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第3节 声音的特性与应用
考点一、声音的特性
1.音调
(1)概念：声音的高低叫作音调。
(2)探索活动：音调与物体振动快慢的关系
设计和进行实验 ①将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意其振动的快慢②改变钢尺伸出桌面的长度，再次拨动钢尺，使钢尺两次振动幅度大致相同，比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调
现象 钢尺伸出桌面的长度越长，钢尺振动得越慢，钢尺发出声音的音调越低
结论 声音音调的高低与发声体振动的快慢有关，物体振动得快，发出声音的音调就高；振动得慢，发出声音的音调就低
科学思维——控制变量法：在本实验中使钢尺每次振动的幅度大致相同，探究音调与物体振动快慢的关系，就用到了控制变量法。
(3)频率
①振动频率的大小跟发声体的形状、尺寸和所用的材料有关。一般情况下，小、短、细、轻、紧的发声体，振动频率高，音调高；大、长、粗、重、松的发声体，振动频率低，音调低。
②一般来说，儿童说话的音调比成年人高，成年女性的音调比成年男性高。我们平时所说的“男低音”“女高音”中的“高”“低”都是指音调。
(4)超声波和次声波：根据声源的振动频率，可将声分为三类。
分类 定义 注意
人能听到的声音 人对高音和低音的听觉有一定的限度，多数人能够听到的声音频率范围为20～20000Hz 一般人听不到超声波和次声波
超声波 频率高于20000Hz的声波
次声波 频率低于20Hz的声波
蝙蝠、海豚能发出并听到超声波；大象可以用次声波交流：猫、狗能听到超声波。
注意
(1)超声波和次声波也是由物体的振动产生的，只是振动频率不同。(2)超声波和次声波的传播也需要介质，在真空中不能传播。
(3)在相同条件下，超声波和次声波的传播速度与人耳能听到的声音的传播速度相同。
2.响度
(1)概念：声音的强弱叫作响度，响度是人们对声音强弱的主观感觉。
(2)探索活动：影响响度的因素
操作 现象 结论
a.将乒乓球用细线悬吊起来，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。b.再敲击音叉，使其发出不同响度的声音，重做上面的实验。从观察到的现象，能否发现响度与什么因素有关 c.在距离音叉较近处与较远处听音叉发出的声音，听到的声音强弱有什么不同 能发现响度与什么因素有关 用力小，乒乓球被弹开的幅度小，声音弱；用力大，乒乓球被弹开的幅度大，声音强。人离音叉越远，听到的声音越弱 同一声源发出的声音，响度与声源的振动幅度(振幅)、人与声源的距离有关。声源的振动幅度越大，响度越大；距离声源越远，声音越分散，声音的响度越小
科学思维——转换(放大)法
实验中用不同的力敲击音叉，使音叉的振幅不同。振幅的大小通过乒乓球被弹开的幅度反映出来，这利用了转换法(或放大法)。
(3)响度与振幅的关系如图所示
(4)声音强弱的等级划分
科学上人们通常用分贝作为单位来计量声音的强弱。分贝的符号为dB。分贝数反映的是声音的响度。
【拓展】三种乐器类型
种类 打击乐器 弦乐器 管乐器
示例 鼓、锣 二胡、小提琴 长笛、箫
声源 鼓面、锣面 弦 空气柱
改变音调的方法 鼓皮的松紧程度、鼓面和锣面的大小。鼓皮张得越紧，鼓面(或锣面)越小，振动得越快，音调就越高 弦的长短、粗细和松紧程度。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，松弛的弦发声的音调低 空气柱的长度。吹奏时空气柱振动发声，抬起不同的手指，就会改变空气柱的长度，从而改变音调。长的空气柱发声的音调低，短的空气柱发声的音调高
改变响度方法 改变力度
3.音色
(1)音色反映了声音的品质与特色。不同的物体发出的声音，即使音调、响度都相同，我们还是能够分辨出它们，这是因为声音还有一个十分重要的特性—音色不同。
(2)音色的决定因素：发声体的材料、结构。
不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，因此，音色的影响因素是发声体本身。“闻其声而知其人”也就是每个人都有自己的“语音”,即音色不同，听到说话声便可知道是谁。
(3)音色的不同反映到波形图上就是波的形状不同。
4.声音三要素(音调、响度、音色)的区别
项目 音调 响度 音色
定义 声音的高低(声音的粗细) 声音的强弱(声音的大小) 声音的品质、特色
决定因素 频率 振幅和距声源的远近 材料、结构
波形图 音调看疏密 响度看高低 音色看形状
音调高音调低 响度大响度小 音色不同
解题要点 题中出现“敲击不同部位”“改变弦的松紧”“改变空气柱长度”“尖细”“低沉”等字眼 题中出现“改变用力大小”“洪亮”“轻声”“远近”等字眼 题中出现“模仿”“分辨”“区别”“辨别”等字眼
典例1：如图是去年元宵晚会王亚平在空间站弹奏《茉莉花》的情景，琴声是由琴弦的　 　产生的；人们只听琴声就能根据　 　 (选填“音色”、“音调” 或“响度”)分辨出这是用我国传统乐器古筝弹奏的。
变式1：小红同学喜欢利用复读机进行英语听力训练，在音量不变的情况下，如果让复读机先正常播放一段录音，然后再快速播放同一段录音，则发出的声音 （　　）
A．响度增大，音调不变 B．响度减小，音调不变
C．响度不变，音调升高 D．响度不变，音调降低
变式2：在科学中对声音的特征的描述有“响度、音调、音色”这些词，下列判断中错误的是(　　)
A．“我这破锣似的喉咙，怕唱不好”，形容发出的声音音色太差
B．“这个蚊子飞来飞去，吵死了”，形容发出的声音响度大
C．“他音起得太高，我唱不上去”，这里的“音”是指声音的音调太高
D．“震耳欲聋”指的是声音响度大
变式3：小闻同学按如图所示将四个相同的玻璃瓶里装水，水面高度不同。用嘴贴着瓶口吹气，如果能分辨出“do(1)、re(2)、mi(3)、fa(4)”四个音阶，就能探究出“音调与空气柱长短的关系”。请回答下列问题：
（1）小闻同学对瓶吹气时会引起　 　振动。
（2）小闻同学分辨出A、B、C、D四个瓶子中发出的声音分别对应do(1)、re(2)、mi(3)、fa(4)四个音阶，可以得出的结论是：　 　。
（3）如果改用筷子敲打瓶子，那么音调的排序和贴着瓶口吹气时的音调排序刚好相反，请说明理由。　 　。
（4）小闻同学利用同一个声音传感器将实验过程中三次敲打瓶子产生的波形图拍了下来，如下图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．三次实验小闻是用不同大小的力度敲击了同一个瓶子
B．三次实验小闻是用相同的力度敲击了不同的瓶子
C．甲、乙两图对应的实验中，小闻敲击瓶子的快慢相同
D．丙图对应实验中，小闻的敲击的瓶子发出的声音尖锐
考点二、声的利用
1.回声
(1)回声：声音在传播过程中遇到障碍物，就会被反射。
(2)能够区分开回声与原声的条件：回声到达人耳比原声晚0.1s以上时,人们才能把回声与原声区分开。若不到0.1s,回声和原声混在一起，就使原声加强，因此，在屋子里谈话比在旷野里听起来响亮。
(3)回声的防止
为获得更好的声音感觉，如右图所示，音乐厅中常采用消除回声的设计，使听众获得更好的听觉感受。
2.回声定位
(1)回声定位：蝙蝠在飞行时会发出超声波，这些超声波碰到猎物时会被反射回来，根据回声传来的方位和时间，蝙蝠可以确定猎物的方位及距离，如右图所示。蝙蝠采用的定位方法叫作回声定位。
3.“B超”
用超声波检查身体时，医生用B型超声波诊断仪向人体内发射超声波，然后接收体内脏器的反射波，反射波所携带的信息经过计算机处理后，可以清楚地将人体内部器官的结构显示在屏幕上，帮助医生诊断病情。
4.次声波检测仪
发生地震、台风、火山喷发、海啸、核爆炸时，伴有次声波的产生，利用灵敏的声学仪器接收到次声波并分析处理后，可以确定声源的方位和强度。
5.超声波碎石
医生利用超声波将人体内的结石击碎，排出体外。
6.超声波雾化
利用超声波将药液破碎成小雾滴，让病人吸入增加疗效。
7.超声波清洗器
把待清洗的物体放在清洗液里，超声波会引起液体激烈的振动，振动把物体上的污垢敲击下来而不会损坏被清洗的物体。
典例1：根据图中所给信息，下列说法正确的是( )
A.人的听觉频率范围比人发声频率范围大 B.蝙蝠可以发出频率为 1000Hz的声音
C.人能听到蝙蝠发出的所有频率的声音 D.5Hz的声音只要响度足够大，人耳是能听到的
变式1：利用B超可以帮助医生确定人体内脏的情况，这是因为(　　)
A．B型超声波的频率很高
B．B型超声波的振幅很大
C．B型超声波进入人体，可在脏器上发生反射，反射波带有信息
D．B型超声波进入人体，可穿透内部脏器治病
变式2：我国“海警3901”号所携带的非杀伤性定向声波武器引起媒体高度关注，定向声波武器是一种远距离声波设备，它可以发出高达150分贝的高能声波。使用时将该设备对准目标，集中施放高分贝警告音，令目标感到极度不适、头痛甚至休克，从而失去对抗能力。对此描述下列说法正确的是( )
A.定向声波武器施放的是超声波 B.分贝是声音频率的单位
C.该例子说明声波具有能量 D.距离远近不影响武器效果
变式3：学习科学要学会利用书籍的信息进行反思，并从中获取新的信息。
（1）关于声音的速度，课本上是这样描述的：“15℃时空气中的传播速度是340m/s”。从描述中我们可以得到：声音的传播速度与温度和　 　有关；
（2）借助示波器，可以观察到不同声音的波形。如图（在上一页）是两个不同的发声体A和B发出的音调和响度不同的波形示意图，其中发声体　 　的音调高；
（3）运用声呐系统向海底发射超声波可以探测海洋深度，超声波声呐　 　（选填“能”或“不能”）用于太空测距（比如地球与月球的距离）。
考点三、噪声及其控制
减弱噪声的途径：①在声源处减弱。如改造噪声大的机器或换用噪声小的设备或加一些消声装置。②在传播过程中减弱。在马路和住宅间设立屏障或植树造林，建造隔音墙等，使传来的噪声被反射或部分被吸收而减弱。③在人耳处减弱。在工作时佩戴个人防护用具。
典例1：（2023七下·东阳期末）如图所示，为了使城市道路交通更加通畅，在主干道架设了高架道路，高架道路的路面铺设“海绵”沥青，部分路段两侧设有高3m左右的透明板墙，铺设“海绵”沥青和安装这些板墙的主要目的是（　　）
A．保护车辆行驶安全 B．减小车辆噪声污染
C．增加高架道路美观 D．阻止车辆废气外泄
变式1：如图所示，用硬纸片把收音机的一个喇叭糊起来，做成一个“舞台”，当你打开收音机时，台上的“小人”在音乐声中翩翩起舞。关于这个现象，下列说法中不正确的是(　　)
A．收音机中传出的优美的乐曲有时也会成为噪声
B．“小人”跳舞说明声音是由物体的振动产生的
C．音乐声越大，“小人”舞动越剧烈，说明物体的音调越高，声音的响度越大
D．关掉收音机是从声源处减弱噪声的
变式2：（2023七下·金华期中）仲夏时节，常听见“蛙声一片”“声声蝉鸣”，有时觉得悦耳，有时又打扰我们的休息，为了减轻蛙声和蝉鸣的影响，我们常常紧闭门窗或者戴上耳塞。下列说法正确的是（　　）
A．紧闭门窗是通过防止噪声的产生来控制噪声
B．戴上耳塞是通过阻断噪声的传播来控制噪声
C．我们能分辨蛙声和蝉鸣，是因为它们的音调不同
D．蛙声和蝉鸣都是由动物身体的某部分振动产生的
变式3：小华学习了有关声音的知识后，对材料的隔音性能很感兴趣，于是他设计了如下实验进行探究，请阅读并回答下列问题。
实验步骤：
①先搜集各种材料，如衣服、报纸、平装书、塑料袋、袜子。
②把闹钟放到一个鞋盒里，将衣服盖在鞋盒上方，然后逐渐远离鞋盒直到听不见滴答声，记下此时人离鞋盒的距离。
③分别将各种材料盖在鞋盒上方，重复以上实验，得到下表的数据：
材料 衣服 报纸 平装书 塑料袋 袜子
听不见滴答声的实际距离/m 2.1 2.8 3.7 5.2 1.2
回答问题：
（1）小华设计的实验利用了离声源越远，听到声音的响度越　 　 (填“ 大”或“小”)的原理。（2）根据小华所得数据可知粗糙的材料比平滑的材料隔音性能　 　(填“好”或“ 差”)，其原因是粗糙的材料吸收声音的性能要比平滑的材料强。
（3）在噪声污染严重的环境里，“隔音”就是为了改变声音的　 　，是有效的降噪方法之一。在控制噪声的方法分类中，“隔音”是在　 　减弱噪声。
（4）“蝉噪林逾静，鸟鸣山更幽”描绘出诗人对林泉美景的喜爱。“蝉”和“鸟”的叫声是根据声音的　 　区分的，茂密的树林有吸声和消声的作用，能在　 　控制噪声。
1.误认为音调越高，响度越大；音调越低，响度越小。
音调和响度是声音两个不同的特性，音调是指声音的高低，它是由发声体振动的频率决定的，音调高声音听起来尖细，音调低声音听起来沉闷；响度是指声音的大小、声音的强弱，它与发声体的振幅有关，还与距离发声体的远近有关。两者没有直接关系。
2.误认为乐音就是悦耳动听的声音，一定不会成为噪声
从科学的角度来看，噪声是发声体做无规则振动时发出的声音。从环境保护的角度看，凡是妨碍人们正常休息、生活和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰作用的声音都属于噪声。因此，有些声音从科学角度看属于乐音，但从环境保护的角度看却属于噪声。例如夜晚的唱歌声对于将要入睡的人们来说就是噪声。
1．音乐课上老师组织了“听音辨器”活动：“听一段音乐，判断出该音乐演奏的乐器。”同学们判断乐器的主要依据是声音的（　　）
A．音调 B．响度 C．音色 D．声速
2．关于声现象，下列说法中正确的是（　　）
A．声音在真空中的传播速度比在空气中的传播速度大
B．“禁止鸣笛”是在声音的传播过程中减弱噪声的
C．“闻其声知其人”的判断依据是人发出声音的响度
D．演奏弦乐器时，演奏者不断变换手指在琴弦上的位置，这是在改变声音的音调
3．如图所示是用吸管和棉签制作的“鸟鸣器”，从管口吹气，能发出类似鸟叫的声音。下列说法不正确的是（　　）
A．鸟鸣器发声是由空气柱振动产生的
B．鸟鸣器发出的声音通过空气传播到人耳
C．向吸管口吹气的力度越大，声音的音调越高
D．拉动棉签可以改变空气柱的长度从而改变声音的音调
4．如图所示，在“探究真空是否可以传声”的实验中，进行如下操作：①将正在发声的音乐卡芯（发声装置）固定在拔罐器内；②用抽气枪逐步抽出罐内空气，感受到音乐声越来越小。关于该实验的说法中，正确的是（　　）
A．音乐卡芯发出的声音不是由振动产生的
B．该实验可推理出声音不能在真空中传播
C．步骤①中音乐声尖锐刺耳是因为声音响度大
D．步骤②中听到的声音越来越小是由于音调变低
5.如图所示，甲、乙、丙是不同的声音先后输入到同一示波器上所显示的波形图，甲、乙　 　不同，乙、丙　 　不同，甲、乙、丙三者　 　相同。（填响度、音调或音色）
6.在公共场所打电话、说话“轻声”是文明的表现，这里的“轻声”是指声音的　 　；我们仅凭手机中听到对方的声音就判断出对方是谁，这是依据声音的　 　进行判断的。
7．小金报班在学习吉他演奏，在学习过程中他发现琴弦发出的声音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：
①琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关
②琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关
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 规格
长度/(cm) 横截面积/(mm )
A 尼龙 55 1
B 尼龙 55 0.5
C 尼龙 80 1
D 镍合金 ① 0.5
（1）在验证猜想三时，小金发现粗心的同学没有把表中的数据填全，表中①的位置所缺的数据是　 　。
（2）表格中的数据填写完成后，若选择编号为A、D的两根琴弦进行研究，能否验证猜想一？为什么？请说出原因：　 　。
（3）随着实验的进行，小金又觉得琴弦音调的高低，可能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　 　 。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
易错点与提高
课后巩固
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第3节声音的特性与应用
考点一、声音的特性
1.音调
(1)概念：声音的高低叫作音调。
(2)探索活动：音调与物体振动快慢的关系
设计和进行实验 ①将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意其振动的快慢②改变钢尺伸出桌面的长度，再次拨动钢尺，使钢尺两次振动幅度大致相同，比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调
现象 钢尺伸出桌面的长度越长，钢尺振动得越慢，钢尺发出声音的音调越低
结论 声音音调的高低与发声体振动的快慢有关，物体振动得快，发出声音的音调就高；振动得慢，发出声音的音调就低
科学思维——控制变量法：在本实验中使钢尺每次振动的幅度大致相同，探究音调与物体振动快慢的关系，就用到了控制变量法。
(3)频率
①振动频率的大小跟发声体的形状、尺寸和所用的材料有关。一般情况下，小、短、细、轻、紧的发声体，振动频率高，音调高；大、长、粗、重、松的发声体，振动频率低，音调低。
②一般来说，儿童说话的音调比成年人高，成年女性的音调比成年男性高。我们平时所说的“男低音”“女高音”中的“高”“低”都是指音调。
(4)超声波和次声波：根据声源的振动频率，可将声分为三类。
分类 定义 注意
人能听到的声音 人对高音和低音的听觉有一定的限度，多数人能够听到的声音频率范围为20～20000Hz 一般人听不到超声波和次声波
超声波 频率高于20000Hz的声波
次声波 频率低于20Hz的声波
蝙蝠、海豚能发出并听到超声波；大象可以用次声波交流：猫、狗能听到超声波。
注意
(1)超声波和次声波也是由物体的振动产生的，只是振动频率不同。(2)超声波和次声波的传播也需要介质，在真空中不能传播。
(3)在相同条件下，超声波和次声波的传播速度与人耳能听到的声音的传播速度相同。
2.响度
(1)概念：声音的强弱叫作响度，响度是人们对声音强弱的主观感觉。
(2)探索活动：影响响度的因素
操作 现象 结论
a.将乒乓球用细线悬吊起来，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。b.再敲击音叉，使其发出不同响度的声音，重做上面的实验。从观察到的现象，能否发现响度与什么因素有关 c.在距离音叉较近处与较远处听音叉发出的声音，听到的声音强弱有什么不同 能发现响度与什么因素有关 用力小，乒乓球被弹开的幅度小，声音弱；用力大，乒乓球被弹开的幅度大，声音强。人离音叉越远，听到的声音越弱 同一声源发出的声音，响度与声源的振动幅度(振幅)、人与声源的距离有关。声源的振动幅度越大，响度越大；距离声源越远，声音越分散，声音的响度越小
科学思维——转换(放大)法
实验中用不同的力敲击音叉，使音叉的振幅不同。振幅的大小通过乒乓球被弹开的幅度反映出来，这利用了转换法(或放大法)。
(3)响度与振幅的关系如图所示
(4)声音强弱的等级划分
科学上人们通常用分贝作为单位来计量声音的强弱。分贝的符号为dB。分贝数反映的是声音的响度。
【拓展】三种乐器类型
种类 打击乐器 弦乐器 管乐器
示例 鼓、锣 二胡、小提琴 长笛、箫
声源 鼓面、锣面 弦 空气柱
改变音调的方法 鼓皮的松紧程度、鼓面和锣面的大小。鼓皮张得越紧，鼓面(或锣面)越小，振动得越快，音调就越高 弦的长短、粗细和松紧程度。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，松弛的弦发声的音调低 空气柱的长度。吹奏时空气柱振动发声，抬起不同的手指，就会改变空气柱的长度，从而改变音调。长的空气柱发声的音调低，短的空气柱发声的音调高
改变响度方法 改变力度
3.音色
(1)音色反映了声音的品质与特色。不同的物体发出的声音，即使音调、响度都相同，我们还是能够分辨出它们，这是因为声音还有一个十分重要的特性—音色不同。
(2)音色的决定因素：发声体的材料、结构。
不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，因此，音色的影响因素是发声体本身。“闻其声而知其人”也就是每个人都有自己的“语音”,即音色不同，听到说话声便可知道是谁。
(3)音色的不同反映到波形图上就是波的形状不同。
4.声音三要素(音调、响度、音色)的区别
项目 音调 响度 音色
定义 声音的高低(声音的粗细) 声音的强弱(声音的大小) 声音的品质、特色
决定因素 频率 振幅和距声源的远近 材料、结构
波形图 音调看疏密 响度看高低 音色看形状
音调高音调低 响度大响度小 音色不同
解题要点 题中出现“敲击不同部位”“改变弦的松紧”“改变空气柱长度”“尖细”“低沉”等字眼 题中出现“改变用力大小”“洪亮”“轻声”“远近”等字眼 题中出现“模仿”“分辨”“区别”“辨别”等字眼
典例1：如图是去年元宵晚会王亚平在空间站弹奏《茉莉花》的情景，琴声是由琴弦的　 　产生的；人们只听琴声就能根据　 　 (选填“音色”、“音调” 或“响度”)分辨出这是用我国传统乐器古筝弹奏的。
【答案】振动；音色
【解析】（1）根据声音产生的知识解答；（2）声音的大小叫响度，高低叫音调，特点叫音色。
【解答】（1）琴声是由琴弦的振动产生的；
（2）人们只听琴声，就能根据音色分辨出这是用我国传统乐器古筝弹奏的。
变式1：小红同学喜欢利用复读机进行英语听力训练，在音量不变的情况下，如果让复读机先正常播放一段录音，然后再快速播放同一段录音，则发出的声音 （　　）
A．响度增大，音调不变 B．响度减小，音调不变
C．响度不变，音调升高 D．响度不变，音调降低
【答案】C
【解析】声音的大小叫响度，与振幅有关；声音的高低叫音调，与振动频率有关，据此分析判断。
【解答】根据题意可知，音量不变，即发出声音的响度不变。当快速播放时，声音的振动频率增大，即发出声音的音调升高，故C正确，而A、B、D错误。
变式2：在科学中对声音的特征的描述有“响度、音调、音色”这些词，下列判断中错误的是(　　)
A．“我这破锣似的喉咙，怕唱不好”，形容发出的声音音色太差
B．“这个蚊子飞来飞去，吵死了”，形容发出的声音响度大
C．“他音起得太高，我唱不上去”，这里的“音”是指声音的音调太高
D．“震耳欲聋”指的是声音响度大
【答案】B
【解析】声音的大小叫响度，声音的高低叫音调，声音的特点叫音色，据此分析判断。
【解答】A.“我这破锣似的喉咙，怕唱不好”，形容发出的声音音色太差，故A正确不合题意；
B.“这个蚊子飞来飞去，吵死了”，形容发出的声音音调高，故B错误符合题意；
C.“他音起得太高，我唱不上去”，这里的“音”是指声音的音调太高，故C正确不合题意；
D.“震耳欲聋”指的是声音响度大，故D正确不合题意。
变式3：小闻同学按如图所示将四个相同的玻璃瓶里装水，水面高度不同。用嘴贴着瓶口吹气，如果能分辨出“do(1)、re(2)、mi(3)、fa(4)”四个音阶，就能探究出“音调与空气柱长短的关系”。请回答下列问题：
（1）小闻同学对瓶吹气时会引起　 　振动。
（2）小闻同学分辨出A、B、C、D四个瓶子中发出的声音分别对应do(1)、re(2)、mi(3)、fa(4)四个音阶，可以得出的结论是：　 　。
（3）如果改用筷子敲打瓶子，那么音调的排序和贴着瓶口吹气时的音调排序刚好相反，请说明理由。　 　。
（4）小闻同学利用同一个声音传感器将实验过程中三次敲打瓶子产生的波形图拍了下来，如下图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．三次实验小闻是用不同大小的力度敲击了同一个瓶子
B．三次实验小闻是用相同的力度敲击了不同的瓶子
C．甲、乙两图对应的实验中，小闻敲击瓶子的快慢相同
D．丙图对应实验中，小闻的敲击的瓶子发出的声音尖锐
【答案】（1）空气柱 （2）空气柱越短，振动越快，音调越高
（3）敲打瓶子，水量越多，瓶子振动越慢，音调越低 （4）B
【解析】（1）对瓶口吹气时，引起瓶内空气不断扰动，从而使里面的空气柱振动发出声音；
（2）do(1)、re(2)、mi(3)、fa(4)四个音阶的音调越来越高，根据图片分析空气中的长度与振动快慢的关系，进而得到对应的音调变化；
（3）敲打瓶子时，振动的物体就不是空气，而是里面的水和瓶子，据此分析水量多少与音调高低的关系；
（4）声音的大小叫响度，由振幅决定；声音的高低叫音调，由振动频率决定；声音的特点叫音色，与发声体的特点有关，据此分析判断。
【解答】（1）小闻同学对瓶吹气时会引起空气柱振动。
（2）根据图片可知，从A到D，四个瓶子内的空气柱逐渐变短，而四个音阶的音调逐渐升高，那么得到结论：空气柱越短，振动越快，音调越高。
（3）根据图片可知，从A到B，空气柱逐渐变短，而里面水量逐渐增大，那么得到结论：敲打瓶子，水量越多，瓶子振动越慢，音调越低。
（4）三次实验中振幅相同，那么敲打的力度相同；波形不同，说明音色不同，即发声体不同，因此不是一个瓶子，故A错误，B正确；
甲和乙中，波峰的个数相同，说明瓶子振动的频率相同，但不是敲击瓶子的快慢相同，故C错误；
丙的波形比乙的波形圆润一些，因此乙图中的瓶子发生的声音更尖锐，故D错误。
考点二、声的利用
1.回声
(1)回声：声音在传播过程中遇到障碍物，就会被反射。
(2)能够区分开回声与原声的条件：回声到达人耳比原声晚0.1s以上时,人们才能把回声与原声区分开。若不到0.1s,回声和原声混在一起，就使原声加强，因此，在屋子里谈话比在旷野里听起来响亮。
(3)回声的防止
为获得更好的声音感觉，如右图所示，音乐厅中常采用消除回声的设计，使听众获得更好的听觉感受。
2.回声定位
(1)回声定位：蝙蝠在飞行时会发出超声波，这些超声波碰到猎物时会被反射回来，根据回声传来的方位和时间，蝙蝠可以确定猎物的方位及距离，如右图所示。蝙蝠采用的定位方法叫作回声定位。
3.“B超”
用超声波检查身体时，医生用B型超声波诊断仪向人体内发射超声波，然后接收体内脏器的反射波，反射波所携带的信息经过计算机处理后，可以清楚地将人体内部器官的结构显示在屏幕上，帮助医生诊断病情。
4.次声波检测仪
发生地震、台风、火山喷发、海啸、核爆炸时，伴有次声波的产生，利用灵敏的声学仪器接收到次声波并分析处理后，可以确定声源的方位和强度。
5.超声波碎石
医生利用超声波将人体内的结石击碎，排出体外。
6.超声波雾化
利用超声波将药液破碎成小雾滴，让病人吸入增加疗效。
7.超声波清洗器
把待清洗的物体放在清洗液里，超声波会引起液体激烈的振动，振动把物体上的污垢敲击下来而不会损坏被清洗的物体。
典例1：根据图中所给信息，下列说法正确的是( )
A.人的听觉频率范围比人发声频率范围大 B.蝙蝠可以发出频率为 1000Hz的声音
C.人能听到蝙蝠发出的所有频率的声音 D.5Hz的声音只要响度足够大，人耳是能听到的
【答案】A
【解析】观察图片，分别确定人和蝙蝠的发声频率范围与听觉范围，然后进行比较判断。
A.人的听觉范围为：20Hz~20000Hz，人的发声频率范围：85Hz~1100Hz，因此人的听觉频率范围比人发声频率范围大，故A正确；
B.蝙蝠可以发出频率为 10000Hz~120000Hz，不能发出频率为1000Hz的声音，故B错误；
C.人只能听到蝙蝠发出的声音频率范围：10000Hz~20000Hz，故C错误；
D.5Hz低于人的听觉下限20Hz，声音再大，也不能引起人的听觉，故D错误。
变式1：利用B超可以帮助医生确定人体内脏的情况，这是因为(　　)
A．B型超声波的频率很高
B．B型超声波的振幅很大
C．B型超声波进入人体，可在脏器上发生反射，反射波带有信息
D．B型超声波进入人体，可穿透内部脏器治病
【答案】C
【解析】利用B超可以帮助医生确定人体内脏的情况，这是因为B型超声波进入人体，可在脏器上发生反射，反射波带有信息，故C正确，而A、B、D错误。
变式2：我国“海警3901”号所携带的非杀伤性定向声波武器引起媒体高度关注，定向声波武器是一种远距离声波设备，它可以发出高达150分贝的高能声波。使用时将该设备对准目标，集中施放高分贝警告音，令目标感到极度不适、头痛甚至休克，从而失去对抗能力。对此描述下列说法正确的是( )
A.定向声波武器施放的是超声波 B.分贝是声音频率的单位
C.该例子说明声波具有能量 D.距离远近不影响武器效果
【答案】C
【解析】（1）超声波的频率高于20000Hz，次声波的频率低于20Hz；
（2）分贝是声音强度的单位；
（3）声波不但能够传递信息，还能够传播能量；
（4）声音的强度与发声体的振幅和到发声体的距离有关。
A.定向声波武器施放的声音人类能够听到，肯定不是超声波，故A错误；
B.分贝是声音响度的单位，故B错误；
C.该例子说明声波具有能量，故C正确；
D.距离越远，声音越分散，这种武器的效果越差，故D错误。
变式3：学习科学要学会利用书籍的信息进行反思，并从中获取新的信息。
（1）关于声音的速度，课本上是这样描述的：“15℃时空气中的传播速度是340m/s”。从描述中我们可以得到：声音的传播速度与温度和　 　有关；
（2）借助示波器，可以观察到不同声音的波形。如图（在上一页）是两个不同的发声体A和B发出的音调和响度不同的波形示意图，其中发声体　 　的音调高；
（3）运用声呐系统向海底发射超声波可以探测海洋深度，超声波声呐　 　（选填“能”或“不能”）用于太空测距（比如地球与月球的距离）。
【答案】介质；A；不能
【解析】（1）强调了温度和传声的介质，可知声音传播的速度与温度和传声介质有关。
（2）通过比较振动频率来比较音调高低，振动频率越大，即相同的时间内重复次数越多，声音的音调越高；通过比较振动的幅度比较响度大小，振动幅度越大，声音的响度越大。
（3）声音的传播需要介质，可知声音不能用于太空测距，电磁波的传播不需要介质，可用电磁波进行太空测距。【解答】（1）“15℃时空气中的传播速度是340m/s”，从描述中我们可以得到：声音的传播速度与温度和介质种类有关。
（2）因为频率越大，音调越高，如图相同时间内，A振动2.5次，B振动1次，A比B振动的频率快，故A的音调高。
（3）声音的传播需要介质，太空是真空，真空不能传声，超声波声呐不能用于太空测距（比如地球与月球的距离）。
考点三、噪声及其控制
减弱噪声的途径：①在声源处减弱。如改造噪声大的机器或换用噪声小的设备或加一些消声装置。②在传播过程中减弱。在马路和住宅间设立屏障或植树造林，建造隔音墙等，使传来的噪声被反射或部分被吸收而减弱。③在人耳处减弱。在工作时佩戴个人防护用具。
典例1：（2023七下·东阳期末）如图所示，为了使城市道路交通更加通畅，在主干道架设了高架道路，高架道路的路面铺设“海绵”沥青，部分路段两侧设有高3m左右的透明板墙，铺设“海绵”沥青和安装这些板墙的主要目的是（　　）
A．保护车辆行驶安全 B．减小车辆噪声污染
C．增加高架道路美观 D．阻止车辆废气外泄
【答案】B
【解析】交通噪声污染严重影响居民正常生活，“海绵”沥青易吸收声音，两侧板墙可以隔声。
【解答】A.“海绵”沥青含有很多个孔，可以吸收声音，两侧挡板可以隔绝掉一部分声音，所以不是为了保护车辆行驶安全。故A错误；
B.“海绵”沥青含有很多个孔，可以吸收声音，两侧挡板可以隔绝掉一部分声音，故B正确；
C.铺设“海绵”沥青和安装这些板墙不是为了增加高架道路美观，故C错误；
D.气体会扩散，所以铺设“海绵”沥青和安装这些板墙不是为了阻止车辆废气外泄
变式1：如图所示，用硬纸片把收音机的一个喇叭糊起来，做成一个“舞台”，当你打开收音机时，台上的“小人”在音乐声中翩翩起舞。关于这个现象，下列说法中不正确的是(　　)
A．收音机中传出的优美的乐曲有时也会成为噪声
B．“小人”跳舞说明声音是由物体的振动产生的
C．音乐声越大，“小人”舞动越剧烈，说明物体的音调越高，声音的响度越大
D．关掉收音机是从声源处减弱噪声的
【答案】C
【解析】（1）凡是影响人们正常学习、工作和休息的声音，都称为噪声；
（2）根据声音产生的知识判断；
（3）音调与振动频率有关，而响度与振动幅度有关；
（4）根据减弱噪声的途径和方法判断。
【解答】A.音乐虽然优美，但是在晚上人们休息时响起，也会影响大家，此时为噪声，故A正确不合题意；
B.‘小人’跳舞说明声音是由物体的振动产生的，故B正确不合题意；
C.音乐声越大，“小人”舞动越剧烈，说明物体振幅越高，声音的响度越大，故C错误符合题意；
D.关掉收音机是从声源处减弱噪声的，故D正确不合题意。
变式2：（2023七下·金华期中）仲夏时节，常听见“蛙声一片”“声声蝉鸣”，有时觉得悦耳，有时又打扰我们的休息，为了减轻蛙声和蝉鸣的影响，我们常常紧闭门窗或者戴上耳塞。下列说法正确的是（　　）
A．紧闭门窗是通过防止噪声的产生来控制噪声
B．戴上耳塞是通过阻断噪声的传播来控制噪声
C．我们能分辨蛙声和蝉鸣，是因为它们的音调不同
D．蛙声和蝉鸣都是由动物身体的某部分振动产生的
【答案】D
【解析】AB根据减弱噪声的途径和方法分析判断；
C.声音的大小叫响度，声音的高低叫音调，声音的特点叫音色；
D.根据声音产生的知识判断。
【解答】A.紧闭门窗是通过阻断噪声传播的知识来控制噪声，故A错误；
B.戴上耳塞是防止噪声入耳的方式来控制噪声，故B错误；
C.我们能分辨蛙声和蝉鸣，是因为它们的音色不同，故C错误；
D.蛙声和蝉鸣都是由动物身体的某部分振动产生的，故D正确。
变式3：小华学习了有关声音的知识后，对材料的隔音性能很感兴趣，于是他设计了如下实验进行探究，请阅读并回答下列问题。
实验步骤：
①先搜集各种材料，如衣服、报纸、平装书、塑料袋、袜子。
②把闹钟放到一个鞋盒里，将衣服盖在鞋盒上方，然后逐渐远离鞋盒直到听不见滴答声，记下此时人离鞋盒的距离。
③分别将各种材料盖在鞋盒上方，重复以上实验，得到下表的数据：
材料 衣服 报纸 平装书 塑料袋 袜子
听不见滴答声的实际距离/m 2.1 2.8 3.7 5.2 1.2
回答问题：
（1）小华设计的实验利用了离声源越远，听到声音的响度越　 　 (填“ 大”或“小”)的原理。（2）根据小华所得数据可知粗糙的材料比平滑的材料隔音性能　 　(填“好”或“ 差”)，其原因是粗糙的材料吸收声音的性能要比平滑的材料强。
（3）在噪声污染严重的环境里，“隔音”就是为了改变声音的　 　，是有效的降噪方法之一。在控制噪声的方法分类中，“隔音”是在　 　减弱噪声。
（4）“蝉噪林逾静，鸟鸣山更幽”描绘出诗人对林泉美景的喜爱。“蝉”和“鸟”的叫声是根据声音的　 　区分的，茂密的树林有吸声和消声的作用，能在　 　控制噪声。
【答案】（1）小（2）好（3）响度；传播过程中（4）音色；传播过程中
【解析】（1）离声源越远，则声音越分散，那么听到声音的响度就越小；
（2）吸音能力越好，则传出声音的响度越小，即隔音性能越好；
（3）声音的大小叫响度，声音的响度越小，对人的影响越小。减弱噪声的方法：①在声源处减弱；②在传播过程中减弱；③在人耳处减弱。
（4）声音的大小叫响度，声音的高低叫音调，声音的特点叫音色。根据减弱噪声的途径分析解答。
【解答】（1）小华设计的实验利用了离声源越远，听到声音的响度越小的原理。
（2）根据小华所得数据可知粗糙的材料比平滑的材料隔音性能好，其原因是粗糙的材料吸收声音的性能要比平滑的材料强。
（3）在噪声污染严重的环境里，“隔音”就是为了改变声音的响度，是有效的降噪方法之一。在控制噪声的方法分类中，“隔音”是在传播过程中减弱噪声。
（3）“蝉噪林逾静，鸟鸣山更幽”描绘出诗人对林泉美景的喜爱。“蝉”和“鸟”的叫声是根据声音的音色区分的，茂密的树林有吸声和消声的作用，能在传播过程中控制噪声。
1.误认为音调越高，响度越大；音调越低，响度越小。
音调和响度是声音两个不同的特性，音调是指声音的高低，它是由发声体振动的频率决定的，音调高声音听起来尖细，音调低声音听起来沉闷；响度是指声音的大小、声音的强弱，它与发声体的振幅有关，还与距离发声体的远近有关。两者没有直接关系。
2.误认为乐音就是悦耳动听的声音，一定不会成为噪声
从科学的角度来看，噪声是发声体做无规则振动时发出的声音。从环境保护的角度看，凡是妨碍人们正常休息、生活和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰作用的声音都属于噪声。因此，有些声音从科学角度看属于乐音，但从环境保护的角度看却属于噪声。例如夜晚的唱歌声对于将要入睡的人们来说就是噪声。
1．音乐课上老师组织了“听音辨器”活动：“听一段音乐，判断出该音乐演奏的乐器。”同学们判断乐器的主要依据是声音的（　　）
A．音调 B．响度 C．音色 D．声速
【答案】C
【解析】声音的大小叫响度，声音的高低叫音调，声音的特色叫音色。
【解答】音乐课上老师组织了“听音辨器”活动：“听一段音乐，判断出该音乐演奏的乐器。”同学们判断乐器的主要依据是声音的特点，也就是音色，故C正确，而A、B、D错误。
2．关于声现象，下列说法中正确的是（　　）
A．声音在真空中的传播速度比在空气中的传播速度大
B．“禁止鸣笛”是在声音的传播过程中减弱噪声的
C．“闻其声知其人”的判断依据是人发出声音的响度
D．演奏弦乐器时，演奏者不断变换手指在琴弦上的位置，这是在改变声音的音调
【答案】D
【解析】（1）声音的传播需要介质；
（2）减弱噪声的方法：在声源处，在传播过程中减弱，在人耳处减小；
（3）声音的大小叫响度，声音的高低叫音调，声音的特点叫音色；
（4）音调与振动频率有关，响度与振幅有关，音色与发声体的特点有关。
【解答】A.声音在真空中无法传播，故A错误；
B.“禁止鸣笛”是在声音的声源处减弱噪声的，故B错误；
C.“闻其声知其人”的判断依据是人发出声音的音色，故C错误；
D.演奏弦乐器时，演奏者不断变换手指在琴弦上的位置，这是在改变振动部分的长度，即改变琴弦的振动频率，从而改变声音的音调，故D正确。
3．如图所示是用吸管和棉签制作的“鸟鸣器”，从管口吹气，能发出类似鸟叫的声音。下列说法不正确的是（　　）
A．鸟鸣器发声是由空气柱振动产生的
B．鸟鸣器发出的声音通过空气传播到人耳
C．向吸管口吹气的力度越大，声音的音调越高
D．拉动棉签可以改变空气柱的长度从而改变声音的音调
【答案】C
【解析】A.声音是由物体的振动产生的；
B.声音的传播需要介质，气体、固体和液体都能够传播声音；
C.声音的大小叫响度，与振幅大小有关；
D.声音的高低叫音调，与频率大小有关。
【解答】A．鸟鸣器发声是由空气柱振动产生的，故A正确不符合题意；
B．鸟鸣器发出的声音通过空气传播到人耳，故B正确不符合题意；
C．向吸管口吹气的力度越大，空气中振动幅度越大，声音的响度越大，故C错误符合题意；
D．拉动棉签，吸管内振动的空气柱的长度发生变化，则频率不同，音调就会发生变化，故D正确不符合题意。故选C。
4．如图所示，在“探究真空是否可以传声”的实验中，进行如下操作：①将正在发声的音乐卡芯（发声装置）固定在拔罐器内；②用抽气枪逐步抽出罐内空气，感受到音乐声越来越小。关于该实验的说法中，正确的是（　　）
A．音乐卡芯发出的声音不是由振动产生的
B．该实验可推理出声音不能在真空中传播
C．步骤①中音乐声尖锐刺耳是因为声音响度大
D．步骤②中听到的声音越来越小是由于音调变低
【答案】B
【解析】声音是由物体的振动产生；声音有三个特征：音调、响度和音色。音调指声音的高低；响度指声音的大小；音色指声音的音质好坏。在探究真空是否能传声的实验中，采取了实验推理法，即通过不断抽气来减少介质(空气)，再根据声音的大小变化来分析得出结论。
【解答】A.声音是由物体振动产生的，故A错误；
B. 抽气枪逐步抽出罐内空气，感受到音乐声越来越小 ，由此可推测如果抽成真空，声音将不再传出来，故B正确。
C. 音乐声尖锐刺耳是因为音调高，故C错误；
D. 听到的声音越来越小是由于响度变小，故D错误。
5.如图所示，甲、乙、丙是不同的声音先后输入到同一示波器上所显示的波形图，甲、乙　 　不同，乙、丙　 　不同，甲、乙、丙三者　 　相同。（填响度、音调或音色）
【答案】响度；音调；音色
【解析】在波形图上，相同时间内波峰的个数越多，则频率越大，音调越高。波峰到波谷的距离越大，则振幅大，响度大。波形的细节不同，则音色不同。
【解答】根据图片可知，甲和乙波峰和波谷之间的距离不同，则二者响度不同。乙和丙波峰的个数不同，即音调不同。甲、乙、丙三者的波形细节相同，则音色相同。
6.在公共场所打电话、说话“轻声”是文明的表现，这里的“轻声”是指声音的　 　；我们仅凭手机中听到对方的声音就判断出对方是谁，这是依据声音的　 　进行判断的。
【答案】响度；音色
【解析】声音的大小叫响度，声音的高低叫音调，声音的特点叫音色。
【解答】（1）公共场所打电话、说话“轻声”是文明的表现，这里的“轻声”是指声音的响度小；
（2）我们仅凭手机中听到对方的声音就判断出对方是谁，这是依据声音的音色进行判断的。
7．小金报班在学习吉他演奏，在学习过程中他发现琴弦发出的声音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：
①琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关
②琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关
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 规格
长度/(cm) 横截面积/(mm )
A 尼龙 55 1
B 尼龙 55 0.5
C 尼龙 80 1
D 镍合金 ① 0.5
（1）在验证猜想三时，小金发现粗心的同学没有把表中的数据填全，表中①的位置所缺的数据是　 　。
（2）表格中的数据填写完成后，若选择编号为A、D的两根琴弦进行研究，能否验证猜想一？为什么？请说出原因：　 　。
（3）随着实验的进行，小金又觉得琴弦音调的高低，可能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　 　 。
【答案】（1）55 （2）不能，没有控制变量，材料、横截面积都不同
（3）取任意编号的一种琴弦，调整其松紧程度，用相同的力拨动琴弦，比较音调的高低
【解析】（1）根据控制变量法的要求分析；
（2）验证猜想一，即探究琴弦发出声音的音调高低与琴弦的横截面积的关系时，必须控制材料、长度相同，只改变琴弦的材料。而AD中，两根琴弦横截面积和材料都不同，据此分析解答；
（3）根据控制变量法的要求可知，探究琴弦的音调高低与琴弦的松紧的关系时，必须控制琴弦的材料、长度和横截面积相等，只改变琴弦的松紧，据此设计实验步骤即可。
【解答】（1）验证猜想三，即探究琴弦音调的高低与材料的关系时，必须控制琴弦的长度和横截面积相等，只改变材料，故选实验B和D，则①处的长度与B相等，应该为55。
（2）表格中的数据填写完成后，若选择编号为A、D的两根琴弦进行研究，不能验证猜想一，原因为：没有控制变量，材料、横截面积都不同。
（3）随着实验的进行，小金又觉得琴弦音调的高低，可能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：取任意编号的一种琴弦，调整其松紧程度，用相同的力拨动琴弦，比较音调的高低。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
易错点与提高
课后巩固
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