2.2 声音的特性（教学课件）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理课件聚焦“声音的特性”，通过“蚊子与蝴蝶飞行声音差异”的问题导入，以实验探究（如钢尺振动）、波形图分析为支架，系统讲解音调与频率、响度与振幅、音色与发声体材料结构的关系。 其亮点在于融入科学探究（钢尺振动实验、音叉乒乓球实验）和科学思维（波形图分析、控制变量法），结合视频演示和对比表格总结特性差异，既提升学生实验操作与分析能力，也为教师提供清晰教学流程与互动素材。

物理八年级上册 •人教版 第二章 声现象 第2节 声音的特性 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 通过实验和实例，了解声音的特性。知道声音的音调跟发声体振动的频率有关，知道声音的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。 02 科学思维 通过探究声音的音调与振动快慢的关系、响度与振幅的关系，发展科学归纳能力。用声音的波形图研究声音的音色时，体会运用图像进行科学研究的方法。 03 科学探究 在研究声音的特性实验中，有计划、有目的地观察现象，真实、准确地记录观察到的信息，养成科学观察的习惯。 04 科学态度与责任 在实验探究的过程中，形成严谨求真、实事求是的科学态度。通过欣赏不同乐器演奏的音乐，提高审美情趣。 教学重难点 教学难点 教学重点 感知声音的特性，并能在实践中分辨这些特性。 感知声音特性之间的区别。 课堂引入 蚊子和蝴蝶在飞行时翅膀都在振动。 思考：为什么我们能听到讨厌的蚊子声，却听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音? 知识点1 音调 知识点1：音调 1. 探究声音的特点 ①比较牛与蚊子发出的声音有什么不同？ ②比较两位歌唱家发出的声音有什么不同？ 知识点1：音调 声音 声音的特点 探究归纳 蚊子 牛 低沉浑厚 男低音 女高音 婉转高亢 尖细、刺耳 低沉、粗壮 音调高 音调高 音调低 音调低 我们接触到的声音：有的听起来尖细，声音高，音调高；有的听起来低沉，声音低，音调低。 ③探究总结 2. 音调 声音的高低叫作音调。 知识点1：音调 【提出问题】声音的音调高低和什么因素有关？ 【设计方案】控制变量法：控制钢尺的振动幅度不变，只改变钢尺伸出的长短（改变钢尺振动的频率）。 3. 探究影响音调高低的因素 如图所示，将一把钢尺按紧在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，使钢尺两次振动的幅度大致相同，再次拨动。 知识点1：音调 ①把钢尺紧压在桌上，使钢尺的1/4伸出桌面外，用手向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中； ②再分别把钢尺的2/4、3/4伸出桌面外，仍用同样大小的力向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中。 振动部分长度 振动快慢 音调高低 3/4钢尺长 2/4钢尺长 1/4钢尺长 【实验步骤】 知识点1：音调 音调的高低与发声物体的 ________有关。振动得越快，发出的声音音调 ______；振动得越慢，声音音调 _______。 振动部分长度 振动快慢 音调高低 3/4 钢尺长 2/4 钢尺长 1/4 钢尺长 慢 低 快 高 振动快慢 越高 越低 更快 更高 【实验记录】 【实验结论】 知识点1：音调 （1）物理意义：用来描述物体振动快慢的物理量。物体振动快，则频率高；振动慢，则频率低。 （2）定义：物体1s振动的次数叫频率。用符号 f 表示。 （3）单位：赫兹，符号是Hz。 如物体1s内振动了50次，则这个物体振动的频率 f=50Hz。 （4）音调和频率的关系 频率决定声音的音调。频率越高、音调越高；频率越低、音调越低。 4. 频率 知识点1：音调 观察声音的波形 5. 音调的波形图 将音叉发出的声信号输入示波器、计算机或手机中，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。 知识点1：音调 演示实验—《声音的波形》 知识点1：音调 频率为128赫兹 频率为440赫兹 音调高的波形比较密集，说明声音的频率高；音调低的波形比较稀疏，说明声音的频率低。 （1）声音音调的波形图 通过屏幕上的波形，我们发现： 音调高：相同时间内, 波的个数多、频率高 音调低：相同时间内, 波的个数少、频率低 知识点1：音调 如图所示，是某一声音的波形图。横坐标表示振动的时间（单位为s），纵坐标表示振动的幅度。请你分析波形图，想一想，振动的频率多大？ 该声音在0.002s的时间内振动了4次，其频率为： （2）通过音调的波形图计算频率 2000HZ 知识点1：音调 6. 超声波和次声波 （4）声：声音、超声波、次声波统称为声。 （2）超声波 把高于20000Hz的声波叫作超声波，因为它们超过人类听觉的上限。 （3）次声波 把低于20Hz的声波叫作次声波，因为它们低于人类听觉的下限。 （1）可听声 多数人能够听到的声音频率 范围为：20Hz～20000Hz。 知识点1：音调 （5）人和一些动物的听觉频率范围 动物的听觉频率范围一般和人的不同。 ●有的动物能听到超声波，例如：狗、猫、蝙蝠、海豚。 ●有的动物能听到次声波，例如：狗、大象。 知识点1：音调 视频欣赏——《音调》 知识点1：音调 【例题1】在探究影响音调的因素实验中，小明将直尺一端压在桌面上，另一端伸出桌面。 （1）拨动直尺，小明应该采用了图______（选填“甲”或“乙”）所示的实验操作方法。 （2）小明规范实验操作后，拨动直尺，观察到直尺在振动，同时听到了直尺发出的声音，接着减小直尺伸出桌面的长度，再次拨动直尺，小明观察到直尺的振动 变______ ，直尺发出声音的 音调变______ ，说明音调与 __________有关。 振动快慢 甲 快 高 知识点1：音调 【解析】 （1）此实验研究钢尺振动时的音调跟钢尺振动频率的关系，应该观察直尺的振动快慢，听直尺振动发出声音的高低，乙图中直尺与桌面撞击的声音会干扰实验，故应使直尺紧贴桌面，选用甲图所示的实验方法。 （2）当钢尺伸出桌面的长度越短时，振动越快，发出声音的音调越高；说明音调的高低与发声物体的振动快慢有关。 知识点1：音调 【例题2】如图所示，先后在话筒前敲响两个音叉，示波器显示出波形，可判断甲音叉发出声音的音调比乙音叉发出声音的音调更_____ （选填“高”或“低”）一些。甲、乙两种声波在空气中的传播速度_____________ （选填“甲快”、“乙快”或“甲、乙一样快”）。 甲、乙一样快 低 【解析】 由甲、乙两音叉发出的波形可以看出，甲音叉发出声音的波形疏，说明振动频率低，音调低。 声速与介质的种类和温度有关，甲、乙两种声波在空气中的传播速度一样快。 知识点2 响度 知识点2：响度 1. 响度 （1）响度的定义：声音的强弱叫作响度。 想一想：什么因素决定声音的响度呢？ 【设计实验】 将系在细绳上的乒乓球轻触正在发声的音叉，观察乒乓球被弹开的幅度。 改变敲击力的大小，使音叉发出不同响度的声音，重做上面的实验。 声音有音调的不同，也有强弱的不同。 （2）探究响度和什么因素有关 知识点2：响度 【进行实验】 ①把系好乒乓球的细线拴在铁架台上，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用大小不同的力敲击音叉，使音叉发出响度不同的声音，重做上面的实验，观察乒乓球被弹开的幅度。 【分析与论证】 分别用不同的力敲击时，听音叉发出声音的强弱，观察小球被弹开的幅度；用力越大，乒乓球被弹开的幅度越大，声音的响度也越大。 声音的响度与物体振动的幅度有关，物体振动的幅度越大，产生声音的响度也越大。 【实验结论】 知识点2：响度 演示实验——《影响响度的因素》 知识点2：响度 2. 用波形图表示响度的大小 （2）研究声音响度的波形 在机械振动中，振幅是表示振动的范围和强度的物理量，它表示物体振动时离开平衡位置最大位移的绝对值，在数值上等于最大位移的大小。 （1） 振 幅 将音叉发出的声信号输入示波器、计算机或手机中，观察声音的波形。 先后用大小不同的力敲击同一音叉，边听边观察它们的波形有何不同。 知识点2：响度 （3）用波形图表示响度的大小 物体的振幅越大，响度也越大； 反之，振幅越小，响度也越小。 知识点2：响度 （1）振幅：响度的大小与振幅有关，发声体的振幅越大，产生声音的响度越大。 喊话器 3. 影响响度大小的因素 听诊器 为了增大响度，可以减小声音的发散。医生检查疾病用的听诊器、喊话器都是应用了这个道理。 （2）距离：响度的大小与人距离发声体的远近有关，人距离发声体越远，响度越小。 知识点2：响度 【例题3】男低音独唱时由女高音轻声伴唱，对二人声音的描述正确的是（ ） A. 男低音比女高音音调低、响度大 B. 男低音比女高音音调低、响度小 C. 男低音比女高音音调高、响度大 D. 男低音比女高音音调高、响度小 A 【解析】 题中的“男低音”和“女高音”中的“低”和“高”专指音调的高低。由此可知，男低音比女高音音调低。 女高音“轻声”伴唱，“轻声”指响度不宜过大。所以A正确。 故选A。 知识点2：响度 【例题4】如图所示。小组同学完成以下几个声现象实验。请回答问题。 （1）如图甲所示，因音叉振动乒乓球被弹开；乒乓球将音叉的振动放大，这种实验方法是______ （选填“转换法”或“控制变量法”），该装置还可以探究声音响度关与振幅的关系。小明敲击同一音叉时，得到敲击时的两列声波图，从图中可以看出这两次声音的______ （选填“响度”或“音调”）相同； （2）如图乙所示，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面适当的长度，拨动钢尺，可听到钢尺振动发声。若钢尺伸出桌面的长度保持不变，改用更大的力拨动钢尺，则听到声音的______变大；若拨动钢尺的力保持不变，逐渐增加钢尺伸出桌面的长度，听到声音的音调变______。 转换法 音调 响度 低 知识点2：响度 【解析】 （1）图甲中，音叉的振动幅度很小，肉眼看不出，乒乓球接触发声的音叉被弹开，说明发声音叉在振动。通过乒乓球被弹起将音叉微小的振动放大，这种实验方法叫做转换法。 通过敲击时的两列声波图，振幅不同，响度不同，振动频率相同，音调相同。 （2）一端伸出桌面适当的长度，拨动钢尺，钢尺振动可以发出声音。用更大的力拨动钢尺，改了钢尺的振幅，使得振幅变大，则听到声音的响度变大。改变钢尺伸出桌面的长度，改了振动的频率，用同样大小的力拨动其伸出桌面的一端，这样会导致钢尺振动的快慢不同，即发出声音的音调不同，逐渐增加钢尺伸出桌面的长度，听到声音的音调变低。 知识点三 音色 知识点3：音色 想一想：这是不同的乐器演奏同一首乐曲。在音调和响度差不多相同时，你会发现声音还是不同的，你能够分辨出它们是哪种乐器发出的吗？ 请欣赏古典音乐《梁祝》片断。 点击播放暂停 知识点3：音色 视频演示—《不同音色的波形图》 1. 探究不同发声体的音色 将音叉、钢琴与长笛发出的声音分别输送到计算机（或示波器）中，观察声音的波形图，比较他们的波形有何异同。 知识点3：音色 ①音叉、钢琴、长笛发出的声音波形，总体上的 疏密程度是相同的，即频率相同，音调相同. ②振动幅度相同（振幅），响度相同. ③波的形状不同，即音色不同. 对观察到的声音波形进行分析可以知道： 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，不同的物体发出的声音，即便音调和响度相同，我们还是能够分辨出他们的不同。 这表明在声音的特性中还有一个特性是十分重要的，它就是音色。 声音的品质叫作音色，它反映了每个物体发出的声音特有的品质。 2. 音色 知识点3：音色 通过“听”声判断螺栓是否松动 3. 音色的决定因素 （1）音色是由发声体的材料、结构等因素决定的。不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色就不同。 “闻其声而知其人”就是利用每个人发出声音的音色不同来辨别的。 （2）音色是由发声体本身决定的，发声体有变化，音色也将变化。例如，有经验的铁路工人师傅，可以通过用铁锤敲击钢轨发出的声音的音色而得知钢轨上的螺丝是否松动。 知识点3：音色 【例题3】AI（人工智能）语音播报能够模仿不同人物的声音，是因为它学会了模仿人物声音中的哪个特性（　　） A．音调 B．响度 C．音色 D．振动频率 C 【解析】 不同发声体发出的声音音色不同，AI（人工智能）语音播报能够模仿不同人物的声音，是因为它学会了模仿人物声音的音色，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 知识点3：音色 【例题4】如图所示是甲、乙、丙三个声音在示波器上显示的波形图（纵轴数值的单位相同，横轴中1ms＝10-3s），以下判断正确的是（　　） A．乙比甲的响度大 B．甲的音调比乙低 C．甲比丙的频率小 D．甲、丙的音色相同 D 知识点3：音色 【解析】 A．甲、乙图像的振幅相同，所以响度相同，故A错误； B．甲0.2ms内均振动2次、乙0.4ms内均振动2次，甲的振动频率较高，音调较高，故B错误； C．甲、丙0.2ms内均振动2次，所以频率相同，音调相同，故C错误； D．如图，甲、丙的波形相同，所以音色相同，故D正确。 故选D。 知识四 乐音和乐器 知识点4：乐音和乐器 1. 乐音 悠扬、悦耳，听起来很舒服的声音都是乐音。例如歌唱家的歌声、演奏家演奏的乐曲声。 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。 学生乐团表演 我国春秋战国时代的编钟 知识点4：乐音和乐器 （1）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。 2. 乐器 乐器可以分为打击乐器、弦乐器和管乐器等不同类型。 传统红色中国大鼓 敲击铜锣 知识点4：乐音和乐器 （2）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。 ①弦乐器的音调：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。 ②弦乐器的响度：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。 音乐会上拉小提琴的少女 弹钢琴的小男孩 知识点4：乐音和乐器 （3）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。 贾湖股笛 梅花洞箫图片 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。单簧管、双簧管和各种号也是常见的管乐器。 知识点4：乐音和乐器 【例题5】古筝是中华民族古老的民族乐器，下列对古筝演奏的相关描述正确的是（　　） A．古筝演奏时用力拨动琴弦，音调升高 B．古筝演奏时的声音是由琴弦振动产生的 C．古筝演奏时的声音悦耳动听，细琴弦发声的响度大 D．古筝演奏时拨动琴弦越快，声音传播速度越快 B 知识点4：乐音和乐器 【解析】 A．弹奏古筝时，手指越用力，琴弦振动的幅度越大，发出声音的响度越大，故A错误； B．物体的振动产生声音，古筝声是由于琴弦振动产生的，故B正确； C．古筝演奏时的声音悦耳动听，令人愉悦，响度的大小与振幅有关，与粗细无关，故C错误； D．声速跟介质和温度有关，跟其它因素没有关系，古筝演奏时拨动琴弦越快，则发出的声音的音调越高，故D错误。 故选B。 课堂小结 课堂小结 声音的特性 响度 ①声音的高低叫作音调. ②影响因素：频率决定声音的音调. ③波形图：音调高的波形比较密集一些. ①响度：声音的强弱叫作响度. ②影响因素：与振幅、传播距离和分散程度有关. ③波形图：响度大，振幅大；响度小，振幅。 ①声音的品质叫作音色. ②影响因素：由发声体的材料、结构等因素决定的. 乐器可以分为打击乐器、弦乐器和管乐器等不同类型. 音调 音色 乐器 课堂小结 音调 响度 音色 物理意义 影响因素 相关知识 声音的特性——音调、响度、音色 振幅：物体离开平衡位置的最大位移。 频率：物体1s内振动 的次数。单位：Hz. 指声音的高低 （声音的粗细） 指声音的强弱 （声音的大小） 指声音的 特色、品质 由发声体振动的频率决定, 振动频率越高，音调就越高，频率低则音调低。 由发声体振动的振幅和距发声体的远近决定。振幅越大，响度越大；离发声体越远，响度越小。 不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色也就不同。 音色与振动的幅度、快慢无关。 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1. 如图是我国某地修筑的“音乐公路”，当汽车以一定速度匀速行驶时，就会奏出一段悦耳的乐曲。音乐公路的路面上分布着许多疏密不同的横向凹槽，汽车每经过一个凹槽，轮胎就会上下振动一次。下列说法正确的是（　　） A．声音是由空气振动产生的 B．当车速增大时，音调会变高 C．当凹槽变稀疏时，音调会变高 D．当车速减小时，声音传播速度也会减小 B 课堂练习 【解析】 A．汽车每经过一个凹槽，轮胎就会上下振动一次，声音是由汽车轮胎振动产生的，而不是空气振动产生的，故A错误； B．当车速增大时，汽车经过凹槽的频率变大，轮胎振动的频率变大，音调会变高，故B正确； C．凹槽稀疏时，汽车经过凹槽的频率变小，轮胎振动的频率变小，根据频率与音调的关系，频率越低，音调越低，故C错误； D．声速与介质的种类和温度等因素有关，与车速无关。当车速改变时，声速不变，故D错误。 故选B。 课堂练习 2．下列关于中国传统乐器的描述和分析，不正确的是（　　） A．弹奏琵琶时，同样大小的力拨动粗细不同的琴弦，可以发出音调不同的声音 B．吹葫芦丝时，是因为空气柱振动产生了声音 C．吹陶笛时，按住不同的气孔是为了改变声音的音调 D．用大小不同的力敲击扬琴的同一位置，发出声音的音色不相同 D A B C D 课堂练习 【解析】 A．弹奏琵琶时，同样大小的力拨动粗细不同的琴弦，琴弦振动频率不同，可以发出音调不同的声音，故A正确，不符合题意； B．声音是由物体振动产生，吹葫芦丝时，是因为空气柱振动产生了声音，故B正确，不符合题意； C．吹陶笛时，按住不同的气孔是为了改变空气柱振动的长短，进而改变空气中振动的快慢，改变声音的音调，故C正确，不符合题意； D．用大小不同的力敲击扬琴的同一位置，琴弦振动幅度不同，发出声音的响度不相同，故D错误，符合题意。 故选D。 课堂练习 3. 如图是甲、乙两个声音的发声体振幅与时间的关系图像，下列说法正确的是（　　） A．甲的音调比乙的高 B．甲和乙的音调相同 C．甲的响度比乙的大 D．甲和乙的响度相同 A 【解析】 AB．音调的决定因素是频率，频率是物体每秒内振动的次数，从波形图上看，相同时间内甲振动的次数多，故甲的频率快，音调高，故A符合题意，B不符合题意； CD．响度的决定因素是振幅，波峰和波谷之间的距离为振幅，从波形图上看，甲的振幅小，故甲的响度小，故CD不符合题意。故选A. 课堂练习 4. 到今天仍然可以用来演奏。经过专家鉴定，这套编钟是“双音钟”，用相同力度轻轻敲击同一个甬钟的正面和侧面，就可以发出两种不同的声音，这里的“不同”是指________；用不同力度轻轻敲击同一个甬钟的正面也可以发出两种不同的声音，这里的“不同”是指________。（均选填“音调”“响度”或“音色”） 音调 响度 课堂练习 【解析】 经过专家鉴定，这套编钟是“双音钟”，用相同力度轻轻敲击同一个甬钟的正面和侧面，振幅相同，则响度相同，由于编钟的材质，结构不变，所以发出声音的音色不变，则可以发出两种不同的声音，这里的“不同”是指音调，因为它们的振动频率不同； 用不同力度轻轻敲击同一个甬钟的正面，振动的频率相同，则音调相同，由于编钟的材质，结构不变，所以发出声音的音色不变，则可以发出两种不同的声音，这里的“不同”是指响度，因为它们的振动幅度不同。 课堂练习 5. “八音盒”是一种机械音乐盒。上紧发条后圆筒转动，圆筒上按一定规律分布着一些凸点，它们拨动簧片就会奏出乐曲，这说明声音是由物体的______ 产生的；长度不同的簧片发出的声音_______（选填“音调”、“响度”或“音色”）不同。 振动 音调 【解析】 拨动簧片，簧片会产生振动，同时簧片会发出声音，奏出乐曲，故说明声音都是由物体振动产生的。 长度不同的簧片振动时，振动的频率不同，由于频率决定音调，所以发出声音的音调不同。 课堂练习 6. 如图音乐公路路面上分布着许多凹槽，汽车每经过一个凹槽就上下振动一次，每秒振动次数不同，发声频率就不同。驾驶员驾驶汽车以14m/s行驶在某段音乐公路上时，能发出C大调的fa音，其频率约为350Hz。 （1）经过1s，汽车运动过的距离是多少？ （2）相邻两凹槽之间的距离是多少？ （3）车速保持不变，如果想发出频率为330Hz的Mi音，则凹槽宽度应当________（选填“变宽”“变窄”或“不变”）。 变宽 14m 0.04m 课堂练习 【解析】 （1）经过1s，汽车运动过的距离s=vt=14m/s×1s=14m （2）汽车发出这个音时，通过相邻两个凹槽的时间即振动1次所用时间t'=1s/350 所对应的相邻凹槽之间的距离是s'=v't'=14m/s×1s/350 =0.04m （3）声音是由物体的振动产生的，发声体的频率越高，音调越高。如果想发出频率为330Hz的Mi音，即音调变低，车速保持不变，在凹槽宽度应当变宽时，汽车每秒经过凹槽上下振动一次振动的次数变少，发声音调变低。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 null 17100.0 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Lavf58.45.100 Lavf59.27.100 null 39240.0 null 31140.0 null 79704.0 Lavf58.45.100 $