编号 材料 长度/cm 横截面积/ A 铜 60 0.76 B 铜 60 0.89 C 铜 60 1.02 D 铜 80 0.76 E 铜 F 铜 100 0.76 G 钢 80 1.02 H 尼龙 80 1.02 I 尼龙 100 1.02 (5)随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还与琴弦的松紧程度有关，为了验证这一猜想，必须进行的操作是 ； 【能力培优练】 1．白居易的《琵琶行》中有如下描述：“转轴拨弦三两声，未成曲调先有情。“演奏琵琶时通过拨动琴弦，使其 发声；演出前旋转转轴的目的是调节琴声的 （选填响度、音调、音色）；若原琴弦发声如甲所示，将琴弦适当旋紧后用同样的力拨弦，声波的波形如 （选填甲、乙、丙）所示。 2． 小红做了个单弦琴，拨动左侧琴弦发现，向右移小木块，音调变低，说明音调与振动弦的 有关：保持小木块的位置不变，用一只手按压A点，另一只手拨动琴弦，所发出声音的音调会变 。 3．如图，在试管中加入少量水，对着试管口吹气， （选填“试管”“试管内水”或“试管内空气”）振动发出声音。若试管中的水量增大，则声音的音调将 （选填“变高”“变低”或“不变”），发出的声音通过 传入人耳。 4．雄蝉腹部的鸣管会不断振动发声，如图某种蝉1分钟鸣管振动了36000次，则蝉鸣叫的频率为 Hz，人耳 （选填“能”或“不能”）听到该种蝉鸣声，原因是 。 5．如图所示是探究“决定音调的因素”的实验情景，把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面，拨动钢尺，听它振动发出的声音。 (1)在实验时使钢尺每次振动的幅度大致相同，改变钢尺伸出桌面的长度，实验发现钢尺伸出桌面的长度越长，振动越慢，发出声音的音调越低，这说明音调的高低取决于 ； (2)当钢尺伸出桌面超过一定长度时，用力拨动钢尺，却听不到声音，这是由于 。 6．如图所示为形似蜂鸟的长喙天蛾，其翅膀每分钟振动高达4200次，则天蛾振翅的频率是 赫兹，人 （选填“能”或“不能”）听到其振翅的声音，因为人耳能听到的声音频率范围通常为 赫兹~20000赫兹。 7．在物理兴趣小组组织的活动中，小明利用橡皮筋等自制了简易“吉他”并用其弹奏校歌，弹奏时“吉他”发出的声音是由橡皮筋 产生的；小明在弹“吉他”时，手指按压粗细及松紧程度不同的橡皮筋是为了改变声音的 。 8．某研究小组利用一些长短、粗细和材料不同的琴弦，进行了探究“音调和哪些因素有关”的活动。他们选用的琴弦长度、材料在图中已标出（其中琴弦的直径关系：a=c=d<b ），并且每根琴弦固定的松紧程度一致。 (1)若研究音调的高低与琴弦长度的关系，应该控制琴弦的粗细、 和松紧程度相同，改变 ；应选择琴弦 （填“a” “b”“c”或“d”）； (2)若选择琴弦a和b，则是为了研究音调的高低与琴弦 的关系； (3)若某同学选择琴弦c和d进行研究，并推理得出：琴弦长度越长，振动越慢，音调就越低的结论。该同学在探究过程中存在 的问题； (4)他们还可以选择琴弦 （填“a”“b”“c”或“d”）研究音调的高低与琴弦材料的关系； (5)该研究主要采用的研究方法是 。 9．小组同学利用一些长短、粗细、材料不同的琴弦，进行探究“音调与哪些因素有关”的活动。他们选用的琴弦长度、粗细、材料在图（a）中已标出（其中琴弦a、c、d的粗细相同，琴弦b最粗；琴弦a、b、c的长度相同，琴弦d最短），并且每根琴弦固定在“音箱”上的松紧程度一致。 (1)若他们想研究“音调的高低与琴弦长度的关系”应选择琴弦 （选填“a”、“b”、“c”或“d”）； (2)为研究“琴弦音调高低与琴弦粗细的关系”，某同学选择琴弦b和c进行研究，此选择 （选填“可行”或“不可行”），原因是 ； (3)如图（b）所示，是声音输入到示波器上时显示振幅与时间关系的波形，其中声音音调相同的图是 。 10．如图所示是八个相同的玻璃瓶，瓶内装有高度不同的水，对着瓶口往瓶内吹气使其发声，下列说法正确的是（　　） A．声音主要是由瓶内空气振动产生的 B．声音主要是由水和玻璃瓶振动产生的 C．h瓶的音调最低 D．a瓶的音调最高 11．如图所示，在3个相同的玻璃瓶里都装有水，且水面高度不同。