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第二章 声音与环境
2.2 我们怎样区分声音
课时导入
从身边的问题出发：
你听过交响乐《黄河》吗？整首作品，有时激越高扬，有时迂回低沉，声调高低错落，起伏跌宕，给人以绝美的艺术感受。声音为什么会有这些差别
课时导入
物理与生活
生活离不开物理，物理源于生活。例如我们每天听到的声音，看到的光……物理就是从生活中来，并用研究出的规律来解决生活中的问题，从而提高我们的生活水平！
知识点
声音的高低——音调
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1
1. 音调 物理学中，把声音的________叫做音调。
2. 频率 声源振动次数和所用时间之比，叫做频率，用f 表示，单位是________，简称赫，符号是Hz。物体振动越快，其振动的频率越高。
3. 探究影响声音高低的因素
高低
赫兹
每秒振动的次数
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实验装置
实验过程 将直尺一部分压在桌上拨动使其发声。改变直尺伸出桌面的长度，用同样的力度拨动，观察直尺振动的快慢, 辨别直尺振动时发出的声音的高低 用硬纸片分别快速和慢速拨动梳齿，辨别发出声音的高低
实验现象 伸出短的时候：直尺振动得快，发出的声音音调高；
伸出长的时候：直尺振动得慢，发出的声音音调低 快速拨动时，发出的声音的音调高 ；慢速拨动时，发出的声音的音调低
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归纳上述实验现象，可得出如下结论：
声音的高低跟声源振动的频率有关：声源振动的频率越高，音调越高；声源振动的频率越低，音调越低。
跟发声体的形状、
尺寸、材料有关
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温馨提醒：
(1)通常情况下，儿童说话声音的音调比成年人高，女孩说话声音的音调比男孩高。
(2)日常生活中，人们用“尖”“清脆”“低沉”等描述音调的高低。
(3)声音在介质中的传播速度与声源振动频率无关，同种介质中，频率不同的声音声速都相同。
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物理学家
海因里希·鲁道夫· 赫兹，德国物理学家，于1888 年首先证实了电磁波的存在，并对电磁学有很大的贡献，故频率的单位赫兹以他的名字命名。
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信息浏览
人和动物的发声频率范围各不相同，能听到的声音频率范围也不相同。
人的发声频率范围是85 ～ 1 100 Hz， 人能听到的声音的频率范围是20 ～20 000 Hz，低于和高于这个频率范围的声波，人都听不到。
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例 1
如图所示，小明同学将刻度尺的一端紧压在桌面上，另一端伸出桌面，小华同学拨动刻度尺使它振动。
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(1)实验过程中，小华听到两个声音，一个是刻度尺敲击桌面发出的声音，另一个是刻度尺振动发出的声音。要减弱刻度尺敲击桌面发出的声音，可采取的措施是_________________________ (填“手要紧压到桌子的边缘”或“手压刻度尺的力要小”)
手要紧压到桌子的边缘
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(2)小明改变刻度尺伸出桌面的长度，小华用同样大小的力拨动刻度尺，刻度尺振动的快慢不同，发出声音的_________发生变化；随着刻度尺伸出桌面长度的增加，_______________ (填写声音特性的变化情况)。这说明声音的高低与物体振动的_________(填物理概念)有关。
(3)实验过程中，小华运用了比较和_________的实验方法。
音调
声音的音调变低
频率
控制变量
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思路导引
(1) 实验时，要减弱刻度尺敲击桌面发出的声音，手要紧压到桌子的边缘；
(2) 改变刻度尺伸出桌面的长度，用同样大小的力拨动刻度尺，刻度尺振动的快慢不同，刻度尺发出声音的音调不同，此处运用了控制变量法。
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变量唯一，根据实验结果寻找因果关系
●运用同样的实验器材可以探究多个物理问题，本实验目的是探究声音音调的高低与什么因素有关；
●使用刻度尺进行实验，不改变拨动力度，只改变伸出桌面的长度，保证了变量唯一。从而发现刻度尺伸出长度越短，振动越快，频率越高，刻度尺发出的声音音调越高。反之，刻度尺伸出长度越长，振动越慢，频率越低，发出的声音音调越低。
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1.如图所示，在同一个轴上固定着三个齿数不同的齿轮。当齿轮旋转时，用纸片分别接触齿轮。下列说法正确的是 ( )
A. 使纸片发出声音的音调最高的是上面的齿轮
B. 使纸片发出声音的音调最高的是中间的齿轮
C. 使纸片发出声音的音调最高的是下面的齿轮
D. 当齿轮旋转时，用纸片分别接触三个齿轮，发出声音的音调都一样
C
转动速度相同
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知识点
物理学推动了社会的发展
2
观察波形图，分析比较：
两图比较，
上疏下密
建构模型
图像法—— 波形图：将声音信号通过话筒，转换成电信号，再通过示波器，在显示屏上显示出声音的波形，让声波可以“看得见”，把声波更形象、生动地表现出来。
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1. 在相同时间内，甲振动次数少，频率低，音调低；乙振动次数多，频率高，音调高。甲、乙两个音叉振动频率不同。
2. 从图中看出，在波形图上，频率的高低表现为波形的疏密程度。波形密，表明频率高；波形疏，表明频率低。
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例2
[合肥模拟] 用大小相同的力分别敲击频率256 Hz 和440 Hz的音叉得到的波形图如图7所示，其中图 ______(填“甲”或“乙”)是敲击频率256 Hz 的音叉得到的波形。
甲
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思路导引：当用大小相同的力分别敲击音叉时，它们的振动频率不同，发出声音的音调就会不同；甲的频率低，乙的频率高。
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对比波形图，建立解题模型
用波形图直观表示音调，相同时间内波形图密表示音调高；波形图疏表示音调低。
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知识点
探究影响弦乐器音调的因素
3
取三根不同规格的琴弦，其信息如下表：
编号 琴弦材料 琴弦长度/cm 琴弦横截面积/mm2
A 钢 20 0.5
B 钢 30 0.5
C 钢 20 0.7
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1. 选择编号A、B 两根琴弦，保持张紧程度相同，拨动琴弦，研究琴弦发声的音调与琴弦长度的关系。
2. 选择编号A、C 两根琴弦，保持张紧程度相同，拨动琴弦，研究琴弦发声的音调与琴弦横截面积的关系。
3. 选择一根琴弦，拨动琴弦，听其发声的音调，改变其张紧程度，再拨动，听其发声的音调，研究琴弦发声的音调与琴弦张紧程度的关系。
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归纳得出：影响弦乐器发声音调的因素有弦的 ________、________ 、________等。
其他条件相同时，弦越短，其发出的
声音音调越高。
其他条件相同时，弦越细，其发出的
声音音调越高。
其他条件相同时，弦越紧，其发出的声音音调越高。
弹奏弦乐器通过变换粗细不同的琴弦，手指按动琴弦上不同的位置或改变弦的张紧程度来弹奏出不同的音调。
长短
粗细
张紧程度
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思想方法
控制变量法：把多因素( 多变量) 问题的研究，转换成单因素问题研究。控制其他因素不变，只改变其中的某一个因素，从而研究这个因素对事物的影响，这种方法叫控制变量法。例如：在探究琴弦的长度对音调的影响时，只改变弦的长度，保持弦的粗细、张紧程度相同。
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例 3
在学习古筝演奏过程中，小明发现琴弦发出声音的音调高低受各种因素的影响，他决定对此进行研究，经过和同学们讨论提出了以下几种猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。
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编号 A B C D
规格 材料 尼龙 尼龙 尼龙 镍铬合金
长度/cm 55 55 55 ①
横截面积/mm2 1 0.5 1 0.5
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为了验证上述猜想是否正确，他和同学们找到了表中所列4 种规格的琴弦，进行实验。
(1)为了验证猜想一，应选编号___、___两种规格的琴弦进行实验。
(2)为了验证猜想二，应选编号___、___两种规格的琴弦进行实验。
(3)在验证猜想三时，小明发现粗心的同学没有把表中的数据填全，表中①的位置所缺数据是_______。
(4)小明在这个探究实验中，采用的研究方法是__________。
A
B
A
B
55
控制变量法
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思路导引
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依据控制变量法，设计实验
探究弦乐器发出声音的音调与哪些因素有关时，需采用控制变量法进行。每一步骤，只改变一个因素，而其他因素都保持不变，然后再把结果汇总出来。
弦乐器发出声音的音调高低与琴弦的长短、粗细和张紧程度有关。弦越长，越粗，绷得越松，发出声音的音调越低；弦越短，越细，绷得越紧，发出声音的音调越高。
课堂小结
我们怎样区分声音
1. 音调是指声音的高低程度，取决于声源振动的频率，声源的振动频率可以通过改变发声体本身的特性(如长度、松紧、大小、厚薄等)改变其频率，例如：管乐器是靠改变空气柱的长度来发出各种音调(如笛子等)，弦乐器是通过改变弦的粗细、松紧、长短从而改变音调(如二胡、小提琴、钢琴等)，打击乐器是通过它们的体积和松紧的不同来改变音调(如鼓、编钟等)。
2. 物体振动频率越大，音调越高。

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