第09讲 制作隔音房间模型（暑假培优·预习讲义）新八年级物理新教材人教版

第09讲 跨学科实践：制作隔音房间模型（培优讲义） 课标要点 1.了解噪声的控制途径，理解隔音降噪核心原理。 2.知道不同材料的隔音性能差异，掌握控制变量法在隔音实验中的应用。 3.能运用声现象知识设计、制作隔音房间模型，解释生活中的隔音现象。 4.通过实验探究，掌握材料隔音性能的定性与定量测试方法。 5.通过跨学科融合，理解物理与建筑学、材料学的关联。 6.通过模型设计、制作与优化，提升动手实践与创新思维能力。 1.原理锚定：立足噪声传播三途径，明确隔音核心是在传播过程中削弱声波。 2.变量控制：探究材料性能时，固定声源、距离、材料厚度等条件，仅改变材料种类，用 “听声距离法” 定性对比隔音效果。 3.分层建模：按 “主体框架→功能隔音 / 吸音层→缝隙密封” 层级制作模型。 4.分级测试：以听声距离做定性判断，用分贝仪测声强差做定量评估，多次测量减小误差。 5.跨科融合：结合建筑声学结构、材料密度与孔隙规律，参考真实隔音方案拓展设计思路。 方法指导 考点01 隔音的基本原理 1．噪声控制的三个途径 （1）在声源处减弱：改变声源振动，降低发声强度。 （2）在传播过程中减弱：利用隔声、吸声材料阻挡或吸收声音，是隔音房间的核心原理。 （3）在人耳处减弱：佩戴护耳装置。 2．隔音与吸声的区别 （1）隔音：利用致密材料阻挡声音传播，依靠材料的质量、厚度反射声波，如砖墙、钢板。 （2）吸声：利用多孔材料吸收声能，将声能转化为内能，如海绵、泡沫、岩棉。 3．影响隔音效果的因素：材料密度、材料厚度、结构层数、密封程度。 【深化点拨】 1．隔音原理的理解 （1）声音的传播需要介质，隔音的本质是通过材料阻碍声波的传递，削弱传播过程中的声能。 （2）对于同一种材料，通常厚度越大、密度越高，隔音效果越好；多层复合结构的隔音效果优于单层结构。2．减弱噪声的途径辨析 （1）判断减弱噪声的途径，需明确措施作用的环节：针对发声体的是声源处，针对传播路径的是传播过程中，针对接收者的是人耳处。 （2）制作隔音房间模型，核心是在传播过程中减弱噪声，同时需兼顾模型的密封性能。 【典型例题】 1．下列措施中，用于在传播过程中减弱噪声，且属于隔音措施的是（　　） A．摩托车安装消声器 B．工人佩戴防噪声耳罩 C．临街房屋安装双层真空玻璃 D．学校附近禁止汽车鸣笛 【答案】C 【解答】解：A．摩托车安装消声器，是在声源处减弱噪声，不符合题意； B．工人佩戴防噪声耳罩，是在人耳处减弱噪声，不符合题意； C．临街房屋安装双层真空玻璃，利用真空不能传声和玻璃的隔声性能，在传播过程中减弱噪声，属于隔音措施，符合题意； D．学校附近禁止汽车鸣笛，是在声源处减弱噪声，不符合题意。 故选 C。 2．关于隔音材料的特性，下列说法正确的是（　　） A．多孔的泡沫材料主要通过反射声波实现隔音 B．致密的钢板隔音效果差，因为它会吸收声能 C．同种材料厚度越大，隔音效果通常越好 D．隔音材料只需要考虑隔音性能，无需考虑其他因素 【答案】C 【解答】解：A．多孔的泡沫材料属于吸声材料，主要通过吸收声能减弱噪声，而非反射声波隔音，A 错误； B．致密的钢板密度大，主要通过反射声波实现隔音，隔音效果较好，B 错误； C．同种材料厚度越大，对声波的阻碍作用越强，隔音效果通常越好，C 正确； D．制作隔音房间模型时，隔音材料除了考虑隔音性能，还需要考虑成本、重量、环保性等因素，D 错误。 故选 C。 3．小明设计了一个简易隔音测试装置，将手机作为声源放入鞋盒内，在鞋盒外听声音的大小。下列操作中能提高实验结论可靠性的是（　　） A．每次实验更换不同的声源 B．每次实验改变声源的音量 C．每次实验保持人到鞋盒的距离相同 D．每次实验更换不同的听声人 【答案】C 【解答】解：探究不同材料的隔音性能时，需控制声源、声源音量、听声人、听声距离等变量不变，只改变隔音材料。 A．更换不同声源，变量不唯一，结论不可靠，A 错误； B．改变声源音量，变量不唯一，B 错误； C．保持人到鞋盒的距离相同，控制了距离变量，能提高可靠性，C 正确； D．更换不同的听声人，人的听觉差异会影响实验判断，D 错误。 故选 C。 【隔音与吸声的比较】 隔音 吸声 区别 核心原理 反射、阻挡声波，减少声音透射 吸收声能，将声能转化为内能 材料特点 密度大、结构致密，如钢板、砖墙、玻璃 多孔、疏松，如海绵、岩棉、泡沫 作用场景 阻挡外部声音传入、内部声音传出 减少室内回声、混响 效果影响因素 材料密度、厚度、层数、密封性 材料孔隙率、厚度、空气层 联系 二者均属于在传播过程中减弱噪声的方式，优质隔音结构常同时结合隔音与吸声材料 考点02 隔音性能的实验探究 1．实验核心方法：控制变量法 控制声源、发声响度、测试距离、材料厚度等不变，只改变隔音材料的种类，比较隔音效果。 2．常见实验方案 （1）方案一：听声法（定性） ①操作：将声源放入盒中，逐渐远离盒子，直到刚好听不到声音，记录此时的距离，距离越短，隔音效果越好。 ②优点：操作简单；缺点：主观误差大。 （2）方案二：仪器测量法（定量） ①操作：用噪声传感器（分贝仪）在固定距离测量盒外的声音响度，分贝数越小，隔音效果越好。 ②优点：数据准确，误差小；缺点：需要专业仪器。 3．实验评估：多次测量减小误差，排除无关变量干扰。 【深化点拨】 1．