小李和小华两个同学分别采用了不同的方法使它们发出声音，其中小李用嘴贴着瓶口往里面吹气，而小华对瓶进行了敲击。根据所学的声学知识，回答下列问题： （1）小李使瓶产生的声音的声源是 （选填“空气柱”或“瓶和水柱”），发出的声音中音调最高的是 ，音调最低的是 （选填“甲”、“乙”或“丙”）。 （2）小华使瓶产生的声音的声源是 （选填“空气柱”或“瓶和水柱”），发出的声音中音调最高的是 ，音调最低的是 （选填“甲”、“乙”或“丙”）。 【链接中考】 1．（2024·上海）如下图所示的风铃有七根长短不同的小棍，物理王兴趣的同学在敲打小棍时，发现它们发出的声音不同，经研究可得：如表一所示是同一铁棍在不同长度L时敲击的振动频率f0。 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ L（cm） 5 10 15 20 25 F0（Hz） 700 500 400 300 200 （1）判断同一铁棍长度L与音调的关系，并说明理由 。 （2）要用这种材料做一个乐器，发出do re mi fa so laxi的音时，re的音小于500Hz，请你判断该乐器的长度 10cm（选填“大于”或“等于”或“小于”）。 2．（2024·内蒙古包头）如图，某款变频超声波驱蚊器能够发出不同频率的超声波，干扰蚊子的感觉和行为，达到驱蚊效果。关于驱蚊器发声的分析，下列说法错误的是（ ） A．驱蚊器发声体通过振动发出声音 B．驱蚊器发出的声音能够在空气中传播 C．驱蚊器发出的声音可以被人听到 D．调高驱蚊器振动频率，声音的音调变高 3．（2024·四川南充） “转轴拨弦三两声，未成曲调先有情”，这描写的是琵琶的声音，从诗文中可以看出琵琶声是由琴弦 产生，转轴可以改变琴弦的松紧度，进而改变声音的 （“音调”、“响度”和“音色”）。 4．（2024江苏盐城）在音乐会演奏前，双簧管乐手发出A音，其他乐手都要以这个A音为基准对其乐器进行校音，这是利用了A音的______。双簧管发出的声音通过______传到观众耳朵。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 音调 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 音调及波形图 1 题型2 超声波与次声波 3 题型3 探究弦乐器音调的影响因素 5 【能力培优练】 17 【链接中考】 24 【重难题型讲解】 题型1 音调及波形图 1． 音调 物理学中，声音的高低叫做音调。 频率：声源每秒振动的次数（单位：Hz）。 音调的决定因素：频率。频率高则音调高，频率低则音调低。 图示 探究过程 结论 将一把钢板尺压紧在桌面上，分别将钢板尺的不同长度伸出桌面边缘，用力波动钢板尺伸出桌面的部分，使其振动发声，听声音高低的变化，观察钢板尺振动快慢情况。 钢板尺伸出桌边的长度越长，钢尺振动得越慢，发声的音调越低。因而可知，物体振动得快，发声的音调就高；振动得慢，发声的音调就低。 用相同的力从左到右依次敲击瓶子，此时声源是瓶和水，观察瓶和水振动频率。 从左到右振动频率依次升高，音调逐渐升高。 从左到右依次往瓶口吹气，此时声源是空气柱，观察瓶内空气柱振动频率。 从左到右频率依次降低，音调逐渐降低。 【探究归纳】音调由发声体振动频率决定，振动频率越高，音调就越高，频率低则音调低。 2．波形图 低音调的波形比较稀疏 声音的频率较低 高音调的波形更密集 声音的频率较高 ★特别提醒 从波形稀密看音调：频率低，波形疏，音调低；频率高，波形密集，音调高。 “越密越高” 【典例1-1】如图所示，在7个相同的玻璃瓶中，装入不同高度的水，则（ ） A．敲打水最少的瓶发出的声音传播得最快 B．用嘴依次吹瓶口，水最多的瓶发出声音的音调最高 C．用筷子依次敲打瓶口，声音只是由瓶本身的振动产生 D．瓶周围不管有没有空气，瓶发出的声音都能直接传入人耳 【答案】B 【解析】A．声音传播的速度与介质的种类、温度有关，与水的多少无关，故A不符合题意； B．用嘴依次吹瓶口，空气柱振动发声，水最多的瓶，空气柱最短，振动频率最快，发出声音的音调最高，故B符合题意； C．用筷子依次敲打瓶口，声音由瓶本身和瓶中水一起振动产生，故C不符合题意； D．声音的传播需要介质，若瓶周围没有空气，瓶发出的声音不能直接传入人耳，故D不符合题意。 