内容正文:
第3节 声音的特性与应用(1)
八年级科学上册 •浙教版(2024)
第一章—对环境的观察
本章引言
鲜花吐芬芳,杨柳抚脸颊;泉水响叮咚,乐曲绕山梁……此情此景,令人心旷神怡。“眼睛把人带进了世界,耳朵把世界带给了人”,这诗句高度赞美了人体的感觉器官。
人的身体中有哪些感觉器官?它们具有怎样的感觉功能?它们是怎样感觉周围环境的呢?如果失去了感觉,我们的生活将会怎样?
教学目标
一
02
初步认识波形图,能解读波形图体现的频率与振动幅度;培养图片分析能力,养成良好的科学习惯。
01
了解声音的三要素,了解音调跟发声体的振动频率有关,了解响度跟发声体的振幅有关;不同发声体发出乐音的音色不同;了解超声波和次声波。
科学观念
03
通过活动,感受声音三要素的本质不同;通过利用身边的物品,感受音调的高低和影响因素;培养动手实践的良好习惯;了解改变其声音三要素的方法。
04
科学思维
探究实践
态度责任
激发学习科学的兴趣,通过小组合作学习,培养合作和互相帮助的精神。
教学引入
二
悠扬、悦耳的歌声,使人们感到心情愉悦。尖锐的汽笛声、嘈杂的机器轰隆声,会让人焦躁不安。这些声音有什么不同?不同的声音为什么会对人产生不同的影响?
教学引入
二
倾听一下生说中的声音,你能想到什么?
01
声音的特性
声音的特性
三
人们能够听到的各种声音,有的听起来声音尖锐、即调子高,有的听起来声音低沉、即调子低。
音调的高低与什么因素有关呢?
1、音调
声音的高低叫做音调。
定义:
“粗”
“尖”“细”
声音的特性
三
探索活动
将一把钢尺压紧在桌面上,用手拨动其伸出桌外的一端。改变钢尺伸出桌面的长度,重复上述步骤。仔细观察钢尺的振动快慢,听听它发出的声音,你发现了什么?钢尺伸出不同的长度,发出的声音有什么不同?
钢尺伸出桌面的长度短,钢尺振动得快,发出声音的音调高。
钢尺伸出桌面的长度长,钢尺振动得慢,发出声音的音调低。
声音的特性
三
结论:声音音调的高低与发声体振动的快慢有关,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。
在本实验中使钢尺每次振动的幅度大致相同,探究音调与物体振动快慢的关系,就用到了控制变量法。
声音的特性
三
1.科学上是如何描述物体振动快慢的?
物体每秒内振动的次数叫做频率。
频率的单位是赫兹,简称赫,符号Hz。
频率是描述物体振动快慢的量。
物体每秒钟振动50次,频率是50赫兹。
2.物体振动快慢、振动频率和音调之间有何关系?
物体振动得越快,频率就越大,音调就越高。
物体振动得越慢,频率就越低,音调就越低。
物体的振动频率决定着声音音调的高低。
声音的特性
三
探索活动
1.取一套音叉。音叉上的数据表示该音叉所产生的声音的频率。敲击不同的音叉会产生不同频率的声音。听一听,音叉发出的声音音调的高低。
2.把音又发出的声音信号输入计算机,观察声音的波形,比较不同音叉发出的声音的波形有什么不同。
音叉
通过计算机观察声波
声音的特性
三
声音的频率越高,波形就越密集;声音的频率越低,波形就越稀疏。
声音的特性
三
唱歌或演奏乐器时,需要经常改变音调。唱歌时,肺部的空气向上流过气管,使声带产生振动,形成声波,发出声音。当演唱不同的音符时,人需要通过喉部的肌肉来改变声带振动的频率,从而产生高低不同的音调。
一般来说,儿童说话的音调一般比成年人高,成年女性的音调比成年男性高。人的发声频率大约在85Hz到1100Hz之间。人唱歌时,C调“1“(do)的频率是262Hz,D调“1”(do)的频率是294Hz。
声音的特性
三
思考与讨论
一只蜜蜂飞过耳边时,我们能听到它飞翔时所发出的声音。可是一只蝴蝶飞过耳边时,我们却听不见。这是为什么?
蜜蜂与蝴蝶飞翔的声音
蝴蝶飞行时每秒振翅五、六次,振动频率低于20Hz,所以我们听不见;而蜜蜂飞行时每秒振翅三四百次,其振动频率在20~20000Hz,所以我们能够听见。
声音的特性
三
人对高音和低音的听觉有一定的限度。多数人能够听到的声音频率范围为20~20000Hz。因此,把高于20000Hz的声波叫作超声波,低于20Hz的声波叫作次声波。一般人是听不到超声波和次声波。
动物的听觉范围通常与人很不相同。大多数哺乳动物能听到比人类高很多的频率的声音。
声音的特性
三
表1.3-1 人和一些动物的听觉和发声的频率范围
声音的特性
三
我们听到的声音有强有弱。比如,击鼓越用力,听到的鼓音越响亮,响度就越大。响度是人们对声音强弱的主观感觉。那么,决定响度的因素是什么呢?
2、响度
声音的强弱叫做响度。
定义:
声音的特性
三
探索活动
1.如图所示,将乒乓球用细线悬吊起来,用正在发声的音叉轻触乒乓球,观察乒乓球被弹开的幅度。
2.再敲击音叉使其发出不同响度的声音,重做上面的实验。从观察到的现象,能否发现响度与什么因素有关?
3.在距离音叉较近处与较远处听音叉发出声音,听到的声音强弱有什么不同?能发现响度与什么因素有关?
声音的特性
三
现象:用力小,乒乓球被弹开的幅度小,声音弱;用力大,乒乓球被弹开的幅度大,声音强。人离音叉越远,听到的声音越弱。
结论:同一声源发出的声音,响度与声源的振动幅度(振幅)、人与声源的距离有关。声源的振动幅度越大,响度越大;距离声源越远,声音越分散,声音的响度越小。
实验中用不同的力敲击音叉,使音叉的振幅不同。振幅的大小通过乒乓球被弹开的幅度反映出来,这利用了转换法(或放大法)。
声音的特性
三
对于同一声源发出的声音,其响度与两个因素有关。
1.声源的振动幅度:声源的振动幅度大,声音的响度大;声源的振动幅度小,声音的响度小。
2.人距离声源的远近:距离声源越近,声音的响度大;距离声源越远,声音的响度小。
声音的特性
三
思考与讨论
为什么距离声源越远,声音的响度也就越小?
声波散播开来,
声音就越分散。
当声音在空气中传播时,能量会逐渐扩散,单位面积上接收到的能量减少,振幅逐渐减小,从而使得响度降低。
声音的特性
三
科学上,人们通常用分贝(dB)作为单位来计量声音的强弱。0dB 是人刚能听到的最微弱的声音;30dB ~ 40dB 是较为理想的安静环境;70dB 会干扰人们谈话、影响工作效率;长时间处于大于 100dB 的环境中对耳的听力会造成损伤;大于 120dB的声音则会导致耳疼痛,甚至会造成永久性听觉障碍而听不到任何声音。
声音的特性
三
声音的特性
三
为了保护人们的听力,声音不能超过90dB;
为了保证工作和学习,声音不能超过70dB;
为了保证休息和睡眠,声音不能超过50dB。
在嘈杂的环境中工作的人们,应戴上听力防护设备。
声音的特性
三
在许多同学同时讲话时,即使没有看到人,我们也可以分辨出某一同学的声音。不同的乐器同时演奏时,即使它们发出的响度与音调相同,仅凭听觉我们也可以把它们区分开来。这都是因为不同的发声体的音色不同。
声音的特性
三
3、音色
音色反映了声音的品质与特色。
(1)定义:
(2)影响音色的因素:
发声体的材料、结构
声音的特性
三
(3)不同音色的波形:借助示波器可观察到音色不同的声音的波形。如下图分别为音叉、钢琴和长笛的声音波形图。
振动频率和振幅幅度相同,波的形状不同。
声音的特性
三
【总结】人们常常将音调、响度和音色叫做声音的三要素。比较如下:
声音的特性
三
科学阅读
乐器的音调
各种乐器看上去千差万别,演奏方式也各不相同,但它们的工作原理都是一样的:通过振动发出声音。乐器可以分为三种主要的类型:弦乐器、管乐器和打击乐器。
弦乐器:像吉他、二胡、小提琴等弦乐器都是通过弦的振动而发声的。短而细的弦振动的频率高,发出声音的音调就高;长而粗的弦振动的频率低,发出声音的音调就低。演奏者演奏时,通过手指在弦上不同位置的按压来改变弦振动的频率,从而改变音调高低。弦的振动幅度越大,发出的声音越响。
声音的特性
三
管乐器:有铜管乐器和木管乐器之分。如小号和长号等铜管乐器,演奏者对着乐器的吹口吹气,使乐器内空气柱振动,通过按压活瓣或移动拉管来调整空气柱的长度,从而改变乐器发出声音的音调。长笛等木管乐器,演奏时管中的空气柱会发生振动而发声,演奏者通过堵住和放开特定的音孔改变空气柱的长度,从而使长笛产生不同的音调。空气柱越长,音调就越低。
打击乐器:如鼓、锣等打击乐器受到打击时发生振动而产生声音。鼓皮张得越紧,鼓面会振动得越快,音调就越高。击鼓的力量越大,鼓皮振动的幅度就越大,声音就越响亮。
声音的特性
三
实践活动
制作打击乐器和管乐器。在相同的瓶子中装不同量的水,分别敲打瓶子和向瓶中吹气,音调分别如何变化?
敲打瓶子时,水量越多,音调越低。
向瓶中吹气时,水量越多,音调越高。
02
随堂练习
随堂练习
四
1.编钟是我国古代的击打乐器,由若干个大小不同的钟有次序地悬挂在木架上编成一组或几组。当用相同大小的力敲击大小不同的编钟时,发出的声音有不同的( )
A.响度 B.音调 C.音色 D.振幅
B
随堂练习
四
2.两列声波在同一示波器上显示的波形如图甲、乙所示,则这两列声波
( )
A.音调不同 B.响度不同
C.音色不同 D.音调、响度和音色均不同
C
随堂练习
四
3.下列关于声音的说法中不正确的是( )
A. “响鼓也要重锤敲”,说明声音是由振动产生的,且振幅越大响度越大
B. “用超声波去除人体内的结石”是利用了声波的能量
C. “闻其声知其人”,说明可以根据音色来判断说话者
D. “公共场所不要大声说话”是要求人们说话的声音音调要低一些
D
随堂练习
四
4.关于声现象,下列说法正确的是( A )
A.图甲中钢尺伸出桌面的长度越长,振动时音调越低
B.图乙中依次吹每个瓶的瓶口,越靠近右端音调越高
C.图丙中拉奏二胡时,手在不同位置按弦,是为了改变声音的响度
D.图丁中编钟包含若干个大小不同的钟,钟的大小决定了声音的音色
随堂练习
四
5.如图,用小锤敲击音叉,音叉振动发出声音。
(1)用大小不同的力敲击音叉,音叉发出声音的响度 (选填“相同”或“不同”),声音的响度越大,乒乓球被弹开的幅度越 (选填“大”或“小”)。
(2)实验中通过观察乒乓球被弹开的幅度来显示 (选填“乒乓球”或“音叉”)振动幅度的大小,这种研究问题的方法称为 (选填“控制变量法”或“转换法”)。
(3)得出结论:响度与发声体振动的幅度
(选填“有关”或“无关”),振幅越大,响度越 (选填“大”或“小”)。
不同
大
音叉
转换法
有关
大
随堂练习
四
6.寒假里,大伟和同学一起去看望军属李大娘。他看到火炉上烧的水开了,就提着水壶往暖水瓶里灌水,正灌着,李大娘提醒他:“大伟,水快满了。小心别烫着。”他疑惑地问:“大娘,你没有看怎么知道水快满了。”大娘说:“我听出来的。”大伟还是不懂,你能回答他的疑惑吗?
往暖水瓶里灌水,瓶中发出的声音是由瓶内空气的振动产生。因为随着瓶里水的增多,瓶里的空气柱越来越短,空气柱的振动频率越来越高,所发出的声音的音调也越来越高。所以李大娘能根据瓶中发出的声音音调的高低判断水水是否快灌满了。
课堂小结
五
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