资源简介

(共26张PPT)
第3节 声音的特性与应用
（1）
音调 · 响度 · 音色
浙教版 八年级上 第1章 对环境的察觉
乐清市柳市镇黄华实验学校
内容要求
《科学课程标准（2022年版）》 3.3 声音与光的传播
乐清市柳市镇黄华实验学校 · 浙教版 八年级上 第1章 对环境的察觉
2
知道响度、音调与声源振动的关系，知道防治噪声的方法。
了解波的简单知识及其在信息传播中的作用。
【学业要求】
· 能解释与声音的产生、传播有关的简单问题。
· 了解波可以传递信息。
探究实践活动
制作能产生不同高低、强弱声音的简易装置（教材实践活动）
课时（1）聚焦：声音为什么有高有低、有强有弱？音调和响度各由什么决定？
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5
人们能够听到的各种声音，有的听起来尖锐，即调子高；有的听起来低沉，即调子低。
【音调】声音的高低用音调（pitch）表示。
悠扬、悦耳的歌声，使人们心情愉悦。尖锐的汽笛声、嘈杂的机器轰鸣声，会让人焦躁不安。这些声音有什么不同？不同的声音为什么会对人产生不同的影响？
情境引入
音调的高低与什么因素有关呢？
探索活动：钢尺的振动快慢与音调
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3
1. 将一把钢尺紧压在桌面上，用手拨动其伸出桌外的一端，听听它发出的声音。
2. 改变钢尺伸出桌面的长度，重复上述步骤。
3. 仔细观察钢尺的振动快慢，听听它发出的声音。钢尺伸出不同的长度，发出的声音有什么不同？
4. 比较钢尺振动快慢与声音高低的关系，把发现记录下来。
图1.3-1 钢尺的振动
【现象】
钢尺振动快，发出声音的音调高；钢尺振动慢，发出声音的音调低。
【结论】
声音音调的高低与发声物体振动的快慢有关。
一、声音的特性
知识讲解
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5
【频率】物体振动的次数与所用时间之比叫作频率（frequency），单位是赫兹（Hz）。
物体在 1 s 内振动 50 次，频率就是 50 Hz。
【音调与频率】物体的振动频率决定了音调的高低：频率高则音调高，频率低则音调低。
【关键】音调由发声体振动的频率决定，与敲得轻重、振动幅度无关——「尖」不等于「响」。
探索活动：用计算机观察不同音叉的声波
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4
1. 取一套音叉，注意音叉上标注的数据，它表示该音叉发出声音的频率。
2. 敲击不同的音叉，听一听它们发出声音的音调高低有什么不同。
3. 把音叉发出的声音信号输入计算机，观察声音的波形。
4. 比较不同音叉发出声音的波形，波形疏密与音调高低有什么关系？
图1.3-2 音叉
图1.3-3 通过计算机观察声波
一、声音的特性
知识讲解
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【波形】声音的频率越高，波形就越密集；频率越低，波形就越稀疏。
生活中的科学
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5
唱歌或演奏乐器时，需要经常改变音调。唱歌时，肺部的空气向上流过气管，使声带产生振动，发出声音，形成声波。当演唱不同的音符时，人需要通过喉部的肌肉来改变声带振动的频率，从而产生高低不同的音调。
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。人的发声频率大约在85 Hz到1100 Hz之间。人唱歌时，C调“1”（do）的频率是262 Hz，D调“1”（do）的频率是294 Hz。
思考与讨论
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6
思考 一只蜜蜂飞过耳边时，我们能听到它飞翔时发出的声音。可是一只蝴蝶飞过耳边时，我们却听不见。这是为什么？
图1.3-4 蜜蜂与蝴蝶飞翔时所发出的声音
要点：蜜蜂翅膀振动频率在 20~20000 Hz 之间，在人能听到的频率范围之内，所以人耳能听到；
蝴蝶翅膀振动太慢，频率低于 20 Hz，不在人能听到的频率范围之内，人耳听不到。
一、声音的特性
知识讲解
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5
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20～20000 Hz。
【超声波】高于20000 Hz 的声波叫作超声波。
【次声波】把低于20 Hz的声波叫作次声波。
生活中的科学
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5
动物的听觉范围通常与人很不相同。大多数哺乳动物能听到的声音的频率比人类高得多。表1.3-1列出了人和一些动物能够听到和发出的声音频率范围。
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5
我们听到的声音有强有弱。
【响度】声音的强弱用响度（loudness）衡量，它是人们对声音强弱的主观感觉。
越用力击鼓，听到的鼓声越响亮，响度就越大。
那么，决定响度的因素是什么呢？
情境引入
探索活动：响度与什么因素有关？
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7
1. 如图1.3-5所示，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。
同伴互动 和同伴交换角色，一人敲音叉一人观察；比一比谁对乒乓球弹开幅度的描述更准确。
图1.3-5 乒乓球被音叉弹起
2. 再敲击音叉，使其发出不同响度的声音，重做上面的实验。根据观察到的现象，能否发现响度与什么因素有关？
3. 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？由此可发现响度还与什么因素有关？
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5
对于同一声源发出的声音，其响度与声源的振动幅度有关，也与人距离声源的远近有关。
【关键】响度由声源的振动幅度和人到声源的距离共同决定，与音调无关——「响」不等于「尖」。
声源的振动幅度越大，产生声音的响度越大。
距离声源越远，声波散播开来，声音就越分散，听到的声音越小。
一、声音的特性
知识讲解
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【分贝】人们通常用分贝来计量声音的强弱，分贝的符号为 dB。0 dB 是人刚能听到的最微弱的声音。
声音的强弱 / dB 典型环境 对人体的影响
0 刚能引起人耳听觉 人耳的听觉下限
30~40 阅览室、安静的卧室 较为安静，适合休息和睡眠
70 繁忙的街道、大声交谈 干扰谈话、影响工作效率
100 以上 电钻声、摇滚乐 长时间会损伤听力
120 以上 喷气式飞机 会导致耳疼痛、永久性听觉障碍
声音的强弱 · 分贝
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图1.3-8 工作人员戴着听力防护设备
保护听力不超过 90 dB，保证工作和学习不超过 70 dB，保证休息和睡眠不超过 50 dB
在嘈杂的环境中工作的人们，应戴上听力防护设备。
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5
在许多同学同时讲话时，即使没有看到人，我们也可以分辨出某一同学的声音。不同的乐器同时演奏时，即使它们发出的响度与音调相同，仅凭听觉我们也可以把它们区分开来。
情境引入
一、声音的特性
知识讲解
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5
【音色】音色（tone quality）反映了声音的品质与特色。即使响度与音调相同，我们也能分辨出不同的乐器。
【决定因素】不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色就不同。
【声音三要素】人们常常将音调、响度和音色叫作声音的三要素。
【关键】音色由发声体的材料和结构决定，与音调、响度都无关——这是声音的「身份证」。
一、声音的特性
知识讲解
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5
【波形】借助示波器可以观察到：音调相同的声音，波形形状却不同，这就是音色的差别。
不同乐器发出C调的“1”（do）的声音的波形
音叉 钢琴 长笛
音调与响度的决定因素
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音调：由频率决定
振动快慢不同
频率不同
音调不同
响度：由振幅决定
振动幅度不同
振幅不同
响度不同
【关键】描述声音要说清三件事：多高（音调）、多响（响度）、什么发出的（音色）。
科学 · 技术 · 社会 · 环境（乐器的音调）
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【弦乐器】吉他、二胡、小提琴靠弦的振动发声。短而细的弦振动频率高、音调高；长而粗的弦音调低。弦的振幅越大，声音越响亮。
【管乐器】小号、长笛靠管内空气柱振动发声。空气柱越长，音调就越低；演奏者通过按活瓣或堵音孔改变空气柱长度来调音。
【打击乐器】鼓、锣受打击时振动发声。鼓皮张得越紧，振动越快，音调越高；击鼓力量越大，振幅越大，声音越响亮。
【生活联系】舞台上调「音准」是在改变音调，调「音量」是在改变响度，而观众能分辨乐器靠的则是音色。
课堂小结
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课时1 核心知识
1. 音调
· 由发声体振动的频率决定
· 频率高则音调高，单位赫兹（Hz）
· 人耳听觉范围 20~20000 Hz
2. 响度
· 由振幅和距离声源的远近决定
· 振幅越大、距离越近，响度越大
· 用分贝（dB）计量
3. 音色
· 由发声体的材料和结构决定
· 波形不同则音色不同
· 音调、响度、音色合称声音三要素
4. 实验的方法
· 比较振动快慢与音调的高低
· 用乒乓球弹开幅度显示振幅（转换法）
· 用示波器把声音转化为可见波形
练习与应用
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第 1 题 牛的叫声与蚊子的叫声相比，下列说法正确的是（ ）
A、牛叫声音调高，响度大
B、牛叫声音调低，响度大
C、蚊子叫声音调低，响度小
D、蚊子叫声音调高，响度大
B
练习与应用
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第 2 题 在探究影响音调高低因素的实验中，将钢尺伸出桌面的长度逐渐变短，下列说法正确的是（ ）
A、钢尺振动变慢，音调变低
B、钢尺振动幅度变小，响度变小
C、钢尺振动变快，音调变高
D、钢尺振动变快，响度变大
图：钢尺振动实验
C
练习与应用
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第 3 题 对下列现象的分析，正确的是（ ）
A、甲图中利用声音的音调来测量海水的深度
B、乙图中可通过改变拨弦的位置来改变琴声的响度
C、丙图中可通过改变杯子里水的质量来改变敲击时的音色
D、丁图中宇航员在太空中不能直接对话是因为缺少传声的介质
D
练习与应用
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第 4 题 学校每周一的室外晨会上,常用的扩音设备是用来（ ）
A.加大声音的速度 B.提高声音的音调
C.改变声音的音色 D.增大声音的响度
D(共18张PPT)
第3节 声音的特性与应用
（2）
声的利用 · 噪声及其控制
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内容要求
《科学课程标准（2022年版）》 3.3 声音与光的传播
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2
知道响度、音调与声源振动的关系，知道防治噪声的方法。
了解波的简单知识及其在信息传播中的作用。
【学业要求】
· 能解释与声音的产生、传播有关的简单问题。
· 了解波可以传递信息。
· 关心声、光、电、磁等技术改变生产生活的典型案例，关注噪声污染等问题。
探究实践活动
调查校园周边的噪声来源并提出防治建议（实践活动）
课时（2）聚焦：声音除了让我们听见，还能帮我们做什么？又该怎样控制噪声？
情境引入
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3
倒车雷达
汽车倒车时，雷达发出超声波，遇到障碍物反射回来，司机就能知道车后有多远。
超声波洗牙
牙医用的洁牙机发出超声波，能把牙齿上的结石震碎、冲洗干净。
高架隔声屏
城市高架路两旁立着一排隔声屏，把车辆的噪声挡在居民楼之外。
声音除了让我们听见，还能帮我们做什么？又该怎样控制那些让人烦躁的声音？
探索活动：什么时候能听到回声？
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1. 站在离高墙或大山较远的地方大声喊话，仔细听，能不能听到自己的回声？
图1.3-10 音乐厅采用消除回声的设计
2. 走到离障碍物较近的地方再喊一次，这时还能区分出回声吗？
3. 在空荡荡的房间里讲话和在操场上讲话，听起来有什么不同？想一想这是为什么。
4. 比较几次实验的结果，说一说人要区分出回声，需要什么条件。
二、声的利用
知识讲解
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【回声】声音在传播过程中遇到障碍物，就会被反射回来，形成回声。
【关键】回声与原声相隔 0.1 s 以上，人耳才能把它们区分开；间隔太短，回声就与原声混在一起。
图1.3-11 蝙蝠利用超声波捕食
【区分条件】障碍物离人较远时，声音经过较长时间（大于 0.1 s）回到耳边，人才能把回声和原声区分开来。
【回声定位】蝙蝠在飞翔时发出超声波，根据回声传来的方位和时间，确定猎物的方位及距离，这叫回声定位。
【声呐】利用回声定位原理，科学家发明了声呐。利用声呐可以测量海洋深度、绘制海底地形图、获得鱼群信息。
应用实例 依据的原理 人们获得的信息
蝙蝠夜间捕食 回声定位 猎物的方位和距离
声呐测深 回声定位 海洋深度、海底地形
汽车倒车雷达 回声定位 车后障碍物的距离
音乐厅消除回声 减弱声音反射 更清晰舒适的听觉感受
二、声的利用
知识讲解
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【超声波】频率高于 20000 Hz 的声波叫作超声波。它方向性好、功率大，可用于 B 超检查、超声波清洗和洗牙。
【关键】超声波和次声波人耳都听不到，区别只在于频率：一个高于 20000 Hz，一个低于 20 Hz。
图1.3-12 用超声波检查胎儿
【B 超检查】超声波射入人体，遇到不同器官的分界面时发生反射，根据反射波滞后的时间差，就能知道分界面在体内的深度。
【超声波清洗】超声波在清洗液中产生大量微小气泡，气泡迅速产生又迅速消失，形成瞬间高压，把物件表面和缝隙里的污垢冲击下来。
【次声波】频率低于 20 Hz 的声波叫作次声波。地震、火山喷发、海啸、台风等都会产生次声波，它能传播到几千千米以外。
图1.3-13 超声波清洗器
声波种类 频率范围 应用或危害
超声波 高于 20000 Hz B 超检查、超声波清洗、超声波洗牙
可听声 20~20000 Hz 日常交谈、音乐、鸟鸣
次声波 低于 20 Hz 预报地震和台风；大象用它交流
听不见的声音
超声波助人检查与清洗，次声波可预报地震和台风，大象用它交流
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图1.3-13 超声波清洗器
图1.3-14 大象用次声波交流
形成过程
声的利用：传递信息与传递能量
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声传递信息：回声定位
声源发出声波
遇到障碍物反射
接收回声
获得方位与距离
声传递能量：超声波清洗
超声波作用于液体
产生大量微小气泡
气泡破裂冲击污垢
物件被清洗干净
【关键】判断声的利用属于哪一类，就看结果：得到了「信息」，还是产生了「作用」。
三、噪声及其控制
知识讲解
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【乐音与噪声】清脆的鸟鸣、悠扬的乐声使人轻松愉快，叫作乐音；马路上的嘈杂声、飞机的轰鸣声使人烦躁不安，叫作噪声。
【关键】噪声不只由强弱决定——凡是影响人们工作、生活和休息的声音，都是噪声。
图1.3-15 噪声
图1.3-17 高架路上安装隔声屏
【噪声的界定】从环境保护的角度看，凡影响人们正常工作、生活和休息的声音都是噪声。学习时，优美的音乐对你来说也许就是噪声。
【噪声的危害】噪声妨碍人们的生活、工作与学习，有害健康，被列为国际公害，人们把它称作「隐形杀手」。
【控制噪声】控制噪声一般从三个方面考虑：控制噪声产生、阻断噪声传播、防止噪声入耳。
特点与规律：控制噪声的三条途径
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【特点1：控制噪声产生】在声源处减弱，如摩托车装上消音器、交通繁忙地区禁止鸣喇叭。
【特点2：阻断噪声传播】在传播过程中减弱，如道路旁安装隔声屏、关上窗户、在马路两侧植树。
【特点3：防止噪声入耳】在人耳处减弱，如纺织厂工人戴防噪声耳罩、用棉花塞住耳朵。
原因：声源不振动或振动减弱，噪声就无从产生或大大变小。
原因：声波被反射或吸收，传到人耳时能量已经大大减少。
原因：阻挡声波进入人耳，保护鼓膜不受强烈振动而受损。
科学 · 技术 · 社会 · 环境（噪声污染与防治）
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【国家标准】我国政府规定，学校、居民住宅区的环境噪声，白天不能超过 55 dB，夜间不能超过 45 dB。
图1.3-16 交通繁忙地区禁按喇叭
【立法防治】世界上许多国家都通过立法颁布了噪声污染标准，把控制噪声列入环境保护的重要内容。
【生活联系】家用电器设计要求尽可能降低噪声，以减少对环境的影响；装修时选用隔音材料，也是从传播过程中减弱噪声。
【保护环境】树立保护环境的意识：不随意鸣喇叭、公共场所调低音量，既是尊重他人，也是保护我们自己的听力。
思考与讨论
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要点：
摩托车装消音器、市区禁鸣喇叭 → 控制噪声产生；
思考 1 举例说明日常生活和生产劳动中控制噪声的措施，并指出它们分别属于三条途径中的哪一条。
道路旁装隔声屏、关窗、植树 → 阻断噪声传播；
工人戴防噪声耳罩 → 防止噪声入耳。
台面中心
科学 · 技术 · 社会 · 环境
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我国古代工匠在建筑声学技术方面也有丰富的经验。例如，北京天坛，人站在圜丘中央台上说话，会感到声音特别洪亮，觉得有声音从地下传来；回音壁巧妙地利用声音的反射和聚焦现象，使声音能沿着环形壁面传播得很远，并且在回音壁中心的三音石附近能清晰地分辨出三次回声。奇特的建筑声学设计，是天坛引起人们浓厚兴趣的原因之一。
图1.3-19 圜丘反射声音的示意图
台面中心
水平线
栏板
课堂小结
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课时2 核心知识
1. 回声与声呐
· 声音遇障碍物反射形成回声
· 间隔大于 0.1 s 才能区分回声和原声
· 声呐、倒车雷达都利用回声定位
2. 超声波与次声波
· 超声波高于 20000 Hz，次声波低于 20 Hz
· B 超、超声波清洗是超声波的应用
· 次声波可预报地震和台风
3. 声的利用
· 声可以传递信息，如声呐、B 超
· 声可以传递能量，如超声波清洗
· 看结果是得到信息还是产生作用来区分
4. 噪声的控制
· 从环保角度看，影响人的声音就是噪声
· 控制产生、阻断传播、防止入耳三条途径
· 学校昼间不超过 55 dB、夜间不超过 45 dB
D
练习与应用
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第 1 题 下列事例中，利用声传递能量的是（ ）
A、蝙蝠靠超声波捕食
B、医生用 B 超检查身体
C、汽车上安装倒车雷达
D、用超声波清洗器清洗眼镜
D
练习与应用
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第 2 题 下列控制噪声的措施中，属于防止噪声入耳的是（ ）
A、摩托车上安装消音器
B、城市道路旁安装隔声屏
C、市区内禁止机动车鸣喇叭
D、纺织厂工人戴防噪声耳罩
D
练习与应用
乐清市柳市镇黄华实验学校 · 浙教版 八年级上 第1章 对环境的察觉
15
第 3 题 学校每周一的室外晨会上,常用的扩音设备是用来（ ）
A.加大声音的速度 B.提高声音的音调
C.改变声音的音色 D.增大声音的响度
D
练习与应用
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第 4 题 “禁止燃放烟花爆竹”这一规定得到我市市民的一片叫好，它不仅保护了自然环境，也还给了市民一个清静的居住环境。禁止燃放烟花爆竹是（ ）
A、从人耳处减弱噪声
B、从传播途径中减弱噪声
C、从声源处减弱噪声
D、以上三种减弱噪声的方法都用了
C

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