故选B。 【典例1-2】向题图甲所示的试管中吹气，声源是 ，其中试管 发出声音的音调最高。图乙所示的波形图中，音调最低的是图 。（均选填“A”、“B”或“C”） 【答案】试管中振动的空气柱 A A 【解析】[1]用嘴向试管中吹气时，声音是由试管内的空气柱振动发出的，所以声源是试管中振动的空气柱。 [2]空气柱的长度变短，振动频率变高，声音的音调变高，故A试管发出声音的音调最高。 [3]相同时间内，振动的次数越多，频率越大，从图乙中可知，A的振动次数最少，频率最低，故音调最低。 跟踪训练1 回顾实验操作过程，将下列实验步骤补充完整：为了探究“声音的音调与发声体振动频率的关系”，同学们利用直尺，做了如下探究： (1)如图所示，将一把直尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动直尺，观察直尺振动的快慢，听它振动时发出的 ； (2) ，再次拨动直尺（直尺两次的 大致相同），听它振动发出的声音的音调，同时观察直尺振动的快慢； (3)仿照步骤（2）再做几次实验。由上述实验，得到的结论是： 。 【答案】(1)音调 (2)改直尺伸出桌面的长度 振幅 (3)见详解 【解析】（1）音调的高低与振动的频率有关，拨动直尺，观察直尺振动的快慢，听它振动时发出的音调。 （2）[1][2]根据控制变量法，探究音调的高低与振动的频率的关系，应保持振幅相同，改变直尺伸出桌面的长度，观察直尺振动的快慢，听它振动时发出的音调。 （3）通过实验现象可知，当直尺伸出桌面越短，直尺振动的越快，振动频率越快，听到声音的音调越高，得到的结论是，发声体振动频率越高，音调越高。 跟踪训练2 如图所示为河南省贾湖遗址出土的“贾湖骨笛”，这是世界上发现年代最早、至今尚可演奏的乐器之一。在演奏时，骨笛是利用 振动而发声的。按住不同笛孔，骨笛会发出 （填声音的特性）不同的声音。 【答案】空气柱 音调 【解析】　声音由物体振动产生，吹奏的笛声是由于笛子中间的空气柱振动产生的。 按住不同的笛孔会改变振动空气柱的长短，则空气柱振动的频率不同，因此笛子发出的声音的音调不同。 跟踪训练3 小刚制作了一个哨子：先在筷子上捆一些棉花，做成一个活塞；然后用水蘸湿棉花后插入两端开口的塑料管中，如图所示，当小刚用嘴吹塑料管的上端时，可以发出悦耳的哨声，关于该哨子的发声，下列说法正确的是（　　） A．哨声是塑料管振动而发出的声音 B．当向下拉活塞时，哨声的音调将变高 C．当向上推活塞时，哨声的音调将变高 D．吹哨时，上下推拉活塞的目的是改变哨声的传播速度 【答案】C 【解析】A．哨声是由于哨子内空气柱的振动产生的，故A错误； B．当向下拉活塞时，空气柱变长，振动频率变小，哨声的音调将变低，故B错误； C．当向上拉活塞时，空气柱变短，振动频率变大，哨声的音调将变高，故C正确； D．吹哨时，上下推拉活塞改变的是空气柱的长度，从而改变声音的音调，故D错误。 故选C。 题型2 超声波与次声波 人能感知的声音频率有一定的范围。多数人能听到的频率范围大约在20Hz~20000Hz之间。 超声波：高于20000Hz的声波。 次声波：低于20Hz的声波。 人和动物听觉频率范围各不相同。地震、海啸、台风、火山喷发等一般会伴有次声波产生，很多动物都能听到。海豚、蝙蝠等能发出超声波。 ★特别提醒 1.超声波和次声波也是由物体振动产生的； 2.超声波和次声波的传播也需要介质，在真空中不能传播； 3.在相同条件下，超声波和次声波的传播速度与声音的传播速度相同。 【典例2-1】据下图分析，下列说法正确的是（　　） A．大象之间的“交谈”人都可以听见 B．静谧的夜晚我们身边的狗有时突然耳朵一竖并转动几下，这可能是狗听到了人听不见的声音 C．家人之间说悄悄话，身边的狗无动于衷，因为悄悄话狗听不见 D．因为大象的听觉频率和狗的发声频率没有重叠区，所以狗的叫声大象永远也听不见 【答案】B 【解析】A．大象发出的声音的频率范围有一部分不在人的听觉频率范围之内，故A错误； B．狗的听觉频率范围是 ，人的听觉频率范围是 ，因此狗能听到人听不见的声音，故B正确； C．人发声的频率范围是 ，狗的听觉频率范围是 ，人说悄悄话狗是能听见的，故C错误； D．大象的听觉频率范围是 ，而狗的发声频率范围是 ，因此大象是能够听到狗的叫声的，故D错误。 