实验设计的关键 （1）声源的选择：需选用发声稳定的声源，如手机播放固定音量的白噪音、机械闹钟，避免声源响度变化影响实验。 （2）密封处理：材料包裹或盒子拼接处需密封，防止声音从缝隙漏出，干扰实验结果。 （3）环境要求：实验需在安静的环境中进行，避免环境噪声干扰听声或仪器测量。 2. 实验数据的分析 （1）听声法中，“刚好听不到声音的距离” 越短，说明材料隔音性能越强。 （2）分贝仪测量法中，相同距离下测得的分贝值越低，说明材料隔音性能越强。 【典型例题】 1．为了比较泡沫塑料、木板、硬纸板三种材料的隔音性能，小明将正在发声的闹钟放入鞋盒中，用不同材料填满鞋盒缝隙，然后逐步后退直到听不见闹钟声，记录后退的距离。下列说法正确的是（　　） A．该实验不需要控制闹钟的响度相同 B．后退距离越短，说明材料的隔音效果越差 C．实验中用到了控制变量法和转换法 D．该方案能精确测量三种材料的隔音性能 【答案】C 【解答】解：A．实验中需控制闹钟响度、鞋盒、听声人等变量不变，只改变材料种类，A 错误； B．后退距离越短，说明声音传播很短距离就被削弱到听不见，材料隔音效果越好，B 错误； C．实验控制多个变量不变，只改变材料种类，用到控制变量法；将隔音效果转换为听不见声音的距离，用到转换法，C 正确； D．听声法依赖人的听觉，主观误差大，不能精确测量隔音性能，D 错误。 故选 C。 2．某实验小组用分贝仪测试不同材料的隔音效果，实验装置为：将手机声源放在密闭纸盒内，纸盒外固定位置放置分贝仪，在纸盒内壁粘贴不同材料，记录分贝仪的示数。 （1）实验中应保持手机的______不变，运用了______法。 （2）实验记录数据如下表： 材料种类 泡沫板 薄木板 厚玻璃板 毛绒布 分贝数 /dB 42 50 38 45 则隔音效果最好的材料是______，判断依据是______。 【答案】（1）发声响度；控制变量 （2）厚玻璃板；相同条件下，厚玻璃板对应的分贝数最小，说明声音被削弱得最多，隔音效果最好。 【解答】解：（1）探究材料对隔音效果的影响，需控制声源的发声响度、测量距离、纸盒大小等变量不变，只改变材料种类，用到控制变量法。 （2）分贝数越小，说明透过材料的声音越弱，隔音效果越好。表格中厚玻璃板对应的分贝数最小，因此隔音效果最好。 故答案为：（1）发声响度；控制变量 （2）厚玻璃板；相同条件下，厚玻璃板对应的分贝数最小，说明声音被削弱得最多，隔音效果最好。 考点03 隔音房间模型的设计与制作 1．模型设计原则 ·科学性：符合声音传播与隔音的物理原理。 ·可行性：材料易获取，制作难度适中。 ·经济性：选用低成本、易加工的材料。 ·创新性：结合多层结构、复合材料优化隔音效果。 2．制作基本步骤 ① 确定模型尺寸，设计房间结构（长方体框架为基础）； ② 选择墙体材料，设计单层 / 多层隔音结构； ③ 搭建框架，粘贴隔音材料，做好密封处理； ④ 测试隔音效果，记录数据； ⑤ 针对不足优化改进，完成最终模型。 3．常见优化方向 ·增加墙体厚度，采用 “硬质隔音层 + 多孔吸声层” 复合结构； ·门窗缝隙用密封胶条处理，减少声音从缝隙泄漏； ·采用双层中空结构，利用空气层提升隔音效果。 【深化点拨】 1．模型制作的常见误区 （1）只注重材料选择，忽略密封处理：声音会从缝隙中大量泄漏，密封不佳会大幅降低整体隔音效果。 （2）只使用吸声材料，忽略隔音层：纯吸声材料对高频声音吸收效果好，但对低频声音阻隔能力弱，需搭配致密隔音层。 （3）模型结构设计不合理：如墙体过薄、框架不牢固，会影响隔音效果和模型稳定性。 2．跨学科融合点 （1）与建筑学结合：参考真实建筑的隔音墙体结构，如双层中空玻璃、隔音棉墙体。 （2）与材料学结合：分析不同材料的物理特性对隔音效果的影响。 （3）与数学结合：计算模型尺寸、材料用量，统计分析实验数据。 【典型例题】 1．某同学制作隔音房间模型时，下列设计思路不合理的是（　　） A．选用硬纸板做外层框架，内部粘贴海绵作为吸声层 B．在模型门窗处预留大缝隙，保证空气流通 C．采用双层纸板结构，中间填充泡沫颗粒 D．用胶带密封墙体拼接处，减少声音泄漏 【答案】B 【解析】A．硬纸板密度较大可起到隔音作用，海绵多孔可吸收声能，复合结构能提升隔音效果，设计合理； B．预留大缝隙会导致声音从缝隙大量传出，大幅降低隔音效果，设计不合理； C．双层结构中间填充吸声材料，能有效提升隔音性能，设计合理； D．密封拼接处可减少声音从缝隙泄漏，提升整体隔音效果，设计合理。 故选 B。 2．制作隔音房间模型时，同学们提出了以下改进方案，其中不能提升隔音效果的是（　　） A．将单层墙体换成双层墙体，中间留空气层 B．在模型内壁增加一层毛绒布 C．将模型的体积做大，增加内部空间 D．用更厚的硬纸板制作墙体 【答案】C 【解析】A．双层墙体加空气层，能通过多层结构反射、削弱声波，提升隔音效果； B．毛绒布属于多孔吸声材料，能吸收声能，提升隔音效果； C．增加模型内部空间，不会改变声音向外传播的阻碍作用，不能提升隔音效果； D．更厚的墙体对声波的阻碍作用更强，能提升隔音效果。 故选 C。 隔音探究实验的通用解题步骤 1．明确实验目的：比较不同材料的隔音性能，或探究某一因素对隔音效果的影响； 2．确定控制变量：找出需要控制不变的量（声源、距离、厚度等）和需要改变的自变量； 3．选择实验方案：根据器材选择定性听声法或定量测量法； 4．分析数据结论：根据实验现象或数据，判断隔音性能强弱，得出结论。 模型设计类问题的分析思路 1．从隔音原理出发，判断设计是否符合 “在传播过程中减弱噪声” 的核心逻辑； 2．从控制变量角度，评估方案是否排除了无关因素的干扰； 3．从实践可行性角度，判断材料、工艺是否适合模型制作。 跨学科实践的核心素养体现 1．物理观念：运用声音的产生与传播、噪声控制等观念解决实际问题； 2．科学思维：通过控制变量、转换法设计实验，分析论证实验结论； 3．科学探究：完整经历 “提出问题 — 设计方案 — 动手制作 — 评估优化” 的探究过程； 4．科学态度与责任：认识噪声污染的危害，树立环保降噪的意识。 角度01 隔音实验方案设计与评估 1．小明想要探究 “材料的厚度是否影响隔音效果”，他准备了同一种泡沫材料，厚度分别为 1cm、2cm、3cm，以及鞋盒、闹钟、刻度尺。请你帮他设计实验方案。 （1）实验中需要控制不变的量：（写出一个即可）。 （2）实验步骤： （3）实验结论：若厚度越大，听不见声音的距离越短，则说明。 【答案】（1）闹钟的响度（或听声人、鞋盒大小等） （2）① 将闹钟放入鞋盒中，用 1cm 厚的泡沫填满鞋盒缝隙； ② 人站在鞋盒旁，逐渐向后退，直到刚好听不到闹钟的声音，记录人到鞋盒的距离 s1； ③ 分别换用 2cm、3cm 厚的泡沫，重复上述实验，记录距离 s2、s3； ④ 比较三次距离的大小，得出结论。 （3）同种材料，厚度越大，隔音效果越好。 【解答】解：（1）探究厚度对隔音效果的影响，需控制材料种类、声源响度、听声人、鞋盒等变量不变，只改变材料厚度。 （2）实验步骤需体现控制变量和重复实验的思路，通过听不见声音的距离反映隔音效果。 （3）听不见声音的距离越短，说明隔音效果越好，因此厚度越大、距离越短，说明厚度越大隔音效果越好。 故答案为：（1）闹钟的响度（或听声人、鞋盒大小等） （2）① 将闹钟放入鞋盒中，用 1cm 厚的泡沫填满鞋盒缝隙； ② 人站在鞋盒旁，逐渐向后退，直到刚好听不到闹钟的声音，记录人到鞋盒的距离 s1； ③ 分别换用 2cm、3cm 厚的泡沫，重复上述实验，记录距离 s2、s3； ④ 比较三次距离的大小，得出结论。 （3）同种材料，厚度越大，隔音效果越好。 角度02 隔音模型的优化与改进 2．某小组制作的隔音房间模型隔音效果不理想，经检查发现模型墙体拼接处有较大缝隙，且仅使用了单层硬纸板。请你针对这两个问题，提出具体的改进建议，并说明物理依据。 【答案】见解析 【解答】解：改进建议 1：用胶带或橡皮泥密封墙体拼接处的缝隙。 物理依据：声音可以通过空气传播，缝隙会导致声音直接泄漏，密封后可减少声音从缝隙传出，提升隔音效果。 改进建议 2：在单层硬纸板内侧粘贴一层海绵（或增加一层硬纸板，中间填充泡沫），采用复合结构。 物理依据：多孔的海绵可以吸收声能，致密的硬纸板可以反射声波，复合结构结合隔音与吸声，比单层材料隔音效果更好。 故答案为：见解析。 角度03 跨学科综合应用 3．建筑设计师设计居民楼时，常采用 “双层中空玻璃” 作为窗户玻璃，同时在墙体内部填充隔音棉。请从物理角度解释这两种设计的隔音原理。 【答案】见解析 【解答】解：① 双层中空玻璃：双层玻璃中间的空气层（或真空层）能有效阻碍声音的传播，声音经过玻璃 - 空气 - 玻璃的多层界面时，会发生多次反射，声能不断被削弱，从而提升隔音效果；若为真空层，真空不能传声，隔音效果更佳。 ② 墙体填充隔音棉：隔音棉是多孔材料，声波进入孔隙后会引起空气振动，与纤维摩擦将声能转化为内能，从而吸收声音，减少声音的透射与反射，配合墙体的隔音作用，提升整体降噪效果。 故答案为：见解析。 【例1】（2024•云南）某同学计划将自己练琴的房间改造成隔音房间，以免练琴时打扰邻居。方案实施前，她设计实验来测评材料的隔音性能。器材有：一个声级计（测量声音强弱的仪器）、毛毡布、泡沫板、闹钟和两个相同的盒子。实验如下： （1）用相同的方式把毛毡布、泡沫板分别布置在两个盒子内； （2）接下来的操作是：　 　 ，读出声级计的示数； （3）比较两次声级计的示数，如果 　 　 ，则说明泡沫板的隔音性能好。 【答案】（2）将闹钟分别放在两个盒子中，将声级计放在盒子外面相同距离处测量；（3）闹钟置于泡沫板内时，声级计的示数更低。 【解答】解：实验测评材料的隔音性能，所以要用相同的方式把毛毡布、泡沫板分别布置在两个盒子内，再将闹钟分别放在两个盒子中，将声级计放在盒子外面相同的距离测量，读出声级计的示数，比较两次声级计的示数，如果闹钟置于泡沫板内时，声级计的示数更低，则说明泡沫板的隔音性能好。 故答案为：（2）将闹钟分别放在两个盒子中，将声级计放在盒子外面相同距离处测量；（3）闹钟置于泡沫板内时，声级计的示数更低。 【例2】（2012•岳阳）随着生活水平的日益提高，不少场所的装修会考虑声学吸音效果。小明同学想比较几种常见装修材料的吸音性能，他找来厚度相同的四种小块材料（聚酯棉、软木、泡沫和海绵），进行了图示实验：桌面上放一个玻璃杯，在玻璃杯下分别放上待测试的小块材料，将悬挂在细线下的小球拉到同一高度释放去敲击玻璃杯，仔细比较玻璃杯发出的声音大小。 （1）为控制实验过程中敲击玻璃杯的力大小相同，小明的做法是 　 　 ； （2）小明实验数据记录如下表： 材料种类 聚酯棉 软木 泡沫 海绵 玻璃杯发声大小 最小 最大 较大 较小 最强 最弱 较弱 较强 你认为表中空格处应填入 　 　 ； （3）小明实验中的四种材料，仅从吸音性能的角度考虑，最适合隔音墙装修的是 　 　 ； （4）你认为影响吸音性能的因素除了材料的种类，可能还有材料的 　 　 （写出一个即可）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）小球的位置越高，下落时敲击玻璃杯发出声音越大，实验中为控制敲击玻璃杯的力度，必须把小球拉到同一高度释放。 故答案为：小球拉到同一高度释放。 （2）本实验比较的是不同材料的吸音性能，因此表格中应该填入吸音性能。 故答案为：吸音性能。 （3）吸音效果的好坏通过玻璃杯被敲击发出的声音的大小反映出来，聚酯棉垫在杯子底下时发出声音最小，因此它的吸音性能最好，适合装修隔音墙用。 故答案为：聚酯棉。 （4）影响吸音性能的因素除了材料的种类，可能还有材料的密度、厚度等。 故答案为：密度（或厚度）。 1．如图所示的真空隔音玻璃是将两片平板玻璃四周密封起来，将间隙抽成真空并密封排气口，形成真空层。若密封圈漏气，隔音效果会降低。由此可知真空玻璃隔音效果好是运用了（　　） A．在声源处减弱噪声 B．在接收处减弱噪声 C．声音的传播需要介质 D．声音是由物体振动产生的 【答案】C 【解答】解：真空隔音玻璃是将两片平板玻璃四周密封起来，将间隙抽成真空并密封排气口，形成真空层。因为声音的传播需要介质，真空不能传声，因此真空玻璃隔音效果好，这是在传播过程中控制噪声；若密封圈漏气，两片平板玻璃间有了空气，而空气能够传播声音，所以隔音效果会降低。 故选C。 2．小华学习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，请阅读并回答下列问题。实验步骤： ①先搜集各种材料，如衣服、报纸、平装书、塑料袋、袜子； ②把闹钟放到一个鞋盒里，将衣服盖在鞋盒上方，然后逐渐远离盒子直到听不见滴答声，记下此时人离盒子的距离； ③分别将各种材料盖在鞋盒上方，重复以上实验，得到下表的数据： 材料1 衣服 报纸 平装书 塑料袋 袜子 听不见滴答声的实际距离/m 2.1 2.8 3.7 5.2 1.2 （1）小华设计的实验利用了离声源越远，听到声音的响度越 　 　 （填“大”或“小”）的原理。 （2）根据小华所得数据可知粗糙的材料比平滑材料隔音性能 　 　 （填“好”或“差”），如果再给你一块海绵材料，你认为其隔声性能与报纸相比，　 　 （填“海绵”或“报纸”）隔声性能好一点。 （3）在噪声污染严重的环境里，“隔音”就是为了改变声音的 　 　 （选填“音调”“响度”或“音色”），隔音的本质是在 　 　 控制和减少噪声。 【答案】（1）小；（2）好；海绵（3）响度；传播过程中。 【解答】解：（1）物理学中把人耳能感觉到的声音的强弱称为响度，与振幅和距离有关；距离越远，响度越小； （2）根据小华所得数据可知，粗糙的材料比平滑材料到听不见滴答声的实际距离近；则说明粗糙的材料比平滑材料隔音性能好；因海绵报纸粗糙，故海绵隔声性能好一点。 （3）有效防治噪声的途径有三条：在声源处；在传播过程中；在人耳处。在噪声污染严重的环境里，“隔音”其实是采用了在传播过程中减弱噪声的方法，就是为了改变声音的响度。 故答案为：（1）小；（2）好；海绵（3）响度；传播过程中。 3．某同学计划将自己练琴的房间改造成隔音房间，以免练琴时打扰邻居。方案实施前，她设计实验来测评材料的隔音性能。器材有：一个声级计（测量声音强弱的仪器）、毛毡布、泡沫板、闹钟和两个相同的盒子。实验如下： （1）用相同的方式把毛毡布、泡沫板分别布置在两个盒子内； （2）接下来的操作是：　 　 ，读出声级计的示数； （3）比较两次声级计的示数，如果 　 　 ，则说明泡沫板的隔音性能好。 【答案】（2）将闹钟分别放在两个盒子中，将声级计放在盒子外面相同距离处测量，读出声级计的示数； （3）闹钟置于毛毡布内时，声级计的示数更高，置于泡沫板内时，声级计的示数更低。 【解答】解：（1）用相同的方式把毛毡布、泡沫板分别布置在两个盒子内； （2）接下来的操作是将闹钟分别放在两个盒子中，将声级计放在盒子外面相同距离处测量，读出声级计的示数； （3）比较两次声级计的示数，如果闹钟置于毛毡布内时，声级计的示数更高，置于泡沫板内时，声级计的示数更低，则说明泡沫板的隔音性能好。 故答案为：（2）将闹钟分别放在两个盒子中，将声级计放在盒子外面相同距离处测量，读出声级计的示数； （3）闹钟置于毛毡布内时，声级计的示数更高，置于泡沫板内时，声级计的示数更低。 4．小明想比较聚酯棉材料和海绵材料的隔音性能，做了如下的探究。 （1）小明分别用两种材料做了如图甲所示的隔音盒。该制作的错误之处是 　 　 。 （2）改正错误后，小明在安静的环境下，使手机1播放80dB的声音，先后置于两种隔音盒中，使手机2在距隔音盒不同距离的位置测量接收到的声音如图乙，得出下表中的数据。表格A处应填写 　 　 。 材料 聚酯棉 海绵 距离/m 1 2 3 1 2 3 A/dB 54.3 49.1 46.6 61.7 55.8 53.4 （3）利用数据进行比较，得出 　 　 材料的隔音性能更强。 （4）本实验中多次测量数据的目的是 　 　 。 （5）小明认为人耳可以替代手机2进行探究，并提出如下两种方案，最佳的是 　 　 （填字母）。 A.人距隔音盒一定距离处，先后比较人听到手机1在两种材料的隔音盒里发出声音的大小 B.人边听声音边后退，直至听不到手机1发出的声音为止，比较两次距隔音盒的距离 （6）小明发现上录播课时，为了防止录播室外的嘈杂声音干扰录课，录播室的墙壁使用了隔音材料，这是在 　 　 减弱噪声。 【答案】（1）大小不同，厚度不同；（2）响度；（3）聚酯棉；（4）寻找普遍规律；（5）B；（6）传播过程中。 【解答】解：（1）用两种材料做的隔音盒大小，厚度应该相同，控制变量，从图中可以看出，制作的错误之处是大小不同，厚度不同； （2）手机2在距隔音盒不同距离的位置测量接收声音的响度，单位是dB； （3）利用数据进行比较，距离相等，响度小的效果好，得出聚酯棉材料的隔音性更强； （4）本探究实验中多次测量数据目的是寻找普遍规律的； （5）人距隔音盒一定距离处，先后比较人听到手机1在两种材料的隔音盒里发出声音大小，这个很难比较；人边听声音边后退，直至听不到手机1发出的声音为止，这个方法容易做到，故选B； （6）录播室的墙壁使用了隔音材料，这是在传播过程中减弱噪声。 故答案为：（1）大小不同，厚度不同；（2）响度；（3）聚酯棉；（4）寻找普遍规律；（5）B；（6）传播过程中。 5．小洋同学为了研究一组材料的隔音性能，设计并做了一个实验，他先把声源放入不同材料制作的盒中，然后从听到最响的声音位置开始，慢慢远离声源，测量听不到声音时的位置与声源间的距离。实验收集到的数据为： 材料 玻璃 木板 硬纸板 泡沫塑料板 听不到声音时的距离/m 0.6 0.4 0.5 0.3 （1）下列器材中，适合作为本实验的声源的是 　 　 （选填字母：A.音叉；B.机械闹钟）； （2）远离声源过程中，他听到声音的 　 　 （填声音的特性）发生改变； （3）分析实验数据，这些材料中隔音性能最好的是 　 　 。 【答案】（1）B；（2）响度；（3）泡沫塑料板。 【解答】解：（1）音叉发声不稳定，机械闹钟发声较稳定，所以适合作为本实验的声源的是机械闹钟。 （2）听到响度与听者与声源的距离有关，故小洋在远离声源的过程中，他所听到声音的响度发生改变，但是音调和音色是不变的。 （3）由表中数据知，使用泡沫塑料板作隔音材料时，听不到闹钟声音时的实际距离为0.3m，距离最短，也就是隔音效果最好。 故答案为：（1）B；（2）响度；（3）泡沫塑料板。 6．近几年，许多城市道路由从前的水泥路面变成了沥青路面。小齐同学发现汽车驶过时产生的噪音好像比从前小了很多，那么汽车行驶的噪音是否与路面的材料结构有关呢？于是，善于利用资源的小齐同学就在互联网上查到了同一辆轿车在不同路面行驶时噪声的实验数据，如表： 实验次数 实验车型 车速km/h 普通沥青路面噪音 多空沥青路面噪音 1 轿车 72 85.4 78.5 2 轿车 108 92.6 80.6 （1）由表格信息填空：轿车速度72km/h＝　 　 m/s。在表格中出现了一个不足之处：没有写出噪音的单位；人们以 　 　 为单位来表示声音强弱的等级。 （2）根据表中数据，你可以得出的结论： ①　 　 ； ②　 　 。 （3）由数据可知，轿车行驶时会产生很大的噪音，为了减弱噪声对人们生活的影响，请你说出一种减弱公路噪音的方法：　 　 。 【答案】（1）20；dB； （2）①同一辆车在车速一定时，普通沥青路面比多空沥青路面噪音大；②同一辆车在相同路面上行驶，汽车速度越大产生的噪音越大； （3）在公路的两旁栽种树木。 【解答】解：（1）轿车速度72km/h＝72m/s＝20m/s；人们以dB为单位来表示声音强弱的等级； （2）根据表中数据横向对比，同一辆车在车速一定时，普通沥青路面比多空沥青路面噪音大； 纵向对比，同一辆车在相同路面上行驶，汽车速度越大产生的噪音越大； （3）我们可以在公路的两旁栽种树木，在传播过程中减弱噪声。 故答案为：（1）20；dB； （2）①同一辆车在车速一定时，普通沥青路面比多空沥青路面噪音大；②同一辆车在相同路面上行驶，汽车速度越大产生的噪音越大； （3）在公路的两旁栽种树木。 7．随着生活水平的日益提高，不少场所的装修会考虑声学吸音效果。小明同学想比较几种常见装修材料的吸音性能，他找来厚度相同的四种小块材料（聚酯棉、软木、泡沫和海绵），进行了实验： （1）设计实验：把声源放入鞋盒中，分别用不同的材料盖住，然后从听到最响的声音位置开始，慢慢远离声源，测出听不到声音的位置与声源间的距离。现有的声源有音叉和机械闹钟两种，则在本实验中适合作声源的是　 　 ，本实验应当在　 　 （选填“噪声较小的室内”或“室外操场上”）进行。 （2）收集证据：小明实验数据记录如下表： 材料种类 聚酯棉 软木 泡沫 海绵 听不见声音时距离声源的距离/m 5.2 1.2 2.8 3.7 最弱 最强 较强 较弱 你认为表中空格处应填入　 　 ； （3）小明实验中的四种材料，仅从吸音性能的角度考虑，最适合隔音墙装修的是　 　 ； （4）你认为影响吸音性能的因素除了材料的种类，可能还有材料的　 　 （写出一个即可）。 【答案】（1）机械闹钟；噪声较小的室内； （2）吸音效果； （3）软木； （4）厚度。 【解答】解： （1）机械闹钟发出的声音有节奏，声音较为稳定，适合做实验声源，实验时应在噪声较小的室内进行； （2）本实验是通过听不见声音时，距离声源的距离判断不同材料的吸音效果，所以表中空格处应填入吸音效果； （3）由表格中的数据可知，软木听不见声音时距离声源的距离最近，说明吸音效果最好，最适合隔音墙的装修； （4）影响吸音性能的因素除了材料的种类，可能还有材料的密度、厚度等。 故答案为： （1）机械闹钟；噪声较小的室内； （2）吸音效果； （3）软木； （4）厚度。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第09讲 跨学科实践：制作隔音房间模型（培优讲义） 课标要点 1.了解噪声的控制途径，理解隔音降噪核心原理。 2.知道不同材料的隔音性能差异，掌握控制变量法在隔音实验中的应用。 3.能运用声现象知识设计、制作隔音房间模型，解释生活中的隔音现象。 4.通过实验探究，掌握材料隔音性能的定性与定量测试方法。 5.通过跨学科融合，理解物理与建筑学、材料学的关联。 6.通过模型设计、制作与优化，提升动手实践与创新思维能力。 1.原理锚定：立足噪声传播三途径，明确隔音核心是在传播过程中削弱声波。 2.变量控制：探究材料性能时，固定声源、距离、材料厚度等条件，仅改变材料种类，用 “听声距离法” 定性对比隔音效果。 3.分层建模：按 “主体框架→功能隔音 / 吸音层→缝隙密封” 层级制作模型。 4.分级测试：以听声距离做定性判断，用分贝仪测声强差做定量评估，多次测量减小误差。 5.跨科融合：结合建筑声学结构、材料密度与孔隙规律，参考真实隔音方案拓展设计思路。 方法指导 考点01 隔音的基本原理 1．噪声控制的三个途径 （1）在声源处减弱：改变声源振动，降低发声强度。 （2）在传播过程中减弱：利用隔声、吸声材料阻挡或吸收声音，是隔音房间的核心原理。 （3）在人耳处减弱：佩戴护耳装置。 2．隔音与吸声的区别 （1）隔音：利用致密材料阻挡声音传播，依靠材料的质量、厚度反射声波，如砖墙、钢板。 （2）吸声：利用多孔材料吸收声能，将声能转化为内能，如海绵、泡沫、岩棉。 3．影响隔音效果的因素：材料密度、材料厚度、结构层数、密封程度。 【深化点拨】 1．隔音原理的理解 （1）声音的传播需要介质，隔音的本质是通过材料阻碍声波的传递，削弱传播过程中的声能。 （2）对于同一种材料，通常厚度越大、密度越高，隔音效果越好；多层复合结构的隔音效果优于单层结构。2．减弱噪声的途径辨析 （1）判断减弱噪声的途径，需明确措施作用的环节：针对发声体的是声源处，针对传播路径的是传播过程中，针对接收者的是人耳处。 （2）制作隔音房间模型，核心是在传播过程中减弱噪声，同时需兼顾模型的密封性能。 【典型例题】 1．下列措施中，用于在传播过程中减弱噪声，且属于隔音措施的是（　　） A．摩托车安装消声器 B．工人佩戴防噪声耳罩 C．临街房屋安装双层真空玻璃 D．学校附近禁止汽车鸣笛 2．关于隔音材料的特性，下列说法正确的是（　　） A．多孔的泡沫材料主要通过反射声波实现隔音 B．致密的钢板隔音效果差，因为它会吸收声能 C．同种材料厚度越大，隔音效果通常越好 D．隔音材料只需要考虑隔音性能，无需考虑其他因素 3．小明设计了一个简易隔音测试装置，将手机作为声源放入鞋盒内，在鞋盒外听声音的大小。下列操作中能提高实验结论可靠性的是（　　） A．每次实验更换不同的声源 B．每次实验改变声源的音量 C．每次实验保持人到鞋盒的距离相同 D．每次实验更换不同的听声人 【隔音与吸声的比较】 隔音 吸声 区别 核心原理 反射、阻挡声波，减少声音透射 吸收声能，将声能转化为内能 材料特点 密度大、结构致密，如钢板、砖墙、玻璃 多孔、疏松，如海绵、岩棉、泡沫 作用场景 阻挡外部声音传入、内部声音传出 减少室内回声、混响 效果影响因素 材料密度、厚度、层数、密封性 材料孔隙率、厚度、空气层 联系 二者均属于在传播过程中减弱噪声的方式，优质隔音结构常同时结合隔音与吸声材料 考点02 隔音性能的实验探究 1．实验核心方法：控制变量法 控制声源、发声响度、测试距离、材料厚度等不变，只改变隔音材料的种类，比较隔音效果。 2．常见实验方案 （1）方案一：听声法（定性） ①操作：将声源放入盒中，逐渐远离盒子，直到刚好听不到声音，记录此时的距离，距离越短，隔音效果越好。 ②优点：操作简单；缺点：主观误差大。 （2）方案二：仪器测量法（定量） ①操作：用噪声传感器（分贝仪）在固定距离测量盒外的声音响度，分贝数越小，隔音效果越好。 ②优点：数据准确，误差小；缺点：需要专业仪器。 3．实验评估：多次测量减小误差，排除无关变量干扰。 【深化点拨】 1．实验设计的关键 （1）声源的选择：需选用发声稳定的声源，如手机播放固定音量的白噪音、机械闹钟，避免声源响度变化影响实验。 （2）密封处理：材料包裹或盒子拼接处需密封，防止声音从缝隙漏出，干扰实验结果。 （3）环境要求：实验需在安静的环境中进行，避免环境噪声干扰听声或仪器测量。 2. 实验数据的分析 （1）听声法中，“刚好听不到声音的距离” 越短，说明材料隔音性能越强。 （2）分贝仪测量法中，相同距离下测得的分贝值越低，说明材料隔音性能越强。 【典型例题】 1．为了比较泡沫塑料、木板、硬纸板三种材料的隔音性能，小明将正在发声的闹钟放入鞋盒中，用不同材料填满鞋盒缝隙，然后逐步后退直到听不见闹钟声，记录后退的距离。下列说法正确的是（　　） A．该实验不需要控制闹钟的响度相同 B．后退距离越短，说明材料的隔音效果越差 C．实验中用到了控制变量法和转换法 D．该方案能精确测量三种材料的隔音性能 2．某实验小组用分贝仪测试不同材料的隔音效果，实验装置为：将手机声源放在密闭纸盒内，纸盒外固定位置放置分贝仪，在纸盒内壁粘贴不同材料，记录分贝仪的示数。 （1）实验中应保持手机的______不变，运用了______法。 （2）实验记录数据如下表： 材料种类 泡沫板 薄木板 厚玻璃板 毛绒布 分贝数 /dB 42 50 38 45 则隔音效果最好的材料是______，判断依据是______。 考点03 隔音房间模型的设计与制作 1．模型设计原则 ·科学性：符合声音传播与隔音的物理原理。 ·可行性：材料易获取，制作难度适中。 ·经济性：选用低成本、易加工的材料。 ·创新性：结合多层结构、复合材料优化隔音效果。 2．制作基本步骤 ① 确定模型尺寸，设计房间结构（长方体框架为基础）； ② 选择墙体材料，设计单层 / 多层隔音结构； ③ 搭建框架，粘贴隔音材料，做好密封处理； ④ 测试隔音效果，记录数据； ⑤ 针对不足优化改进，完成最终模型。 3．常见优化方向 ·增加墙体厚度，采用 “硬质隔音层 + 多孔吸声层” 复合结构； ·门窗缝隙用密封胶条处理，减少声音从缝隙泄漏； ·采用双层中空结构，利用空气层提升隔音效果。 【深化点拨】 1．模型制作的常见误区 （1）只注重材料选择，忽略密封处理：声音会从缝隙中大量泄漏，密封不佳会大幅降低整体隔音效果。 （2）只使用吸声材料，忽略隔音层：纯吸声材料对高频声音吸收效果好，但对低频声音阻隔能力弱，需搭配致密隔音层。 （3）模型结构设计不合理：如墙体过薄、框架不牢固，会影响隔音效果和模型稳定性。 2．跨学科融合点 （1）与建筑学结合：参考真实建筑的隔音墙体结构，如双层中空玻璃、隔音棉墙体。 （2）与材料学结合：分析不同材料的物理特性对隔音效果的影响。 （3）与数学结合：计算模型尺寸、材料用量，统计分析实验数据。 【典型例题】 1．某同学制作隔音房间模型时，下列设计思路不合理的是（　　） A．选用硬纸板做外层框架，内部粘贴海绵作为吸声层 B．在模型门窗处预留大缝隙，保证空气流通 C．采用双层纸板结构，中间填充泡沫颗粒 D．用胶带密封墙体拼接处，减少声音泄漏 2．制作隔音房间模型时，同学们提出了以下改进方案，其中不能提升隔音效果的是（　　） A．将单层墙体换成双层墙体，中间留空气层 B．在模型内壁增加一层毛绒布 C．将模型的体积做大，增加内部空间 D．用更厚的硬纸板制作墙体 隔音探究实验的通用解题步骤 1．明确实验目的：比较不同材料的隔音性能，或探究某一因素对隔音效果的影响； 2．确定控制变量：找出需要控制不变的量（声源、距离、厚度等）和需要改变的自变量； 3．选择实验方案：根据器材选择定性听声法或定量测量法； 4．分析数据结论：根据实验现象或数据，判断隔音性能强弱，得出结论。 模型设计类问题的分析思路 1．从隔音原理出发，判断设计是否符合 “在传播过程中减弱噪声” 的核心逻辑； 2．从控制变量角度，评估方案是否排除了无关因素的干扰； 3．从实践可行性角度，判断材料、工艺是否适合模型制作。 跨学科实践的核心素养体现 1．物理观念：运用声音的产生与传播、噪声控制等观念解决实际问题； 2．科学思维：通过控制变量、转换法设计实验，分析论证实验结论； 3．科学探究：完整经历 “提出问题 — 设计方案 — 动手制作 — 评估优化” 的探究过程； 4．科学态度与责任：认识噪声污染的危害，树立环保降噪的意识。 角度01 隔音实验方案设计与评估 1．小明想要探究 “材料的厚度是否影响隔音效果”，他准备了同一种泡沫材料，厚度分别为 1cm、2cm、3cm，以及鞋盒、闹钟、刻度尺。请你帮他设计实验方案。 （1）实验中需要控制不变的量：（写出一个即可）。 （2）实验步骤： （3）实验结论：若厚度越大，听不见声音的距离越短，则说明。 角度02 隔音模型的优化与改进 2．某小组制作的隔音房间模型隔音效果不理想，经检查发现模型墙体拼接处有较大缝隙，且仅使用了单层硬纸板。请你针对这两个问题，提出具体的改进建议，并说明物理依据。 【例1】（2024•云南）某同学计划将自己练琴的房间改造成隔音房间，以免练琴时打扰邻居。方案实施前，她设计实验来测评材料的隔音性能。器材有：一个声级计（测量声音强弱的仪器）、毛毡布、泡沫板、闹钟和两个相同的盒子。实验如下： （1）用相同的方式把毛毡布、泡沫板分别布置在两个盒子内； （2）接下来的操作是：　 　 ，读出声级计的示数； （3）比较两次声级计的示数，如果 　 　 ，则说明泡沫板的隔音性能好。 【例2】（2012•岳阳）随着生活水平的日益提高，不少场所的装修会考虑声学吸音效果。小明同学想比较几种常见装修材料的吸音性能，他找来厚度相同的四种小块材料（聚酯棉、软木、泡沫和海绵），进行了图示实验：桌面上放一个玻璃杯，在玻璃杯下分别放上待测试的小块材料，将悬挂在细线下的小球拉到同一高度释放去敲击玻璃杯，仔细比较玻璃杯发出的声音大小。 （1）为控制实验过程中敲击玻璃杯的力大小相同，小明的做法是 　 　 ； （2）小明实验数据记录如下表： 材料种类 聚酯棉 软木 泡沫 海绵 玻璃杯发声大小 最小 最大 较大 较小 最强 最弱 较弱 较强 你认为表中空格处应填入 　 　 ； （3）小明实验中的四种材料，仅从吸音性能的角度考虑，最适合隔音墙装修的是 　 　 ； （4）你认为影响吸音性能的因素除了材料的种类，可能还有材料的 　 　 （写出一个即可）。 1．如图所示的真空隔音玻璃是将两片平板玻璃四周密封起来，将间隙抽成真空并密封排气口，形成真空层。若密封圈漏气，隔音效果会降低。由此可知真空玻璃隔音效果好是运用了（　　） A．在声源处减弱噪声 B．在接收处减弱噪声 C．声音的传播需要介质 D．声音是由物体振动产生的 2．小华学习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，请阅读并回答下列问题。实验步骤： ①先搜集各种材料，如衣服、报纸、平装书、塑料袋、袜子； ②把闹钟放到一个鞋盒里，将衣服盖在鞋盒上方，然后逐渐远离盒子直到听不见滴答声，记下此时人离盒子的距离； ③分别将各种材料盖在鞋盒上方，重复以上实验，得到下表的数据： 材料1 衣服 报纸 平装书 塑料袋 袜子 听不见滴答声的实际距离/m 2.1 2.8 3.7 5.2 1.2 （1）小华设计的实验利用了离声源越远，听到声音的响度越 　 　 （填“大”或“小”）的原理。 （2）根据小华所得数据可知粗糙的材料比平滑材料隔音性能 　 　 （填“好”或“差”），如果再给你一块海绵材料，你认为其隔声性能与报纸相比，　 　 （填“海绵”或“报纸”）隔声性能好一点。 （3）在噪声污染严重的环境里，“隔音”就是为了改变声音的 　 　 （选填“音调”“响度”或“音色”），隔音的本质是在 　 　 控制和减少噪声。 3．某同学计划将自己练琴的房间改造成隔音房间，以免练琴时打扰邻居。方案实施前，她设计实验来测评材料的隔音性能。器材有：一个声级计（测量声音强弱的仪器）、毛毡布、泡沫板、闹钟和两个相同的盒子。实验如下： （1）用相同的方式把毛毡布、泡沫板分别布置在两个盒子内； （2）接下来的操作是：　 　 ，读出声级计的示数； （3）比较两次声级计的示数，如果 　 　 ，则说明泡沫板的隔音性能好。 4．小明想比较聚酯棉材料和海绵材料的隔音性能，做了如下的探究。 （1）小明分别用两种材料做了如图甲所示的隔音盒。该制作的错误之处是 　 　 。 （2）改正错误后，小明在安静的环境下，使手机1播放80dB的声音，先后置于两种隔音盒中，使手机2在距隔音盒不同距离的位置测量接收到的声音如图乙，得出下表中的数据。表格A处应填写 　 　 。 材料 聚酯棉 海绵 距离/m 1 2 3 1 2 3 A/dB 54.3 49.1 46.6 61.7 55.8 53.4 （3）利用数据进行比较，得出 　 　 材料的隔音性能更强。 （4）本实验中多次测量数据的目的是 　 　 。 （5）小明认为人耳可以替代手机2进行探究，并提出如下两种方案，最佳的是 　 　 （填字母）。 A.人距隔音盒一定距离处，先后比较人听到手机1在两种材料的隔音盒里发出声音的大小 B.人边听声音边后退，直至听不到手机1发出的声音为止，比较两次距隔音盒的距离 （6）小明发现上录播课时，为了防止录播室外的嘈杂声音干扰录课，录播室的墙壁使用了隔音材料，这是在 　 　 减弱噪声。 5．小洋同学为了研究一组材料的隔音性能，设计并做了一个实验，他先把声源放入不同材料制作的盒中，然后从听到最响的声音位置开始，慢慢远离声源，测量听不到声音时的位置与声源间的距离。实验收集到的数据为： 材料 玻璃 木板 硬纸板 泡沫塑料板 听不到声音时的距离/m 0.6 0.4 0.5 0.3 （1）下列器材中，适合作为本实验的声源的是 　 　 （选填字母：A.音叉；B.机械闹钟）； （2）远离声源过程中，他听到声音的 　 　 （填声音的特性）发生改变； （3）分析实验数据，这些材料中隔音性能最好的是 　 　 。 6．近几年，许多城市道路由从前的水泥路面变成了沥青路面。小齐同学发现汽车驶过时产生的噪音好像比从前小了很多，那么汽车行驶的噪音是否与路面的材料结构有关呢？于是，善于利用资源的小齐同学就在互联网上查到了同一辆轿车在不同路面行驶时噪声的实验数据，如表： 实验次数 实验车型 车速km/h 普通沥青路面噪音 多空沥青路面噪音 1 轿车 72 85.4 78.5 2 轿车 108 92.6 80.6 （1）由表格信息填空：轿车速度72km/h＝　 　 m/s。在表格中出现了一个不足之处：没有写出噪音的单位；人们以 　 　 为单位来表示声音强弱的等级。 （2）根据表中数据，你可以得出的结论： ①　 　 ； ②　 　 。 （3）由数据可知，轿车行驶时会产生很大的噪音，为了减弱噪声对人们生活的影响，请你说出一种减弱公路噪音的方法：　 　 。 7．随着生活水平的日益提高，不少场所的装修会考虑声学吸音效果。小明同学想比较几种常见装修材料的吸音性能，他找来厚度相同的四种小块材料（聚酯棉、软木、泡沫和海绵），进行了实验： （1）设计实验：把声源放入鞋盒中，分别用不同的材料盖住，然后从听到最响的声音位置开始，慢慢远离声源，测出听不到声音的位置与声源间的距离。现有的声源有音叉和机械闹钟两种，则在本实验中适合作声源的是　 　 ，本实验应当在　 　 （选填“噪声较小的室内”或“室外操场上”）进行。 （2）收集证据：小明实验数据记录如下表： 材料种类 聚酯棉 软木 泡沫 海绵 听不见声音时距离声源的距离/m 5.2 1.2 2.8 3.7 最弱 最强 较强 较弱 你认为表中空格处应填入　 　 ； （3）小明实验中的四种材料，仅从吸音性能的角度考虑，最适合隔音墙装修的是　 　 ； （4）你认为影响吸音性能的因素除了材料的种类，可能还有材料的　 　 （写出一个即可）。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $