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第二章 声现象
第2节 声音的特性
学习目标
1.了解声音的特性。知道声音的音调跟发声体的频率有关。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。
2.通过实验，进一步了解和学习研究物理学问题的方法。
3.通过研究现实世界中丰富多彩的发声现象，使学生更加热爱科学。
一、创设情景，引入新课
在生活中，我们能够听到很多的声音，但有一些声音我们却听不到。如夏天时，我们能够听到蚊子嗡嗡的叫声，却听不到眼前飞过的蝴蝶的声音，这是为什么？
请同学们再举例说明生活中类似的现象。
海啸
1. 探究声音的特点
二、音调
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？
以上的声音中，你有什么发现？请大家进行交流。
③探究总结
尖细、刺耳
低沉、粗壮
音调低
音调高
音调高
音调低
婉转高亢
低沉浑厚
女高音
男中音
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。
2. 音调：声音的 叫作音调.
在拉二胡前，要对二胡的弦进行调试，这样做的目的是什么？
高低
3. 探究影响音调高低的因素
提出问题：声音的音调高低和什么因素有关？
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。
设计方案：将钢尺压在桌面上，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）。
控制变量法
想一想：实验中用到了什么研究方法？
实验步骤：
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；
实验记录：
慢
低
快
高
更快
更高
实验结论:
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 _______。
振动快慢
越高
越低
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。
4. 频率
（1）物理意义
用来描述物体 的物理量。物体振动快，则频率 ；振动慢，则频率 。
（2）定义：物体 振动的次数叫频率。用符号 f 表示.
（3）单位： ，符号是 .
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
决定声音的音调。频率越高、音调越高；频率越低、音调越低。
5. 音调的波形图
演示实验：观察声音的波形
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。
振动快慢
高
低
1s
赫兹
Hz
频率
通过屏幕上的波形，我们看到：
音调高的波形比较密集一些；音调低的波形比较稀疏一些。
6. 超声波和次声波
（1）可听声
多数人能够听到的声音频率
范围为： 。
（2）超声波
把高于 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 的声波叫作次声波，因为它们低于人类听觉的下限。
（4）声： 、 、 统称声。
20Hz～20000Hz
20000Hz
20Hz
声音
超声波
次声波
（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。
想一想：在火山爆发、海啸等自然灾害发生前，为什么人感觉不到而有些动物能感觉到？
三、响度
1.响度
在生活中，不同的声音音调不同，除了音调不同也有声音的强弱的不同。
（1）定义：声音的 叫作响度。
想一想：在生活中，声音的响度有大有小，那么，什么因素决定声音的响度呢？
2. 探究响度和什么因素有关
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。
使音叉发出不同响度
的声音，重做上面的
实验。
强弱
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；
实验结论：
声音的响度与物体振动的 有关，物体振动的幅度越大，产生声音的响度就 。
分析与论证：
分别用不同的力敲击时，听两次音叉发出声音的强弱，观察两次小球被弹开的幅度；用力越大，乒乓球被弹开的幅度越大，声音的响度也越大。
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。
幅度
越大
3. 振幅
物理学中用 来描述物体振动的幅度。物体的 越大，产生声音的 越大。
4. 用波形图表示响度的大小
在上面的波形图中，哪一个的振幅大？为什么？
物体的振幅越大，响度越大；反之，振幅越小，响度越小。
振幅
振幅
响度
5. 影响响度大小的因素
（1）响度的大小与 有关：发声体的振幅越大，产生声音的响度越 。
（2）响度的大小与人距发声体的 有关：离发声体距离越远，声音越分散，响度越 。
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。
振幅
大
远近
小
例：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
四、音色
请同学们欣赏老师在手机里事先录制的古典音乐《梁祝》，里面有二胡、小提琴、古筝独奏，你能将不同乐器的演奏分辨出来吗？
这是用不同的乐器演奏同一首乐曲。在音调和响度差不多相同时，你能发现声音还是不同的，你为什么能够分辨出它们是哪种乐器发出的声音？
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。
根据观察到的声音波形可以知道：
①音叉、钢琴、长笛发出的声音波形，总体上的疏密程度是 的，即 相同，音调相同.
②振动幅度相同（振幅相同）， 相同.
③波的形状不同，即 不同.
相同
频率
响度
音色
2. 音色
的高低决定声音的音调， 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 叫作音色，它反映了每个物体发出的声音特有的 。
3. 音色的决定因素
（1）音色是由发声体的 、 等因素决定的。不同发声体的材料、结构不同，发出声音的 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。
我们在教室里听见楼下本班某同学说话，就能很快判断是谁？为什么？
频率
振幅
品质
品质
材料
结构
音色
（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。
想一想：还有哪一些实例也是靠用音色来判断物体的？
例：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
五、乐音和乐器
1. 乐音
悠扬、悦耳，听起来很舒服的声音叫乐音。
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。
敲击装不同水的瓶子时，演奏出动听的乐曲。
2. 乐器
乐器可以分为 乐器、 乐器和 乐器等不同类型。
击鼓、敲锣、敲碗时的力度越大，鼓面、锣、碗的 就越大，声音就越 。
（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。长而粗的弦发声的音调 ，短而细的弦发声的音调 。绷紧的弦发声的音调 ，不紧的弦发声的音调 。弦的振动幅度越大，声音就越 。弦乐器通常有一个共鸣箱来使声音更洪亮。
（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。
打击
弦
管
振动幅度
响亮
低
高
高
低
响
（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 ，短的空气柱产生 。
低音
高音
课堂总结
声音的特性——音调、响度、音色
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。
频率：物体1s内振动的次数。位：Hz.
振幅：物体振动的幅度。
音色与振动的幅度、快慢无关。
课堂练习：
1.某种昆虫靠翅的振动发声。如果这种昆虫的翅在2s内振动了700次，频率是多少 人耳能听到吗
单位时间内物体振动的次数，叫做频率。昆虫的翅膀在2s内做了700次振动，则昆虫的翅膀振动频率为
f=700次/2s=350Hz
人类听觉范围是20～20000Hz，而昆虫翅膀振动频率f=350Hz在人类听觉范围内，所以能听到这种昆虫振动翅膀发出的声音。
2.百度地图是一款导航APP，在语音播报设置上，用户可从系统中众多演员的个性语音包中进行选择。用户更换语音包能变更声音的（　　）
A．响度 B．音色
C．音调 D．频率
B
3.曾侯乙编钟包含若干个大小不同的钟，用大小相同的力敲击不同的钟，发出的钟声不同，这是指声音的什么特性不同（　　）
A．响度 B．音调
C．音色 D．传播速度
B
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

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