故选B。 【典例2-2】人耳听到声音的频率范围是20~20000Hz，甲昆虫翅膀4s振动了1200次；乙昆虫翅膀1min振动了600次。乙昆虫翅膀的振动频率为 ，人耳可听到 昆虫翅膀振动发出的声音。 【答案】10Hz 甲 【解析】甲昆虫翅膀4s振动了1200次，通过计算得出频率为 ，乙昆虫翅膀1min振动了600次，通过计算得出频率为 。 人耳听到声音的频率范围是20~20000Hz，只有甲昆虫翅膀振动频率在人类听觉范围内，所以人耳可听到甲昆虫翅膀振动发出的声音。 跟踪训练1 如图所示，下列说法正确的是（　　） A．人的听觉频率范围是64~1300Hz B．狗的听觉频率范围是15~50000Hz C．蝙蝠能听到频率低于20Hz的声 D．大象能听到频率高于20000H的声 【答案】B 【解析】A．人的听觉频率范围是20~20000Hz，故A错误； B．狗的听觉频率范围比较广，它的听觉频率范围是15~50000Hz，故B正确； C．蝙蝠的听觉频率范围是1000~120000Hz，低于20Hz的是次声波，所以蝙蝠是听不到次声波的，故C错误； D．大象的听觉频率范围是1~20000Hz，高于20000Hz的是超声波，所以大象听不到超声波，故D错误。 故选B 。 跟踪训练2 每年5月下旬至6月上旬，中国红河蝴蝶谷会出现上亿只蝴蝶，形成“蝶舞成诗，如叶纷飞”的奇观。但游客置身其中，却听不到群蝶飞舞之声，这是因为蝴蝶翅膀振动的（　　） A．振幅太小 B．振幅太大 C．频率太低 D．频率太高 【答案】C 【解析】人耳的听觉频率范围20Hz～20000Hz，蝴蝶飞行时，扇动翅膀的频率在5次/秒左右，低于20Hz，所以听不到蝴蝶飞行的声音，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 跟踪训练3 当千年非遗“南音”遇上流行音乐，一首《百鸟归巢》惊艳春晚舞台。观众能够听到乐音，说明 可以传播声音，乐器发声时，振动的频率 20000Hz（选填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】空气 小于 【解析】声音的传播需要介质，观众能够听到乐音是通过空气传播的。 乐器发声在人耳的听觉范围内，因此应小于20000Hz。 题型3 探究弦乐器音调的影响因素 图示 探究过程 结论 根据控制变量法，用相同大小的力拨动琴弦，分别探究琴弦音调高低与琴弦的粗细、长短、松紧程度及材料的关系。具体操作如下： 1 保持琴弦的长短、松紧程度及材料相同，用大小相同的力分别拨动粗细不同的琴弦，观察琴弦的音调的变化； 2 保持琴弦的粗细、松紧程度及材料相同，用大小相同的力分别拨动长短不同的琴弦，观察琴弦的音调的变化； 3 保持琴弦的粗细、长短及材料相同，用大小相同的力分别拨动松紧程度不同的琴弦，观察琴弦的音调的变化； 4 保持琴弦的粗细、长短及松紧程度相同，用大小相同的力分别拨动材料不同的琴弦，观察琴弦的音调的变化。 琴弦音调高低与琴弦的粗细、长短、松紧程度及材料有关。材料相同时，弦越细、越紧、越短，音调越高。 【归纳总结】琴弦音调高低的影响因素有：琴弦的粗细、长短、松紧程度及材料。 【典例3-1】二胡始于唐朝，至今已有一千多年的历史，是我国传统弦乐器。在跨学科实践活动中，为使二胡发出声音的音调变高，可采取的方法是（ ） A．增加琴弦的长度 B．改用更粗的琴弦 C．将琴弦绷紧一些 D．增大拨弦的力度 【答案】C 【解析】A．增加琴弦的长度，振动频率变低，则音调变低，故A不符合题意； B．改用更粗的琴弦，振动频率变低，则音调变低，故B不符合题意； C．将琴弦绷紧一些，振动频率变高，则音调变高，故C符合题意； D．增大拉弦的力度，振幅变大，则响度变大，音调不受影响，故D不符合题意。 故选C。 【典例3-2】连州的同学积极开展家庭实验，通过做实验学物理。如图所示为北山中学八13班小馨同学用一把吉他做家庭实验，研究弦的音调与哪些因素有关。 (1)为了研究弦的音调与弦的粗细的关系。她控制弦的长度和 相同，用同样力度分别拨动最细的弦和最粗的弦， （选填“细”或“粗”）弦音调高。 (2)接着，小馨用手按住细弦的某位置，改变弦的长度，再用同样力度拨动细琴弦，这是为了研究弦的音调与弦的 的关系。