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2.2　声音的特性
@学习目标
课程标准(2022年版) 本节要点
2.3.2　了解声音的特性. 1.了解声音的三个特性. 2.通过实验，知道影响声音的音调、响度、音色的因素.(重点)
@集慧解惑
音调
1.认识音调：声音的高低叫作音调.
2.演示实验：老师用乐器演奏出声音的各种音调，学生体会音调的高低，并通过观察老师的演示，完成下表.
乐器 发声体 音调的高低
弦乐器 (如吉他) 琴弦 其他条件相同时，弦越“细”音调越 ，越“粗”音调越 . 其他条件相同时，弦越“短”音调越 ，越“长”音调越 . 其他条件相同时，弦越“紧”音调越 ，越“松”音调越 .
管乐器(如葫芦丝) 空气柱 其他条件相同时，空气柱越“短”音调越 ，越“长”音调越 .
实验结论：在其他条件相同的情况下，发声体越短、越紧、越细，发出声音的音调越 (选填“高”或“低”).
3.学生实验：探究影响钢尺振动快慢的因素.
如图所示，同学们将钢尺的一端压在桌面上，一端伸出桌面，拨动伸出部分，听钢尺振动发出的声音的音调，并观察其振动的快慢；改变尺子伸出桌面的长度，用同样的力度拨动钢尺，听钢尺振动发出的声音的音调，并观察其振动的快慢.
实验结论：发声体振动得越快，音调越 ，振动越慢，音调越 .(均选填“高”或“低”)
4.频率
(1)物理学中用物体振动的次数与所用时间之比叫作 ，它是用来描述物体振动 的物理量.
(2)频率的单位为 ，简称 ，符号为 .如：物体在1 s的时间内振动1 000次，频率就是 .
(3)声音的音调由发声体振动的 决定.频率高，音调 ；频率低，音调 .
5.声音、超声波与次声波
大多数人能够听到的声音的频率范围为 ，高于20 000 Hz的声波叫作 ；低于20 Hz的声波叫作 .人和动物的听觉频率范围一般不同.
　1.声音的高低叫作音调，音调由发声体振动的频率决定，频率越高，音调越高.
2.声音尖细说明音调高，声音粗沉说明音调低.
3.发声体越短、紧、细，发声的音调越高；发声体越长、松、粗，发声的音调越低.
典例1 [物理观念](回归教材)如图为水瓶琴，8个相同的玻璃瓶里面装有不同高度的水，敲击这些瓶子，此时发声体是 (选填“瓶子”“水”或“瓶子和水”)，水越多，发出声音的音调越 ；如果用嘴吹，也能产生声音，但是此时的发声体为 ，水越多，发出声音的音调越 .
典例1图
典例2图
典例2 (回归教材)如图是人和一些动物的发声和听觉的频率范围，则人的听觉范围是 Hz，蝙蝠 (选填“能”或“不能”)听到次声波.大象 (选填“能”或“不能”)听到超声波.
响度
1.认识响度：声音的强弱叫作响度.
2.演示实验：探究响度的大小与振动幅度的关系.
如图所示的装置，用不同的力度，敲打同一个音叉，观察发现：敲打的力越大，乒乓球被弹开的幅度越 ，音叉发出声音的响度越 ，这种物理方法叫作 .
(1)思考响度大小与距离的关系.
坐在前排的同学听到老师声音的响度比后排的同学要 .这是因为声音是从发声体向四面八方传播的，越到远处越 ，所以距离发声体越远，听到的声音越 .
(2)结论：声音的响度与 有关， 越大，响度越大；此外，响度还与人耳 有关.
　1.声音的强弱叫作响度，其大小：①与发声体的振幅有关.振幅越大，响度越大；②与距离发声体的远近有关.距离发声体越远，响度越小.
2.用喇叭可以减少声音的分散，使声音传播得更远一些.
典例3 (回归教材)女高音歌唱家和男低音歌唱家中的“高”与“低”是指 ；引吭高歌和低声细语中的“高”与“低”是指 ；男中音放声高歌，女高音小声伴唱， 的响度大， 的音调高.
“高”“低”并不一定指的是声音的音调，也有可能指声音的响度，一定要看清楚题目，例如：女高音、男低音指的是音调，而“高歌一曲”“低声细语”指的则是响度.
变式1　[物理学与日常生活](2024·汕头期末改编)如图所示，兴趣小组的同学们制作了一个可变音的哨子，由竹筒(a、b两端开口，c处开一个小口)和活塞组成，将活塞从b处塞入，在a处吹气并来回拉动活塞，就能发出悦耳的哨音.下列有关说法正确的是 (　 　)
A.哨音的响度越大，传播得越快
B.哨音是由活塞上下移动产生的
C.换用不同的力度吹气可改变哨音的响度
D.吹气时来回拉动活塞改变了哨音的响度
音色
演示实验：播放音频，听钢琴、小提琴和二胡演奏的同一段音乐.
结论：不同发声体的 、 不同，发出的声音也就不同.我们能听声分辨人，分辨乐器，就是因为声音的 不同.
典例4 (2024·青岛中考)编钟、石磐和骨笛均是我国出土的古代乐器，演奏时它们发出的声音音色不同，这主要是因为
(　 　)
A.发声体振动频率不同 B.发声体振动幅度不同
C.发声体材料不同 D.声音传播速度不同
变式2　 [传统文化](2024·佛山月考)如图所示的蛙纹铜鼓是壮族最有代表性的文化遗产.明人汪广洋在《岭南杂咏》诗中写道：“村团社日喜晴和，铜鼓齐敲唱海歌.都道二年生计足，五收蚕茧两收禾.”敲击铜鼓，鼓面 发声；铜鼓齐敲增大了声音的 ；听众可以在众多声音中分辨铜鼓声和笛子声，是由于这两者的 不同.
声音三个特性的对比
音调 响度 音色
概念 声音的高低. 声音的强弱. 声音的品质.
影响 因素 频率高则音调高，频率低则音调低. 振幅大则响度大，振幅小则响度小. 发声体的材料、结构不同，音色一般不同.
音调 响度 音色
日常用 语表述 声音的“粗细”“高低”“低沉”“清脆”“高音”“低音”等. 声音的“大小”“洪亮”“轻声”“高唱”等. “闻其声知其人”“区分乐器”“模仿说话”等都是利用音色.
声音三个特性的波形图
1.演示实验：用示波器演示不同音调的波形图.
(1)用相同的力敲打两个固有频率为256 Hz和512 Hz的音叉，听声音，观察波形图，如图所示.
256 Hz声音的波形图
512 Hz声音的波形图
(2)结论：波形的疏密程度表示发声体振动的快慢，波形越密，发声体振动的 越高， 也越高.
2.演示实验：用示波器演示不同响度的波形图.
(1)用不同的力敲打同一个音叉，听声音，观察波形图，如图所示.
用大力敲时声音的波形图
用小力敲时声音的波形图
(2)结论：波形的起伏表示振动的幅度，波形起伏越大， 越大，声音的 越大.
3.演示实验：用示波器演示不同音色的波形图.
(1)观察不同乐器发出C调1(do)时的波形图，如图所示.
(2)结论：声波的形状不同，反映声音的 不同.
典例5 [科学思维](2024·清远期中改编)如图是四种声音的波形图，下列说法中正确的是 (　 　)
A.甲和乙的音色相同 B.甲和丙的音调相同
C.乙和丙的响度相同 D.乙和丁的响度相同
1.波形的疏密程度代表振动的快慢，波形越密，发声体振动的频率越高，音调越高.
2.波形的高低起伏表示振动的幅度，波形起伏越大，发声体振动的幅度越大，响度越大.
3.波的形状不同，音色也不同.
@慧化亮人
1.为了探究音调与什么因素有关，小明设计了下面几个实验，如图所示，你认为不能够完成探究目的是
(　 　)
A.硬纸板接触齿
数不同的齿轮
B.改变钢尺伸出
桌边的长度
C.改变薄塑料尺划
过梳子的速度
D.用大小不同
的力吹笔帽
2.人敲鼓时，鼓槌每秒敲击鼓面的次数不足20次，因此小明认为此时敲鼓发出的是次声波.小张不赞同，提出了以下观点用于反驳小明的观点，其中不合理的是
(　 　)
A.人耳是无法听到次声波的，所以鼓声不是次声波
B.人敲鼓的频率不等于鼓面振动的频率
C.次声波会对身体造成伤害，而鼓声不会，所以鼓声不是次声波
D.实际上，鼓面每秒振动的次数大于20次
3.[本地特色](2024·珠海期中)珠海民族管弦乐团原创大型民族交响组曲《簕杜鹃与金莲花》在国家大剧院表演.关于演出过程中的声现象，下列说法中正确的是
(　 　)
A.听众能根据音调来分辨出潮州锣的声音
B.二胡演奏前调节琴弦松紧是为了调整声音的响度
C.扬琴演奏者敲击琴弦的不同位置能改变琴音的音色
D.演奏者用更大的力吹笛子改变了声音的响度
4.(回归教材)(2024·广州期中改编)昆虫学家法布尔在他的著作《昆虫记》一书中记录了某种昆虫靠翅膀振动发声，如果这种昆虫的翅膀在1 min内振动了1 080次，频率是 Hz，人类 (选填“能”或“不能”)听到该频率的声音.
【解析】昆虫的翅膀在1 min内振动了1 080次，则它振动的频率为 Hz＝18 Hz，人类能听到的频率范围是20～20 000 Hz，18 Hz不在人类能听到的频率范围内，所以人类不能听到.
5.[科学探究](2024·江门期中改编)在学习吉他的演奏过程中，小明发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究，经过和同学们讨论，提出以下猜想：
猜想1：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2：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长度有关.
猜想3：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关.
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列的4种规格的琴弦进行实验.
编号 材料 长度/cm 横截面积/mm2
A 铜 60 0.76
B 铜 60 1.02
C 铜 100 0.76
D 尼龙 100
(1)为了验证猜想1，应选用编号为 的琴弦进行实验，这个实验用到的实验方法叫作 .
(2)为了验证猜想2，应选用编号为 的琴弦进行实验.
(3)可选用编号为C、D的琴弦验证猜想3，则表中所缺的数据是 .实验中选用不同的琴弦，改变了琴弦振动的 ，从而改变琴弦发出声音的音调.
(4)随着实验的进行，小华又觉得琴弦发出声音的音调高低，可能还与琴弦的松紧程度有关，为了验证这一猜想，必须进行的操作是 .2.2　声音的特性
@学习目标
课程标准(2022年版) 本节要点
2.3.2　了解声音的特性. 1.了解声音的三个特性. 2.通过实验，知道影响声音的音调、响度、音色的因素.(重点)
@集慧解惑
音调
1.认识音调：声音的高低叫作音调.
2.演示实验：老师用乐器演奏出声音的各种音调，学生体会音调的高低，并通过观察老师的演示，完成下表.
乐器 发声体 音调的高低
弦乐器 (如吉他) 琴弦 其他条件相同时，弦越“细”音调越　高　，越“粗”音调越　低　. 其他条件相同时，弦越“短”音调越　高　，越“长”音调越　低　. 其他条件相同时，弦越“紧”音调越　高　，越“松”音调越　低　.
管乐器(如葫芦丝) 空气柱 其他条件相同时，空气柱越“短”音调越　高　，越“长”音调越　低　.
实验结论：在其他条件相同的情况下，发声体越短、越紧、越细，发出声音的音调越　高　(选填“高”或“低”).
3.学生实验：探究影响钢尺振动快慢的因素.
如图所示，同学们将钢尺的一端压在桌面上，一端伸出桌面，拨动伸出部分，听钢尺振动发出的声音的音调，并观察其振动的快慢；改变尺子伸出桌面的长度，用同样的力度拨动钢尺，听钢尺振动发出的声音的音调，并观察其振动的快慢.
实验结论：发声体振动得越快，音调越　高　，振动越慢，音调越　低　.(均选填“高”或“低”)
4.频率
(1)物理学中用物体振动的次数与所用时间之比叫作　频率　，它是用来描述物体振动　快慢　的物理量.
(2)频率的单位为　赫兹　，简称　赫　，符号为　Hz　.如：物体在1 s的时间内振动1 000次，频率就是　1 000 Hz　.
(3)声音的音调由发声体振动的　频率　决定.频率高，音调　高　；频率低，音调　低　.
5.声音、超声波与次声波
大多数人能够听到的声音的频率范围为　20～20 000 Hz　，高于20 000 Hz的声波叫作　超声波　；低于20 Hz的声波叫作　次声波　.人和动物的听觉频率范围一般不同.
　1.声音的高低叫作音调，音调由发声体振动的频率决定，频率越高，音调越高.
2.声音尖细说明音调高，声音粗沉说明音调低.
3.发声体越短、紧、细，发声的音调越高；发声体越长、松、粗，发声的音调越低.
典例1 [物理观念](回归教材)如图为水瓶琴，8个相同的玻璃瓶里面装有不同高度的水，敲击这些瓶子，此时发声体是　瓶子和水　(选填“瓶子”“水”或“瓶子和水”)，水越多，发出声音的音调越　低　；如果用嘴吹，也能产生声音，但是此时的发声体为　空气柱　，水越多，发出声音的音调越　高　.
典例1图
典例2图
典例2 (回归教材)如图是人和一些动物的发声和听觉的频率范围，则人的听觉范围是　20～20 000　Hz，蝙蝠　不能　(选填“能”或“不能”)听到次声波.大象　不能　(选填“能”或“不能”)听到超声波.
响度
1.认识响度：声音的强弱叫作响度.
2.演示实验：探究响度的大小与振动幅度的关系.
如图所示的装置，用不同的力度，敲打同一个音叉，观察发现：敲打的力越大，乒乓球被弹开的幅度越　大　，音叉发出声音的响度越　大　，这种物理方法叫作　转换法　.
(1)思考响度大小与距离的关系.
坐在前排的同学听到老师声音的响度比后排的同学要　大　.这是因为声音是从发声体向四面八方传播的，越到远处越　分散　，所以距离发声体越远，听到的声音越　小　.
(2)结论：声音的响度与　振幅　有关，　振幅　越大，响度越大；此外，响度还与人耳　到发声体的距离　有关.
　1.声音的强弱叫作响度，其大小：①与发声体的振幅有关.振幅越大，响度越大；②与距离发声体的远近有关.距离发声体越远，响度越小.
2.用喇叭可以减少声音的分散，使声音传播得更远一些.
典例3 (回归教材)女高音歌唱家和男低音歌唱家中的“高”与“低”是指　音调　；引吭高歌和低声细语中的“高”与“低”是指　响度　；男中音放声高歌，女高音小声伴唱，　男中音　的响度大，　女高音　的音调高.
　　“高”“低”并不一定指的是声音的音调，也有可能指声音的响度，一定要看清楚题目，例如：女高音、男低音指的是音调，而“高歌一曲”“低声细语”指的则是响度.
变式1　[物理学与日常生活](2024·汕头期末改编)如图所示，兴趣小组的同学们制作了一个可变音的哨子，由竹筒(a、b两端开口，c处开一个小口)和活塞组成，将活塞从b处塞入，在a处吹气并来回拉动活塞，就能发出悦耳的哨音.下列有关说法正确的是 (　C　)
A.哨音的响度越大，传播得越快
B.哨音是由活塞上下移动产生的
C.换用不同的力度吹气可改变哨音的响度
D.吹气时来回拉动活塞改变了哨音的响度
音色
演示实验：播放音频，听钢琴、小提琴和二胡演奏的同一段音乐.
结论：不同发声体的　材料　、　结构　不同，发出的声音也就不同.我们能听声分辨人，分辨乐器，就是因为声音的　音色　不同.
典例4 (2024·青岛中考)编钟、石磐和骨笛均是我国出土的古代乐器，演奏时它们发出的声音音色不同，这主要是因为
(　C　)
A.发声体振动频率不同 B.发声体振动幅度不同
C.发声体材料不同 D.声音传播速度不同
变式2　 [传统文化](2024·佛山月考)如图所示的蛙纹铜鼓是壮族最有代表性的文化遗产.明人汪广洋在《岭南杂咏》诗中写道：“村团社日喜晴和，铜鼓齐敲唱海歌.都道二年生计足，五收蚕茧两收禾.”敲击铜鼓，鼓面　振动　发声；铜鼓齐敲增大了声音的　响度　；听众可以在众多声音中分辨铜鼓声和笛子声，是由于这两者的　音色　不同.
声音三个特性的对比
音调 响度 音色
概念 声音的高低. 声音的强弱. 声音的品质.
影响 因素 频率高则音调高，频率低则音调低. 振幅大则响度大，振幅小则响度小. 发声体的材料、结构不同，音色一般不同.
音调 响度 音色
日常用 语表述 声音的“粗细”“高低”“低沉”“清脆”“高音”“低音”等. 声音的“大小”“洪亮”“轻声”“高唱”等. “闻其声知其人”“区分乐器”“模仿说话”等都是利用音色.
声音三个特性的波形图
1.演示实验：用示波器演示不同音调的波形图.
(1)用相同的力敲打两个固有频率为256 Hz和512 Hz的音叉，听声音，观察波形图，如图所示.
256 Hz声音的波形图
512 Hz声音的波形图
(2)结论：波形的疏密程度表示发声体振动的快慢，波形越密，发声体振动的　频率　越高，　音调　也越高.
2.演示实验：用示波器演示不同响度的波形图.
(1)用不同的力敲打同一个音叉，听声音，观察波形图，如图所示.
用大力敲时声音的波形图
用小力敲时声音的波形图
(2)结论：波形的起伏表示振动的幅度，波形起伏越大，　振幅　越大，声音的　响度　越大.
3.演示实验：用示波器演示不同音色的波形图.
(1)观察不同乐器发出C调1(do)时的波形图，如图所示.
(2)结论：声波的形状不同，反映声音的　音色　不同.
典例5 [科学思维](2024·清远期中改编)如图是四种声音的波形图，下列说法中正确的是 (　C　)
A.甲和乙的音色相同 B.甲和丙的音调相同
C.乙和丙的响度相同 D.乙和丁的响度相同
1.波形的疏密程度代表振动的快慢，波形越密，发声体振动的频率越高，音调越高.
2.波形的高低起伏表示振动的幅度，波形起伏越大，发声体振动的幅度越大，响度越大.
3.波的形状不同，音色也不同.
@慧化亮人
1.为了探究音调与什么因素有关，小明设计了下面几个实验，如图所示，你认为不能够完成探究目的是
(　D　)
A.硬纸板接触齿
数不同的齿轮
B.改变钢尺伸出
桌边的长度
C.改变薄塑料尺划
过梳子的速度
D.用大小不同
的力吹笔帽
2.人敲鼓时，鼓槌每秒敲击鼓面的次数不足20次，因此小明认为此时敲鼓发出的是次声波.小张不赞同，提出了以下观点用于反驳小明的观点，其中不合理的是
(　C　)
A.人耳是无法听到次声波的，所以鼓声不是次声波
B.人敲鼓的频率不等于鼓面振动的频率
C.次声波会对身体造成伤害，而鼓声不会，所以鼓声不是次声波
D.实际上，鼓面每秒振动的次数大于20次
3.[本地特色](2024·珠海期中)珠海民族管弦乐团原创大型民族交响组曲《簕杜鹃与金莲花》在国家大剧院表演.关于演出过程中的声现象，下列说法中正确的是
(　D　)
A.听众能根据音调来分辨出潮州锣的声音
B.二胡演奏前调节琴弦松紧是为了调整声音的响度
C.扬琴演奏者敲击琴弦的不同位置能改变琴音的音色
D.演奏者用更大的力吹笛子改变了声音的响度
4.(回归教材)(2024·广州期中改编)昆虫学家法布尔在他的著作《昆虫记》一书中记录了某种昆虫靠翅膀振动发声，如果这种昆虫的翅膀在1 min内振动了1 080次，频率是　18　Hz，人类　不能　(选填“能”或“不能”)听到该频率的声音.
【解析】昆虫的翅膀在1 min内振动了1 080次，则它振动的频率为 Hz＝18 Hz，人类能听到的频率范围是20～20 000 Hz，18 Hz不在人类能听到的频率范围内，所以人类不能听到.
5.[科学探究](2024·江门期中改编)在学习吉他的演奏过程中，小明发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究，经过和同学们讨论，提出以下猜想：
猜想1：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2：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长度有关.
猜想3：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关.
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列的4种规格的琴弦进行实验.
编号 材料 长度/cm 横截面积/mm2
A 铜 60 0.76
B 铜 60 1.02
C 铜 100 0.76
D 尼龙 100
(1)为了验证猜想1，应选用编号为　A、B　的琴弦进行实验，这个实验用到的实验方法叫作　控制变量法　.
(2)为了验证猜想2，应选用编号为　A、C　的琴弦进行实验.
(3)可选用编号为C、D的琴弦验证猜想3，则表中所缺的数据是　0.76　.实验中选用不同的琴弦，改变了琴弦振动的　频率　，从而改变琴弦发出声音的音调.
(4)随着实验的进行，小华又觉得琴弦发出声音的音调高低，可能还与琴弦的松紧程度有关，为了验证这一猜想，必须进行的操作是　选取同一根琴弦，改变其松紧程度，比较其发出声音的音调是否变化　.

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