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(共49张PPT)
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
通过实验探究理解声音三要素（响度、音调、音色）的物理意义； 建立声速与介质关系的概念模型，能用波形图分析声音特性
02
科学思维
运用控制变量法设计探究音调与频率关系的实验方案；通过对比不同乐器的频谱图，发展证据推理能力。
03
科学探究
通过示波器观测声波波形，测量振幅与频率。
04
科学态度与责任
基于声纹识别技术的应用案例探讨技术伦理辩证思维的培育路径。
教学重难点
教学难点
教学重点
1.明确声音的三个特性及其影响因素，即音调与频率、响度与振幅、音色与发声体的关系。
2.能用声音特性的知识解释日常生活中的声学现象。
1.理解频率、振幅等抽象概念，以及它们与声音特性之间的内在联系。
2.区分音调与响度，避免在实际应用中混淆这两个概念。
蚊子和蝴蝶在飞行时翅膀都在振动，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？
课堂引入
蝴蝶振翅
蚊子嗡嗡嗡
要知道这个问题的答案，就需要研究声音的特性。
01
知识点1 音调
知识点1：音调
探究新知
青藏高原
声音音调为什么有高低呢？
什么因素决定音调的高低呢？
弹奏不同的琴键，能够发出高低不同的声音。人的说话声、歌声，自然界一切发声物体发出的声音，都会有高有低。
歌手李娜唱歌时，声音有高低起伏，我们就将声音的高低叫做音调（pitch）。
知识点1：音调
探究新知
【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）。
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。
1. 实验探究：决定声音高低的因素
知识点1：音调
探究新知
【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；
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
知识点1：音调
探究新知
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】
【实验：探究音调和频率的关系】
（1）定义：物体1s振动的次数叫频率。用符号 f 表示.
（2）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.
（3）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。
（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。
知识点1：音调
探究新知
2. 频率
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。
观察声音的波形
知识点1：音调
探究新知
【视频演示：观察声音的波形】
频率为128赫兹
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。
频率为440赫兹
知识点1：音调
探究新知
【典例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．改变硬纸板划过梳子齿的速度 D．用发声的音叉接触水面时，水花四溅
知识点1：音调
探究新知
D
提示： 发生的音叉放入水中，水花四溅，表明发声的物体正在振动。
考点：音调的影响因素
（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。
（4）声：声音、超声波、次声波统称声。
（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
探究新知
3. 超声波和次声波
注意：声与声音的区别
（1）声音是指人耳能听得见的，可听声；
（2）声包括可听声和不可听声。
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
探究新知
知识点1：音调
探究新知
【典例2】某种昆虫靠翅膀振动发声，如果它的翅膀在4分钟内振动了96000次，则它的振动频率是 Hz，人类 （选填“能”或“不能”）听到该频率的声音。
考点：频率的计算；人耳的听声频率范围
[2]人类能听到的频率范围是20Hz~20000Hz，400Hz在范围内，所以能听到。
【详解】[1]翅膀在4分钟内振动了96000次，则它的振动频率是
400
能
02
知识点2 响度
（1）定义：声音的强弱叫作响度。
声音有音调的不同，
也有强弱的不同。
想一想：什么因素决定声音的响度呢？
知识点2：响度
探究新知
1. 响度
【演示与观察】
振动幅度小
响度小
振动幅度大
响度大
结论：鼓面振动幅度越大，发出声音的响度越大。
【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。
2. 探究响度和什么因素有关
知识点2：响度
探究新知
【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。
【实验结论】
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。
知识点2：响度
探究新知
演示实验——《响度与什么因素有关》
知识点2：响度
探究新知
物理学中用振幅来描述物体振动的幅度。物体的振幅越大，产生声音的响度越大。
物体的振幅越大，响度越大；反之，振幅越小，响度越小。
3. 振幅
4.用波形图表示响度的大小
知识点2：响度
探究新知
【视频演示：不同响度的波形】
响度小
响度大
距离近
距离远
知识点2：响度
探究新知
5. 影响响度大小的因素
（1）振幅：发声体的振幅越大，产生声音的响度越大。
（2）与人距发声体的远近有关：离发声体距离越远，声音越分散，响度越小。
（3）减少声音的发散，如听诊器、喇叭口等。
【视频欣赏：响度与距离的关系】
音响
广播
收音机
生活中的音响、广播、收音机、小蜜蜂等，都是利用减小声音的发散，从而增大声音的响度。
知识点2：响度
探究新知
6. 用波形图表示声音的响度
当我们用力敲音叉时，音叉振动的幅度大，声音就强，这表明响度是与声源振动的幅度相关的。振动幅度大，响度就大；振动幅度小，响度就小。
【演示实验】
响度大
响度小
声音图像振幅大
声音的响度较大
声音图像振幅小
声音的响度较小
知识点2：响度
探究新知
知识点2：响度
探究新知
【典例3】医生用听诊器检查病人心脏跳动主要是为了（　　）
A．适当改变心脏跳动频率，使音调变高
B．减少声音的分散，增大声音的响度
C．缩短和病人之间的距离，增大声音的响度
D．可以增大心脏跳动振幅，使响度增大
考点：影响响度的因素
【详解】心脏跳动频率和心脏跳动振幅是由心脏决定的，医生用听诊器检查病人心脏跳动时不能改变心脏跳动频率和心脏跳动振幅；医生用听诊器检查病人心脏跳动时，人耳和病人的心脏有适当的距离，也没有缩短人耳和病人之间的距离，而是使病人心跳的声音通过听诊器的橡胶管传入人耳，减少了声音的分散，使声音变得更集中，从而增大了声音的响度，故B符合题意，ACD不符合题意。
B
03
知识点3 音色
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》
点击播放暂停
知识点3：音色
探究新知
听声识物
定义：音色又称音质或音品，它指声音的特色。
知识点3：音色
探究新知
1. 音色
分别用吉他、钢琴与萨克斯发出的C调1（do）的声音的图像，比较它们的图像有什么相似和不同。
从波形可知：三者的波形整体上疏密程度相同，即音调相同，振幅也相同，即响度相同，但波的形状不相同，即音色不同。
吉他
钢琴
萨克斯
【视频欣赏】
知识点3：音色
探究新知
2. 用波形图研究不同乐器的音色
（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。
通过“听”声判断螺栓是否松动
（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。
3. 音色的决定因素
知识点3：音色
探究新知
知识点3：音色
探究新知
【典例4】如图所示声波的波形图，下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙的音色、响度相同，音调不同 B．甲、丙的音色、音调相同，响度不同
C．乙、丁的音色，音调，响度都不同 D．丙、丁的音色相同，音调和响度不相同
考点：波形图辨别声音的基本特征
提示：甲、丙、丁波形图相同，故音色相同；甲乙丙振幅相同，故响度相同
D
知识点4 科学世界：乐器和乐音
许多声音悠扬、悦耳，听到时感觉非常舒服，例如歌唱家的歌声、演奏家演奏的乐曲声。这类声音都是乐音。
知识点4：科学世界：乐器和乐音
探究新知
1. 乐音
从钢琴和长笛的波形图可以看出，乐音的波形是有规律的。
【钢琴和长笛的波形图】
鼓
乐器可以分为打击乐器、弦乐器和管乐器等不同类型。
（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。
锣
知识点4：科学世界：乐器和乐音
探究新知
2. 乐器
知识点4：科学世界：乐器和乐音
探究新知
（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。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。
（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。
贾湖骨笛
在河南舞阳出土的8 000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：科学世界：乐器和乐音
探究新知
【典例5】CCTV推出一档大型文博探索节目《国家宝藏》，小琳特别关注了“贾湖骨笛”和“曾侯乙编钟”两件国宝，下面说法错误的是（　　）
A．敲击编钟，编钟因振动而发出声音
B．轻敲或重敲编钟同一位置，编钟发出声音的响度不同
C．吹奏骨笛时，按压骨笛不同位置的气孔，发出声音的音色不同
D．悦耳的骨笛声是通过空气传入人耳中的
C
考点：乐器发声方式；音调、音色和响度的区分
提示：改变按孔的位置，是改变了其音调
知识点4：科学世界：乐器和乐音
探究新知
声音的特性
音调
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：振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。
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声音的品质叫做音色.
②影响因素：由发声体的材料、结构等因素决定的.
响度
音色
课堂总结
探究新知
声音的特性——音调、响度、音色
音调 响度 音色
物理意义 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
影响因素 频率 振幅和距发声体的距离 材料和结构
波形图
解题要点 题中出现“敲击不同部位”，“改变弦的松紧”，“改变空气柱的长度”，“尖细”，“低沉”等 题目总出现“改变用力大小”、“洪亮”、“轻声”、“远近”等字眼 题目中出现“模仿”、“分辨”、“区别”等字眼
课堂总结
探究新知
课内知识通关练
探究新知
1. 码头上轮船的汽笛声传得很远，是因为汽笛声（　　）
A．频率高 B．音调低 C．响度大 D．传播得快
【详解】声音的振幅大响度越大传播得越远，汽笛声传得很远，是因为汽笛声响度大，故C符合题意，ABD不符合题意。
考点：响度的影响因素
C
课内知识通关练
探究新知
【详解】往保温瓶里灌开水的过程中，保温瓶里发出的声音是上方空气柱的振动产生的，保温瓶内的水越来越多，空气柱越来越短，越容易振动，频率越大，音调越高，故A符合题意，BCD不符合题意。
考点：音调的改变
2．往保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断保温瓶里水位的高低，这是因为随着水位升高（　　）
A．音调逐渐升高 B．音调逐渐降低
C．音调保持不变，响度越来越大 D．音调保持不变，响度越来越小
A
课内知识通关练
探究新知
提示：弦乐器靠弦的振动发声，调节弦的粗细和松紧是改变其音调；管乐器靠空气柱发声。改变用力的大小是改变其响度。
考点：乐器发声
3．泰兴黄桥古镇被称为“提琴之乡”，关于琴声说法正确的是（　　）
A．演奏小提琴时，声音是通过空气的振动而产生的
B．琴弦的粗细不同，琴弓拨动琴弦时发出声音的音色不同
C．用同样的力带动琴弓拨动琴弦，粗弦比细弦音调高
D．拨动同一琴弦的力度越大，发出声音的响度越大
D
课内知识通关练
探究新知
提示：弦乐器靠弦的振动发声，调节弦的粗细和松紧是改变其音调；
考点：音调的改变
4．“五一”联欢会期间，小王在演出前调节了二胡弦的松紧程度。他是在调（　　）
A．音调 B．响度 C．音色 D．振幅
A
课内知识通关练
探究新知
考点：音调的影响因素
5．能区分男高音和男低音的主要依据是（　　）
A．响度 B．音色 C．频率 D．幅度
C
课内知识通关练
探究新知
【详解】女中音音带的振动频率小，但振动幅度大，所以其声音的响度大但音调低；男高音音带的振动频率大，但振动幅度小，所以其声音的音调高但响度小，故A正确，BCD错误。
考点：响度的影响因素
6．音乐会上，女中音放声独唱，男高音轻声伴唱。下列关于两人声音的描述，正确的是（　　）
A．女中音比男高音音调低，响度大 B．女中音比男高音音调低，响度小
C．女中音比男高音音调高，响度大 D．女中音比男高音音调高，响度小
A
课内知识通关练
探究新知
【解析】由甲和乙的波形图可知，两列波的波峰和波谷数目相同，即振动频率相同，所以甲和乙的音调相同；两列波的形状相同，所以音色相同；甲波形图波峰更高，所以甲响度更大，是重敲时的声波图；乙波形图波峰比较低，所以乙响度小，是轻敲时的声波图。故ABD错误，C正确。
考点：波形图辨析声音的基本特征
7．用木槌敲击同一音叉，一次重敲，一次轻敲，示波器在相同时间内的输出声波图如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．两次敲击音色相同，图乙是重敲时的声波图
B．甲的音量比乙的音量大，甲的音调也比乙的音调高
C．两次敲击音调、音色都相同，图乙是轻敲时的声波图
D．重敲时音调高，图甲是重敲时的声波图
C
课后作业
探究新知
作业
内容
同步作业
完成课后作业：“练习与应用”
自主安排
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谢谢聆听
谢谢聆听

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