得到的结论是，弦的音调与 有关。 (3)接着，小馨将最细的弦放松一点，用同样力度拨动最细的弦，发现这根弦在紧的时候比松的时候音调要 （选填“高”或“低”），这说明弦的音调与弦的 有关。 (4)整个实验过程，小馨都灵活应用了物理学 研究方法。 【答案】(1)松紧程度 细 (2)长度 弦的长度 (3)高 松紧程度 (4)控制变量法 【解析（1）弦的音调与弦的松紧、粗细、长度、材料有关，根据控制变量法，材料一定时，研究弦的音调与弦的粗细的关系，应控制弦的长度和松紧相同，改变弦的粗细，越细的弦发出的音调越高。 （2）根据上述分析，研究弦的音调与弦的长度的关系，应控制弦的粗细和松紧相同，改变弦的长度，越短的弦发出的音调越高，得到结论：弦的音调与弦的长度有关。 （3）根据上述分析，研究弦的音调与弦的松紧的关系，应控制弦的粗细和长度相同，改变弦的松紧，越紧的弦发出的音调越高，得到结论：弦的音调与弦的松紧有关。 （4）整个实验过程，小馨都灵活应用了控制变量法。 跟踪训练1 图示的二胡是一种中国传统拉弦乐器，有两根弦，始于唐朝，至今已有一千多年的历史。为使二胡发出声音的音调变高，可采取的办法是（ ） A．把琴弦绷紧些 B．增加琴弦的长度 C．改用更粗的琴弦 D．增大拨弦的力度 【答案】A 【解析】A．当长度、粗细相同时，弦越紧音调越高，把琴弦绷紧些，可以使二胡发出声音的音调变高，故A符合题意； B．当粗细、松紧相同时，弦越短音调越高，增加琴弦的长度，会使二胡发出声音的音调变低，故B不符合题意； C．当长度、松紧相同时，弦越细音调越高，改用更粗的琴弦，会使二胡发出声音的音调变低，故C不符合题意； D．增大拨弦的力度，会增大二胡发出的声音的响度，不会改变音调，故D不符合题意。 故选A。 跟踪训练2 白居易《琵琶行》中对琵琶的技艺有详细的描述“大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私语，嘈嘈切切错杂弹，大珠小珠落玉盘”，琵琶在弹奏时，由于弦的 而发声，琴弦的粗细不同，弹奏时主要改变声音的 。 【答案】振动 音调 【解析】声音是由物体的振动产生的，琵琶在弹奏时，由于弦的振动而发声。 琴弦的粗细不同，弹奏时琴弦的振动频率不同，因此主要改变声音的音调。 跟踪训练3 在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究、经过和同学们讨论，提出了以下猜想： 猜想1：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关； 猜想2：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关； 猜想3：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。 为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列9种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是他们借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。 (1)为了验证猜想1，应选用编号为 的三根琴弦进行实验； (2)为了验证猜想2，可选用编号为 的三根琴弦进行实验； (3)这个探究实验中，采用的研究方法是 。 (4)表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想3，必须知道该项内容，请填写所缺的材料规格 ； 编号 材料 长度/cm 横截面积/ A 铜 60 0.76 B 铜 60 0.89 C 铜 60 1.02 D 铜 80 0.76 E 铜 F 铜 100 0.76 G 钢 80 1.02 H 尼龙 80 1.02 I 尼龙 100 1.02 (5)随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还与琴弦的松紧程度有关，为了验证这一猜想，必须进行的操作是 ； 【答案】(1)A、B、C (2)A、D、F (3)控制变量法 (4)80，1.02 (5)使用同一个琴弦，改变琴弦的松紧程度进行实验探究 【解析】（1）要探究音调高低与琴弦的横截面积的关系，需要选用长度和材料相同，横截面积不同的A、B、C三根琴弦进行实验。 （2）要探究音调高低与琴弦的长度的关系，需要选用材料和横截面积相同，长度不同的A、D、F三根琴弦进行实验。 （3）本实验中影响琴弦音调高低的因素有多个，故采用控制变量法进行探究。 （4）要验证猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关，需控制琴弦的横截面积和琴弦的长短不变。应选择横截面积和长度都相同，而材料不同的琴弦E、G、H进行研究，长度都是80cm，横截面积都是1.02mm2。 （5）要验证琴弦发出声音的音调高低是否与琴弦的松紧程度有关，需保持材料、横截面积和琴弦的长短不变。所以需要使用同一个琴弦，改变琴弦的松紧程度进行实验探究。 【能力培优练】 1．白居易的《琵琶行》中有如下描述：“转轴拨弦三两声，未成曲调先有情。“演奏琵琶时通过拨动琴弦，使其 发声；演出前旋转转轴的目的是调节琴声的 （选填响度、音调、音色）；若原琴弦发声如甲所示，将琴弦适当旋紧后用同样的力拨弦，声波的波形如 （选填甲、乙、丙）所示。 【答案】振动 音调 丙 【解析】声音是由物体振动产生，“演奏琵琶时通过拨动琴弦，使其振动发声。 演出前旋转转轴，可以改变琴弦振动的快慢，目的是调节琴声的音调。 若原琴弦发声如甲所示，将琴弦适当旋紧后用同样的力拨弦，声音的音色不变，声音的振幅不变，声音的振动频率变快，则声波的波形如丙所示。 2． 小红做了个单弦琴，拨动左侧琴弦发现，向右移小木块，音调变低，说明音调与振动弦的 有关：保持小木块的位置不变，用一只手按压A点，另一只手拨动琴弦，所发出声音的音调会变 。 【答案】长度 高 【解析】向右移动小木块，琴弦的长度变长，拨动琴弦，琴弦振动的频率变低，声音的音调变低，说明音调与振动的弦的长度有关。 保持小木块的位置不变，她用一只手按压A点，则振动部分琴弦的长度变短，琴弦振动的频率变高，声音的音调变高，所以另一只手拨动琴弦，所发出声音的音调会变高。 3．如图，在试管中加入少量水，对着试管口吹气， （选填“试管”“试管内水”或“试管内空气”）振动发出声音。若试管中的水量增大，则声音的音调将 （选填“变高”“变低”或“不变”），发出的声音通过 传入人耳。 【答案】试管内空气 变高 空气 【解析】对着试管口吹气，试管里空气柱振动发声，此过程中的发声体是试管内空气柱。 若试管中的水量增大，空气柱长度变短，振动频率变快，而频率决定音调，频率越快，音调越高，所以声音的音调将变高。 声音的传播需要介质，在日常生活中，发出的声音是通过空气传入人耳的。 4．雄蝉腹部的鸣管会不断振动发声，如图某种蝉1分钟鸣管振动了36000次，则蝉鸣叫的频率为 Hz，人耳 （选填“能”或“不能”）听到该种蝉鸣声，原因是 。 【答案】600 能 人耳听觉频率范围为20~20000Hz 【解析】蝉1分钟鸣管振动了36000次，则蝉鸣叫的频率 人耳的听觉频率范围是20~20000Hz，该种蝉鸣声的频率在此范围内，所以人耳能听到该种蝉鸣声。 5．如图所示是探究“决定音调的因素”的实验情景，把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面，拨动钢尺，听它振动发出的声音。 (1)在实验时使钢尺每次振动的幅度大致相同，改变钢尺伸出桌面的长度，实验发现钢尺伸出桌面的长度越长，振动越慢，发出声音的音调越低，这说明音调的高低取决于 ； (2)当钢尺伸出桌面超过一定长度时，用力拨动钢尺，却听不到声音，这是由于 。 【答案】(1)振动快慢 (2)见解析 【解析】（1）钢尺伸出桌面的长度越长，振动越慢，音调越低，说明振动快慢不同，音调不同，所以音调的高低取决于振动的快慢。 （2）钢尺伸出桌面超过一定长度时，用力拨动钢尺，却听不到声音，这是因为听的听觉有一定的频率范围，钢尺振动的频率太慢，产生的声音频率低于可听声的频率。 6．如图所示为形似蜂鸟的长喙天蛾，其翅膀每分钟振动高达4200次，则天蛾振翅的频率是 赫兹，人 （选填“能”或“不能”）听到其振翅的声音，因为人耳能听到的声音频率范围通常为 赫兹~20000赫兹。 【答案】70 能 20 【解析】长喙天蛾的翅膀每分钟振动高达4200次，则其翅膀每秒振动70次，所以天蛾振翅频率为70Hz。而人耳能听到的声音频率范围通常为20赫兹~20000赫兹，因此人能听到其振翅的声音。 7．在物理兴趣小组组织的活动中，小明利用橡皮筋等自制了简易“吉他”并用其弹奏校歌，弹奏时“吉他”发出的声音是由橡皮筋 产生的；小明在弹“吉他”时，手指按压粗细及松紧程度不同的橡皮筋是为了改变声音的 。 【答案】振动 音调 【解析】声音是由物体的振动产生的，因此弹奏时“吉他”发出的声音是由橡皮筋振动产生的。 音调与发声体的振动频率有关，橡皮筋的松紧程度不同，振动频率不同，则音调不同，所以这样做的目的是为了改变声音的音调。 8．某研究小组利用一些长短、粗细和材料不同的琴弦，进行了探究“音调和哪些因素有关”的活动。他们选用的琴弦长度、材料在图中已标出（其中琴弦的直径关系：a=c=d<b ），并且每根琴弦固定的松紧程度一致。 (1)若研究音调的高低与琴弦长度的关系，应该控制琴弦的粗细、 和松紧程度相同，改变 ；应选择琴弦 （填“a” “b”“c”或“d”）； (2)若选择琴弦a和b，则是为了研究音调的高低与琴弦 的关系； (3)若某同学选择琴弦c和d进行研究，并推理得出：琴弦长度越长，振动越慢，音调就越低的结论。该同学在探究过程中存在 的问题； (4)他们还可以选择琴弦 （填“a”“b”“c”或“d”）研究音调的高低与琴弦材料的关系； (5)该研究主要采用的研究方法是 。 【答案】(1) 材料 长度 a、d (2)粗细 (3)见详解 (4)a、c (5)控制变量法 【解析】（1）根据控制变量法，若研究音调的高低与琴弦长度的关系，除了长度不同，其它因素都应相同，故应该控制琴弦的粗细、材料和松紧程度相同，改变长度；应选择琴弦a、d。 （2）若选择琴弦a和b，琴弦的长度、材料和松紧程度相同，粗细不同，根据控制变量法，是为了研究音调的高低与琴弦粗细的关系。 （3）琴弦c和d长度和材料均不同，根据控制变量法，不能研究音调的高低与长度的关系。故该同学在探究过程中存在的问题是没有保持材料相同。 （4）研究音调的高低与琴弦材料的关系，根据控制变量法，琴弦的长度、粗细和松紧程度相同，材料不同，故应选择琴弦a、c。 （5）影响琴弦音调的因素有多个，当探究其中一个因素，其它因素必须相同，这种方法为控制变量法。 9．小组同学利用一些长短、粗细、材料不同的琴弦，进行探究“音调与哪些因素有关”的活动。他们选用的琴弦长度、粗细、材料在图（a）中已标出（其中琴弦a、c、d的粗细相同，琴弦b最粗；琴弦a、b、c的长度相同，琴弦d最短），并且每根琴弦固定在“音箱”上的松紧程度一致。 (1)若他们想研究“音调的高低与琴弦长度的关系”应选择琴弦 （选填“a”、“b”、“c”或“d”）； (2)为研究“琴弦音调高低与琴弦粗细的关系”，某同学选择琴弦b和c进行研究，此选择 （选填“可行”或“不可行”），原因是 ； (3)如图（b）所示，是声音输入到示波器上时显示振幅与时间关系的波形，其中声音音调相同的图是 。 【答案】(1)a、d (2)不可行 没有控制琴弦的材料相同 (3)甲、乙 【解析】（1）研究音调高低和琴弦长度的关系，保持琴弦的材料和粗细相同、改变长度，由图（a）和题意可知，应选择琴弦a和d。 （2）b和c的长度相同，材料不同，粗细不同，没有控制材料相同，不能探究音调高低跟琴弦粗细的关系。 （3）图b：对比甲、乙可知，波峰和波谷的个数都相同，说明振动快慢（频率）相同，故甲、乙声音的音调相同。 10．如图所示是八个相同的玻璃瓶，瓶内装有高度不同的水，对着瓶口往瓶内吹气使其发声，下列说法正确的是（　　） A．声音主要是由瓶内空气振动产生的 B．声音主要是由水和玻璃瓶振动产生的 C．h瓶的音调最低 D．a瓶的音调最高 【答案】A 【解析】AB．对着瓶口往瓶内吹气时，声音是由瓶内空气振动产生的，故A正确，B错误； CD．从左往右瓶内水的质量逐渐增多，从左往右对着瓶口往瓶内吹气时，瓶内空气振动越来越快（即振动频率越来越高），所以声音的音调会变高，即a瓶的音调最低，h瓶的音调最高，故CD错误。 故选A。 11．如图所示，在3个相同的玻璃瓶里都装有水，且水面高度不同。小李和小华两个同学分别采用了不同的方法使它们发出声音，其中小李用嘴贴着瓶口往里面吹气，而小华对瓶进行了敲击。根据所学的声学知识，回答下列问题： （1）小李使瓶产生的声音的声源是 （选填“空气柱”或“瓶和水柱”），发出的声音中音调最高的是 ，音调最低的是 （选填“甲”、“乙”或“丙”）。 （2）小华使瓶产生的声音的声源是 （选填“空气柱”或“瓶和水柱”），发出的声音中音调最高的是 ，音调最低的是 （选填“甲”、“乙”或“丙”）。 【答案】空气柱 甲 丙 瓶和水柱 丙 甲 【解析】（1）小李用嘴贴着瓶口往里面吹气，瓶中的空气柱振动，发出了声音。 甲瓶中水量最多，空气柱最短，振动最快，发出声音的音调最高。 丙瓶中水量最少，空气柱最长，振动最慢，发出声音的音调最低。 （2）小华对瓶进行了敲击，瓶和水柱振动发出声音。 丙瓶中水量最少，瓶子最轻，敲击时振动最快，发出声音的音调最高。 甲瓶中水量最多，瓶子最重，敲击时振动最慢，发出声音的音调最低。 【链接中考】 1．（2024·上海）如下图所示的风铃有七根长短不同的小棍，物理王兴趣的同学在敲打小棍时，发现它们发出的声音不同，经研究可得：如表一所示是同一铁棍在不同长度L时敲击的振动频率f0。 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ L（cm） 5 10 15 20 25 F0（Hz） 700 500 400 300 200 （1）判断同一铁棍长度L与音调的关系，并说明理由 。 （2）要用这种材料做一个乐器，发出do re mi fa so laxi的音时，re的音小于500Hz，请你判断该乐器的长度 10cm（选填“大于”或“等于”或“小于”）。 【答案】L越长音调越低（频率随长度增加而减小，频率小即音调低） 大于 【解析】（1）由表格数据可知，当铁棒的长度越长时，振动的频率越低，音调越低；当铁棒的长度越短时，振动的频率越高，音调越高。 （2）由表格数据可知，当铁棒的长度为10cm时，振动的频率为500Hz，当铁棒的长度小于10cm时，振动的频率大于500Hz，音调高于re；当铁棒的长度大于10cm时，振动的频率小于500Hz，音调低于re；所以，要用这种材料做一个乐器，发出do re mi fa so la xi的音时，re的音小于500Hz，该乐器的长度应大于10cm。 2．（2024·内蒙古包头）如图，某款变频超声波驱蚊器能够发出不同频率的超声波，干扰蚊子的感觉和行为，达到驱蚊效果。关于驱蚊器发声的分析，下列说法错误的是（ ） A．驱蚊器发声体通过振动发出声音 B．驱蚊器发出的声音能够在空气中传播 C．驱蚊器发出的声音可以被人听到 D．调高驱蚊器振动频率，声音的音调变高 【答案】C 【解析】A．声音是由物体振动产生的，驱蚊器发声体通过振动发出声音，故A正确，不符合题意； B．声音的传播需要介质，驱蚊器发出的声音能够在空气中传播，故B正确，不符合题意； C．驱蚊器能够发出不同频率的超声波，而超声波不在人的听觉范围之内，故C错误，符合题意； D．声音的音调决定于振动的频率。调高驱蚊器振动频率，声音的音调变高，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．（2024·四川南充） “转轴拨弦三两声，未成曲调先有情”，这描写的是琵琶的声音，从诗文中可以看出琵琶声是由琴弦 产生，转轴可以改变琴弦的松紧度，进而改变声音的 （“音调”、“响度”和“音色”）。 【答案】振动 音调 【解析】由于一切声音都是由声源振动产生的，所以琵琶声是由琴弦的振动产生的。 转轴可以改变琴弦的松紧度，则琴弦振动的快慢不同，即振动频率改变了，故发出声音的音调不同。 4．（2024江苏盐城）在音乐会演奏前，双簧管乐手发出A音，其他乐手都要以这个A音为基准对其乐器进行校音，这是利用了A音的______。双簧管发出的声音通过______传到观众耳朵。 【答案】音调 空气 【解析】音调是指声音的高低，它和物体振动频率有关；频率越高，音调越高；频率越低，音调越低；在音乐会演奏前，乐队总是按照音乐会的音高调音，所以双簧管乐手发出A音，其他乐手都要以这个A音为基准对其乐器进行校音，这是利用了A音的音调。 声音的传播需要介质，声音可以在固体、液体、气体中传播，双簧管发出的声音通过空气传到观众耳朵。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $