2 第2节 声音的特性-【教材笔记】2026-2027学年八年级上册物理课前预习笔记（人教版·新教材）

第2节 声音的特性 学习目标 1.了解声音的特性。 2.知道声音的音调跟发声体的频率有关，响度跟发声体的振幅有关；知道不同发声体 发出声音的音色不同。 3.了解超声波和次声波。 ?问题 蚊子和蝴蝶在飞行时翅膀都在振动（图2.2-1)， 为什么我们能听到讨厌的蚊子声，却听不到蝴蝶翅膀振 图2.2-1 蝴蝶振翅 动发出的声音？ 、,蝴期蝶翅膀每粉振动的次最（频率）小于20次，发 出的声音是次声波，这种声泼是人耳不能听见的 要知道这个问题的答案，就需要研究声音的特性。 知识点1>音调 *声音的高低 我们接触的各种声音，有的听起来音调(pitch) 高，有的听起来音调低。声音为什么会有音调高低的不 同？什么因素决定音调的高低？ 使钢尺伸出桌边部分振动发 声，而不是钢尺拍打桌面发声 Q想想做做 如图2.2-2所示，将一把钢尺紧按在桌 面上，使伸出桌边的部分较长。拔动钢尺， 观察它的振动情况。逐渐缩短钢尺伸出的 长度，重复前面的操作与观察。分析钢尺 振动的快慢与它伸出的长度之间的关系。 图2.2-2钢尺振动 当伸出的长度减小到一定程度时，拨动钢尺就能听到较为清楚的声 音，注意听它的音调。继续缩短钢尺伸出的长度并拨动钢尺，注意音调 的变化。分析钢尺发出声音的音调与它振动的快慢之间的关系。 第二章声现象 35 物体振动得快，发出声音的音调就高；振动得慢， 发出声音的音调就低。可见发声体振动的快慢是一个很 重要的物理量，它决定着音调的高低。物理学中用物体 振动的次数与所用时间之比一频率(frequency）来描 物体每利内振动的次 述物体振动的快慢。频率决定声音的音调，频率高则音 数叫作频率，用字母∫ 调高，频率低则音调低。频率的单位为赫兹(hertz), 表示；声音在介质中 的传播速度与声音的 简称赫，符号为Hz。如果一个物体在1s内振动100次， 频率无关 它的频率就是100Hzo 为了直观地了解物体振动发声的情况，我们可以将 声音的波形用示波器、计算机或手机等展现出来。 演示 观察声音的波形 把音叉发出的声音信号输入示波器、计算机或手机（图2.2-3)，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。 从波形图上可以看出，音调高的波形密集，音调低的波形稀疏 甲 乙 图2.2-3声音的波形 36教材笔记物理八年级上册RJ 通过屏幕上的波形，我们可以发现：高音调的波形 在研究音调 时，我们用视觉、 更密集一些，说明声音的频率较高；低音调的波形比较 听觉等不同感官来 稀疏，说明声音的频率较低。 搜集信息，也就是 人能听到的声音频率有一定的范围。多数人能够听 在观察。科学研究 到的频率范围是20~20000Hz。人们把高于20000Hz 中，观察要有明确 的观察目的，要真 的声波叫作超声波(ultrasonic wave),因为它们超过 实而准确地记录观 人类听觉频率的上限；把低于20Hz的声波叫作次声波 察到的信息。 (infrasonic wave),因为它们低于人类听觉频率的下限。 声音和声两个概念的 声音、超声波、次声波统称声。 区分：声音指人耳能 “感觉到的那部分声； 动物的听觉范围通常与人的不同。一些动物对高频 而声的概念比较广， 声波反应灵敏。或许你曾经注意过，有时在你认为很 包括声音、超声波、 次声波等 静、没有任何声音时，猫或者狗却突然表现得非常警 觉。一般情况下，猫能听到的频率范围是60~65000Hz, 发声的物体一定在振 ·动，但振动物体发出的 狗能听到的频率范围是15~50000Hz。 声不一定能被人听到 ®小资料 表2.2-1人和一些动物的听觉频率范围（频率/Hz) 20 20000 15 狗 50000 60 猫 65000 1000 蝙蝠 120000 150 海豚 150000 大象 20000 第二章声现象 37 知识点2》响度 声音有音调的不同，也有强弱的不同。例如，用力 指声音的大小 击鼓比轻轻击鼓产生的声音大。声音的强弱可以用响度 (loudness)来衡量。声音的响度主要由什么因素决定呢？ >演示 决定响度的因素 如图2.2-4所示，使正在发声的音叉轻触系在细绳 上的乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。 、·通过乒兵球糠弹开的幅度，来判断音 叉振幅的大小，这里运用了转换法 使音叉发出不同响度的声音，重做上面的实验。 图2.2-4乒乓球被音叉弹起 想一想：乒乓球弹开的幅度与音叉振动的幅度有什 么关系？响度与什么因素有关？ 响度还与娜些因素有 关？ 1.与听者距发声 实验中，用橡皮锤使劲敲打音叉，声音的响度变 体的远近有关，其他 条件相同时，离发声 大，乒乓球被弹开的幅度也增大，说明音叉振动的幅度 体越近，响度越大。 增大。 物体振动时，编离原来位置的最大距离 2.与声音发散程 度有关，其他条件相 物理学中用振幅(amplitude)来描述物体振动的幅 同时，声音越集中， 度。物体的振幅越大，产生声音的响度越大。 响度越大。 3.与人的主观感 人听到的声音是否响亮，除了跟发声体发声时的振 觉和声音在传播途中 幅有关，还跟人距离发声体的远近有关。声音是从发声 是否遇到障碍物有关。 体向四面八方传播的，越到远处越分散。因此，人距离 发声体越远，听到的声音越小。 知识点3 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，不同物体发出的声音，即便音调和响度 38 教材笔记物理八年级上册RJ 相同，我们还是能够分辨出它们的不同。实际上声音还同一发声体的结构发 有一个十分重要的特性，它就是音色(tone quality)。不 生整充持花的务 同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色也就不同。物体内部是否损坏 演示 比较不同乐器发出声音的波形 下面分别是音叉、钢琴、长笛发出的C调1(do)的波形图（图2.2-5)。用 计算机或手机播放这几个声音片段，边听边比较它们的波形有何异同。 甲音叉 乙钢琴 丙长笛 图2.2-5声音的波形 观察上面声音的波形可以知道：不同乐器发出音 音色是我们分辨不同发 调相同的声音，波形总体上的疏密程度是相同的，即 声体（不同的人、不同 ,的乐器等)的依据， 频率相同；但是波的形状不同，即音色不同。 “闻其声而知其人”就 是这个道理 科学世界 乐音和乐器 声音是多种多样的。许多声音悠扬、悦耳，听到时感觉非常舒服，例如歌唱 家的歌声、演奏家演奏的乐曲声。这类声音都是乐音。养备是发声体规则振动发出的 从钢琴和长笛的波形图中可以看出，乐音的波形是有规律的。 千百年来世界各地的人民发明了形形色色的乐器。虽然各种乐器看上去千差 万别，音色和演奏方式也不尽相同，但所有乐器的物理原理都是一样的：通过振 动发出声音。 第二章声现象 39 打击乐器的发声部位是振动面，比如鼓面，提高音 调的方法是使鼓皮绷紧，增大向度的方法是用力敲 乐器可以分为打击乐器、弦乐器和管乐器等不同类型。 打击乐器编钟、鼓、锣等乐器受到敲击时发生振动，产生声音。演奏编钟 时，敲击大小不同的钟能发出不同音调的声音。击鼓时的力度越大，鼓面的振动 幅度就越大，声音就越响亮。 弦乐器古琴、琵琶、二胡、小提琴和钢琴等乐器通过弦的振动发声。长而 粗的弦发声的音调低，短而细的弦发声的音调高。绷紧的弦发声的音调高，不紧 的弦发声的音调低。弦的振动幅度越大，声音就越响。弦乐器通常有一个共鸣箱 来使声音更洪亮。 管乐器箫和笛等乐器，包含一段空气柱，吹奏 时空气柱振动发声。手指按在不同的音孔上，就会 改变空气柱的长度，从而改变音调。长的空气柱产 生低音，短的空气柱产生高音。在河南舞阳出土的 8000多年前的贾湖骨笛，可以吹奏出七声音阶，是 我国迄今发现的最早的管乐器（图2.2-6)。单簧管、 双簧管和各种号也是常见的管乐器。 图2.2-6贾湖骨笛 在大型乐团演出时，我们经常能够见到上面介绍的一些乐器（图2.2-7）。 管乐器的发声部位是管内的空气柱，比如长笛，提高音调 的方法是使振动的空气柱变短，增大响度的方法是用力吹 图2.2-7学生乐团表演 40 教材笔记物理八年级上册RJ 练习与应用 1.某种昆虫靠翅的振动发声。如果这种昆虫的翅在2s内振动了700次，频率是多 少？人耳能听到吗？ 由题可知，这种昆虫振翅的频率= 700 =350Hz 2 由于人耳的听觉频率范围是20~20000Hz,所以这种昆虫振翅发出的声音人耳 能听到。 2.生活中经常用“高”“低”来形容声音，如“女高音”“男低音”“引吭高歌”“低 声细语”。这4个词语中的“高”“低”描述的各是声音的哪些特性？ “女高音”“男低音”中的“高”“低”指的是音调；“引吭高歌”“低声细语” 中的“高”“低”指的是响度。 3.曲笛是一种竹笛，它的音域和二胡的相近。当曲笛和二胡轮奏某乐曲时，我们 可以根据声音的哪个特性来区分这两种乐器？曲笛和二胡演奏同一个音高时， 波形有什么相同和不同之处？ 可以根据音色来区分这两种乐器。波形疏密程度相同，形状不同。 4.观察一件乐器。它是由什么振动发出声音的？又是怎样改变音调和响度的？ 略。 5.在班里举行的小型音乐会上，用自己制作的乐器进行演奏，看看谁的乐器有新 意，谁演奏得好。写出你的制作过程，看看以下制作方案能否给你启发。 方案一：向8个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水，仔细调节水的高度。敲 击它们，就可以发出“1,2,3,4,5,6,7,1”的声音来（图2.2-8）。 方案二：在筷子上捆一些棉花或碎布，做一个活塞。用水蘸湿棉花或碎布后 从下端插入两端开口的塑料管或竹管中。用嘴吹管的上端，可以发出悦耳的哨 音。上下推拉活塞，音调就会改变（图2.2-9)。 图2.2-8 图2.2-9 提示：此题的目的为调动学生学习物理的头趣。类似这种水瓶琴和哨子都很好做， 具体的音调可能不是很准确，但重在参与，只要能“演奏”出不同的音调就应认为 是成功的。 第二章声现象 41