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第三章 声的世界
第一节 科学探究：声音的产生与传播
目标梳理
学习目标 重点难点
1. 掌握声音是怎样产生的，转换法在声音产生中的应用。 2. 掌握声音是怎样传播的，声音传播的两种影响因素。 3. 掌握声速与介质、温度的关系。 4. 了解声音的传播与人能够听到声音的原理。 5. 掌握回声及其应用。 1．重点：声音的产生，声音的传播，声速及其影响因素。 2．难点：声速的影响因素，回声测距。
知识梳理
一、声音是怎样产生的
1．提出问题
声音是怎样产生的？
2．猜想与假设
物体的发声似乎与振动有关。
3．设计实验与制订计划
实验器材：泡沫塑料小球、扬声器、音叉、水盆（适量水）。
4．进行实验与收集证据
（1）将泡沫塑料小球放在扬声器的纸盆上，播放音乐，会看到 ① 。
（2）将正在发声的音叉轻轻插入水里，看到 ② 。
（3）用手握住正在发声的音叉，声音停止。
5．分析与论证
通过观察和实验证明：
（1）声音是由物体 ③ 产生的。
（2）振动停止，发声 ④ 。
6．评估
（1）扬声器播放音乐时，音量要适度，不要太响或太弱。太响，纸屑可能跳出扬声器外；太弱，纸屑可能不跳动。
（2）音叉敲击的力量要适度，力量太小，溅起水花不明显。
7．交流与合作
（1）实验中用到的物理方法是什么？
⑤ 。把不易直接看出的振动转换成跳动的泡沫塑料小球和飞溅的水花。
（2）是不是只有固体振动才能发声，液体、气体呢？
液体和气体振动也能发声，例如潺潺的流水声，笛声、萧声。
①不断地跳动 ②水花飞溅 ③振动 ④停止 ⑤转换法
二、声音的传播
1．提出问题
声音是怎样传入我们耳朵的？
2．猜想与假设
声音是通过空气等介质传入我们耳朵的。
3．设计实验与制订计划
（1）实验器材：音乐芯片、玻璃罩、抽气机。
（2）实验装置：
4．进行实验与收集证据
（1）在玻璃罩内放置一个音乐芯片，当玻璃罩内有 ⑥ 时，能听到音乐声。
（2）用抽气机不断抽取玻璃罩内的空气，听到的声音不断 ⑦ 。
（3）推理：假若把玻璃罩内的空气完全抽出来，让玻璃罩内变成 ⑧ ，我们听不到音乐芯片的声音。
5．分析与论证
通过实验和推理可知：
声音可以在 ⑨ 中传播，但不能在 ⑩ 中传播。
6．评估
多次实验，得到普遍性规律。实验操作时，熟悉使用抽气机，避免器材损坏。
7．交流与合作
（1）结论是由实验直接得出的吗？
不是，是在实验的基础上进行 而得出的结论。
（2）为什么音乐芯片用细线挂着？
如果把音乐芯片直接放在玻璃罩内，芯片发出的音乐声会引起玻璃罩振动，声音通过固体（玻璃）传播，这样即使玻璃罩抽成真空，也会听到微弱的声音，影响实验效果。用细线挂着，虽然也会引起细线的振动，但振动效果不明显，有的实验中是音乐芯片放在泡沫上，也是减弱因固体传播声音而对实验产生的影响。
（3）如何证明声音在液体、固体中传播？
课本图3-8中能听见水中音乐芯片发出的音乐声，说明声音可以在 中传播；课本图3-9中“土电话”可以通过绷直的线传播声音，说明声音可以在 中传播。
⑥空气 ⑦变小 ⑧真空 ⑨空气 ⑩真空 推理 液体 固体
三、声音的传播速度及回声
1．声速
（1）定义：声音在介质中的传播速度，简称声速。
（2）大小及比较：声音在15℃空气中的传播速度约为340m/s。在水中传播速度1500m/s，在钢铁中传播速度5200m/s。
2．人耳听到声音的过程
空气振动→外耳道→鼓膜振动→听小骨、耳桥、前庭→听觉神经。
3．回声及其应用
（1）定义：声音在介质中传播时，遇到障碍物时被反射回来，再传入人耳形成回声，这种现象是声音的反射，通常称为回声或回音。
（2）回声测距、回声定位。
重点梳理
【重点01】声音的产生
1. 声音是由物体的振动产生的。一切正在发声的物体都在振动。
2. 正在发声的物体叫声源。它可以是固体、液体、气体。
3. 物体振动一定发声，但发出的声音人不一定能听见。例如我们慢慢挥动手臂，手臂在振动，我们却听不见手臂振动发出的声音。
4. 物体的振动停止，则发声也停止。不能理解为“振动停止，声音也消失”，因为振动停止，只是不再发声，但是声音未必会立即消失，原来所发出的声音还在继续存在并向外传播。如发令枪响后，过一会儿终点计时员才能听到枪声，说明虽然振动停止了，但是声音并没有消失。
【重点02】声音的传播
1. 声音的传播是需要介质的，它既可以在气体中传播，也可以在固体和液体中传播。真空不能传播声音。
2. 声音在气体、液体、固体中以波的形式传播。
3. 钟罩实验说明：真空不能传声，或者声音的传播需要介质，这里采用了“科学推理法”，因为实验中不能将钟罩抽成真正的真空。
4. 月球上没有空气，太空是真空，所以登上月球的宇航员只能通过无线电波进行交流。
5. 人耳听到声音的基本过程：发声体振动产生声波，声波通过空气传播，被人耳的耳郭收集并进入外耳道引起鼓膜振动，然后通过听觉神经传到大脑，从而产生了听觉。
【重点03】声速与回声
（1）声音在固体中传播最快，在液体中次之，在气体中最慢。即V固＞V液＞V气。
（2）影响因素：
a. 介质的种类，如固体、液体、气体。
b. 介质的温度，一般情况下，介质种类相同时，温度越高，声速越大。
（3）回声测距：
a. 若知道声音在介质中的传播速度，测出声音发出到听到回声的时间，利用速度公式可以测距离。
b. 声音通过的路程是声源与障碍物间距离的两倍，s距离=S声=V声t。
c. 当原声与回声时间间隔小于0.1s时，虽然人不能把原声与回声分开，但是回声依然存在。
（4）回声定位：如蝙蝠会发出尖锐的叫声，再用灵敏的耳朵收集周围传来的回声，回声会告诉蝙蝠附近物体的位置和大小以及物体是否在移动。
（5）人耳能听到回声的条件是人距离障碍物至少17m或回声比原声晚0.1s以上，先听到原声，后听到回声，人耳才能区分原声与回声。
1. 声音与航空航天
随着我国航空航天的发展，2008年9月27日，我国航天员翟志刚成功实现中国人的第一次太空行走，用以启发学生思考声音传播是需要介质的。在太空中，当航天员在飞船的太空舱外工作时，他们之间的交流必须利用电子通信设备，通过电磁波进行交流，因为真空中不传声。但在太空舱内他们则可以不用电子通信设备而直接对话，因为太空舱内有空气，声音在空气中可以传播。
2. 天坛回音壁
天坛回音壁是一个圆的墙壁。回音壁利用了声音的反射原理，当对着墙壁说话时，墙壁的反射作用使声音贴着墙壁传播，隔不多远又碰到圆形的墙壁，声波在光滑、坚硬的墙壁上多次反射，损失很小，所以可以传得很远。
3. 常见发声体的辨识
（1）弦类乐器发声时弦在振动，如：二胡、小提琴、古筝、吉他、钢琴等。
（2）管类乐器发声时空气柱在振动，如：长笛、萧、号、唢呐等。
（3）打击类乐器发声时打击面在振动，如鼓、锣等。
（4）人说话时声带在振动，动物的叫声是由动物的发声器官振动产生的，听到的风声是由空气振动产生的。
1．为了探究声音产生的条件，小明设计了如图所示的几个实验，你认为不能完成探究目的的是（ ）
2．下列关于声的说法，错误的是（ ）
A．我们能听到远处的雷声，说明空气可以传声
B．人在岸上大声说话也能惊动水中的鱼，说明水能传声
C．将耳朵贴在长钢管的一端，让他人在另一端敲击一下，最先听到的声音是通过空气传来的
D．宇航员在太空中不能直接对话，说明真空不能传声
3．声音在不同介质中传播的速度大小不同。根据以下小资料可知：多数情况下，声音在气体中的速度比液体中的 （选填“大”或“小”），声音在空气中传播的速度受 的影响。
小资料：一些介质中的声速v（m/s）
空气（0℃） 331 煤油 1324
空气（15℃） 340 水（常温） 1500
空气（25℃） 346 海水（25℃） 1531
4．如图所示，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、i”的声音来；而用嘴吹每个瓶子的上端，可以发出哨声。下列说法正确的是（ ）
A. 敲击瓶子时，声音只是由瓶身的振动产生的
B. 敲击瓶子时，声音只是由瓶中水柱的振动产生的
C. 用嘴吹气时，哨声是由瓶中空气柱的振动产生的
D. 用嘴吹气时，哨声是由瓶中水柱的振动产生的
5．电影院放映厅的墙壁上都被修成坑坑洼洼的，俗称“燕子泥”，其目的是为了（ ）
A. 防止声音发生振动
B. 减弱回声
C. 增强回声
D. 为了装饰剧场
6．如图所示，在探究“声音是由物体振动产生的”实验中，将正在发声的音叉紧靠悬线下的轻质小球，发现小球被多次弹开，这样做是为了（ ）
A. 使音叉的振动尽快停下来
B. 把音叉的振动时间延迟
C. 把音叉的微小振动放大，便于观察
D. 使声波被多次反射形成回声
7. 关于声音的传播速度，下列说法正确的是（ ）
A. 声速为340m/s
B. 空气中声速一定为340m/s
C. 声音在真空中传播速度最大
D. 声音在同种介质中的传播速度可能不同
8. 已知人耳区分两次声音的时间间隔为0.1s以上。现有一根长为8.5m的铁管，如果你将耳朵贴在铁管的一端让另一个人去敲击一下铁管的另一端，则敲击声由空气传入你的耳朵需要 s，你会听到 次敲打的声音。（已知声音在空气中传播速度为340m/s，在铁中传播速度为5200m/s）
9. 小宇随父母到山区爬山，他向着远处的山崖大喊一声，约1.6s听到回声，他们距山崖大约多少米。（声音在空气中传播速度为340m/s）
1．【答案】B
【解析】A选项，发出“啊”的声音，用手指触摸喉咙处，感觉喉咙在振动，说明声音是由物体的振动产生的，能探究声音产生的条件，不符合题意。B选项，一遍改变管子插入水中的深度，一边用嘴吹管的上端，空气柱变短，振动频率增大，音调变高，探究的是音调与频率的关系，符合题意。C选项，敲打铜锣，锣响后用手触摸锣面，感觉到锣面在振动，能探究声音产生的条件，不符合题意。D选项，敲击音叉后，将音叉轻轻接触脸颊，感觉到音叉在振动，能探究声音产生的条件，不符合题意。故答案选B。
2．【答案】C
【解析】声音可以在空气中传播，雷声是通过空气传播到人耳的，故A正确，不符合题意。声音可以在液体中传播，人在岸上的说话声先通过空气传播到水利，然后再由水传给鱼，鱼听到声音被吓跑，故B正确，不符合题意。声音在不同介质中的传播速度不同，在固体中传播的最快，钢管是固体，所以最先听到的声音是通过钢管传来的，后听到的声音是由空气传来的，故C错误，符合题意。声音的传播需要介质，真空不能传声，故宇航员在太空中不能直接对话，故D正确，不符合意义。
3．【答案】小，温度
【解析】声音的传播需要介质，在不同介质中传播速度不同，一般情况下，声音在固体中传播最快，液体次之，气体最慢；同一介质中，温度越高，声速越大。所以声音在气体中传播速度比液体中的小，声音传播与介质的种类和温度有关。
4．【答案】C
【解析】A、B选项，敲击瓶子时，声音是由瓶子与瓶子中的水柱的振动产生的，故A、B错误。C、D选项，往瓶子中吹气，声音是由瓶子中的空气柱振动产生的，故C正确，D错误。
5．【答案】B
【解析】发声体与声音是两个概念，我们只能想办法防止发声体振动，声音本身是不会振动的，故A错误。燕子泥是坑坑洼洼的，其作用是使射到墙上的声音不再反射到观众那里，避免产生声音的混响，所以C错误，B选项正确。
6．【答案】C
【解析】在探究“声音是由物体振动产生的”实验中，将正在发声的音叉紧靠悬线下的轻质小球，这样做是为了把音叉的微小振动放大，便于观察。故C选项正确。
7. 【答案】0.025；一
【解析】因为管长s=8.5m，V声=340m/s，由得，。由于声音在铁管中的传播速度远大于空气中的传播速度，在铁管中的传播时间一定小于0.025s，两次时间间隔一定小于0.1s，故人耳无法分辨两次声音，只能听到一次敲打声。
8. 【答案】272m
【解析】由得，s=vt=×340m/s×1.6s=272m。

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