初中物理竞赛教程基础篇第2讲简单声现象文档格式.docx
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水
1500
4.4倍
木材（松树）
3300
9.7倍
铁、玻璃
5000
14.7倍
表2-1不同介质中声音的传播速度
声音在传播过程中遇到障碍物，会发生以下情况：
一部分声音在障碍物表面反射,出现回声现象，它符合光的反射定律。
人耳能分辨出两次声音的时间间隔一般为0.1s以上,所以与原声到达人耳的时间差大于0.1s如人就觉得有回音。
例如北京天坛回音壁先滑圆型墙壁能使声音发主多次反射，这样就能听到另一端人的讲话声。
另一部分会绕过障碍物,我们能隔墙听到相邻房间中的声音就是这种情况。
2.1.3声音的种类
使人感到愉快的声音为乐音，它是声源有规律振动时产生的，如钢琴、胡琴等乐器在演奏乐曲时发出的声音就是乐音；
令人厌烦的声音为噪声，一般桌由声源的无规律振动产生的，如汽车嘞叭声、机器的轰鸣声等。
减弱噪声的措施有三种：
①削弱声源。
例如在噪声源处装上吸收噪声的仪器（消声器）等。
②在传播过程中隔声、吸声。
例如在高等级公路两侧装上隔音板使噪声被反射，或种植—定宽度的林带使噪声被吸收等。
③在接收处减弱噪声。
如在人耳处戴上耳塞，或在耳中塞—小团棉花等。
2.1.4声音的三个特征
1.音调
声音有高有低，通常所说的声音高低，就是指音调的高低。
例如:
钢琴右边琴键弹出的音调就比左边琴键弹出的音调高吼叫声的音调比鸟鸣声的音调低。
音调的高低与发声体振动的快慢有关，在物理学中把物体每秒钟振动的次数称为频率。
频率用符号f表示，单位是赫兹，简称赫,符号是Hz。
例如音叉每秒振动1000次，可表示为f=1000Hz。
音调是由声源的频率高低决定的，频率高，声音就尖厉，音调就高；
频率低，声音就低沉，音调就低。
弦乐器的振动频率与振动部分弦的长短、粗细、松紧程度有关。
弦越细、弦越短、弦越紧，频率越高，音调也越高。
成年男子的音带长而厚，儿童和妇女的音带短而薄，所以成年男子的音调比儿童和妇女的低。
男低音频率约为65Hz，女高音频率约为1100Hz，我国战国铸时期造的编钟由65个大小不同的青铜钟组成，大的钟音调低沉，小的钟音调高亢。
如图2-4所示，5个大小相同的瓶子中装有一些水，从左向右，瓶子里的水依次减少，为了更容.易看清楚每个瓶中的水量，可以在瓶里加人几滴墨水。
然后把瓶口放在嘴边吹吹看，从左向右，注意音调的变化,结果是什么样的呢?
“吹”的过程是使空气柱振动发声，从左向右，空气柱越来越长，所以在吹的过程中，声音的音调应该越来越低。
.
频率超过20000Hz的声波称为超声波，频率低于20Hz的声波称为次声波，它们都超出了人耳的听觉频率范围。
人耳将听不到。
2、响度图2-4
声音有轻有响，细雨声须侧耳倾听，雷声震耳欲聋。
物理学中把人耳感觉到的声音强弱的程度称为响度。
响度又称音量或声量。
声音的响度与什么因素有关呢？
响度与声源的振幅有关，振幅度越大，响度越大。
此外，响度还跟距离声源的远近有美，离声源越远，声音的能量越分散，听到的声音就越轻，响度越小。
在声学上，人通常用分贝（dB）作为单位来计量声音响度的大小。
分贝数越大，表示人耳感觉到的响度越大。
人们把人耳能听到的最小声音的大小定为0dB，当音量增加10dB，声音的响度则要扩大10倍；
音量增加20dB时，声音的响度就扩大100倍。
人耳是敏感的声音接收器，声音达到八九十分贝，就有可能伤害到耳朵。
3、音色
音色（也叫音品）反映的是声音的品质。
不同的物体发出的声音，音色是不同的。
如两个发声体即使发出的声音音调相同，响度也相同，但人耳仍能分辨出来，就是因为它们的音色不同。
例如，我们只要听讲话声，就能判断出讲话者是哪位熟人；
用不同的乐器演奏同一首曲子，能分辨得出用的是什么乐器，这些就是根据音色作出判断的。
不同的乐器或发声体发出的声音是由不同频率的声音组合而成的。
研究表明，频率组合情况不同，声音的音色就不同。
2.2难点释疑
2.2.1声音的记录
声音记录技术是人类文明发展史的一个重要方面，它与物理学的发展密不可分。
记录声音就是把发声体的振动情况保留下来并可随时将其还原。
从爱迪生的留声机到今日的CD，声音记录技术大致经历了机械时代、电磁时代和光电数字时代三个阶段的发展。
（1）机械时代（留声机）
特点：
将振动直接记录在唱片上并还原出来。
（2）电磁时代（录音机）
振动
转换成电信号
记录在磁带上
还原成电信号
还原成振动。
（3）光电数字时代（CD机）
处理为数字信号
转换成激光强弱刻录在光盘上
转换成数字信号
2.2.2多普勒效应
你有没有注意到当警车迎面而来时，警笛的声调会变得越来越髙？
当警车离你而去时，警笛的声调会变得越来越低？
这种现象称作多普勒效应，多普勒在1842年发现了这个效应产生的原因。
如果声音的来源一直在移动，声波会在声源的前方被挤压，而在声源的后面伸展开来。
如果每秒钟有越来越多的声波传到你的耳朵，你就会听到比较高的音调。
如果每秒钟传到你耳朵的声波越来越少，你听到的音调就比较低。
多普勒效应有着广泛的应用。
例如，超声波碰到迎面而来的物体，返回时的振动次数会增加，通过测量这种变化的大小，可以推算出物体运动的速度。
超声波速度测定器就是根据这一原理制成的。
进一步的研究表明，一切波都能产生多普勒效应。
天文学家利用光波产生的多普勒效应测天体的速度，交通瞀察利用红外线产生的多普勒效应监测汽车是否超速行驶。
2.3例题精析
2.3.1关于声音在介质中传播的分析和计算
例1在一根较长的自来水管一端敲击了一下，在另一端可以听到几次声音？
第一次是由什么传来的？
【点拨】装满水的水管传播声音有三种物质：
一是管外的空气，二是管内的水，三是金属管子（自来水管）。
由于这三种物质传播声音的速度均不相同，所以在另一端可以听到三次声音。
金属管子中的声音传播速度最快，人在另一端最先听到金属管子传播的声音，而空气传播声音的速度最慢，所以人最后一次听到的是空气传播的声音，中间的声音则是水传播的。
【答案】听到三次声音。
第一次是金属管传来的。
2.3.2有关光速和声速的计算
例2如果你在看见闪电后15s才听到第一声惊雷，估算发生闪电的云层离你有多远?
有时在第一声惊雷之后，又能听到一阵隆隆的雷声，这隆隆的雷声是怎样产生的？
【点拨】光和声波在空气中的传播速度分别近似为3×
108m/s和340m/s，光传播的速度远大于声音传播的速度，在估算的距离不是很大，如月球或其他星体到地球的距离时，一般可忽略光传播的时间，以看到光时刻开始计时。
有些题目以回声测距离时，不要忘记声音通过的距离是来回的，间距只是路程的一半。
【解答】估算出雷声从云层传播到人的距离为
s=vt=340m/s×
15s=5100m
听到的阵阵雷声是由于人周围的建筑物发生的反射引起的。
2.3.3区分响度、音调和音色
例3把原来每秒放映24幅的电影胶片改为每秒放映36幅，这样电影中本来是男的讲话声，听起来好像是女的在讲话。
这是为什么？
【点拨】声音的高低叫音调，它是由物体振动的频率决定的。
频率越小，音调越低；
频率越大，音调越髙。
男人说话时的音调较低，女人说话时的音调较高。
【答案】电影胶片放映速度由原来的每秒放映24幅改为每秒放映36幅，放映速度改变了，引起胶片所记录的讲话声音的放音频率发生了变化，使频率为原来的3/2倍，即音调比原来变高了，所以男声听起来好像是女声了。
例4男低音歌唱演员独唱时由女高音轻声伴唱，对两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,响度小D、男低音比女高音音调高,响度大
【点拨】日常用语里声音的高、低有时指响度，有时指音调，含义不是唯一的。
女高音和男低音，这里的髙、低指的是音调，它是由声源的振动频率决定的。
而轻声伴唱指的是响度，它是由声源振动幅度决定的。
【答案】A。
2.4强化训练
A卷
1、《黄河大合唱》中有一句歌词：
“风在吼，马在叫，黄河在咆哮·
·
”它们的声源分别是、和。
可见，作为物质存在的三种形态，、、
都能发声，都可以作为声源。
2、龙舟比赛时，阵阵鼓声是由鼓面的而产生的，并经传入人耳，将敲响的鼓面用手一按，响声马上消失了，这是因为。
要使笛子发出声音，必须用力来吹，使笛管中的发生。
3、物理学中，把声音的叫音调，音调由声源的决定。
弦乐器的音调高低跟弦的、和都有关。
拉二胡时，手指在琴弦上面上下移动，是通过来改变的高低的。
4、男同学的声音通常比女同学沉闷、浑厚，原因是男同学声带振动频率，声调较。
5、笛子和胡琴同时演奏一支曲谱,一听声音就能区别出笛子声和胡琴声，这是因为它们的不同。
6、下列实验与实例，不能探究声音的产生与传播条件的是（）
A、用手机拨打放在真空罩内的BP机，BP机显示手机号，却听不到BP机呼叫
B、人们先看到闪电，隔一段时间才能听到远处的雷声
C、往鼓面上撒一些泡沫塑料屑，敲鼓时见到泡沫塑料屑不停地跳动
D、登上月球的航天员们即使相距很近，也只能用无线电话交谈
7、耳朵能听到声音是由于（）
A、振动在空气中传播形成声波B、振动在人体中传播形成声波
C、声波激起人体全身肌肉组织的振动D、声波激起耳朵鼓膜振动
8、用两个金属盒或塑料瓶盖，中间串上一根塑料绳，做成一个土电话，这主要是利用了以下哪一点（）
A、回声B、气体传声C、固体传声D、液体传声
9、我国已多次进行了“神舟”号载人航天飞船的试验，不久我国多名航天员将乘坐宇宙飞船遨游太空。
航天员在太空舱中可以直接对话，但在飞船外作业时，他们之间不能直接对话，必须借助电子通信设备进行交流，其原因是（）
A、用通信设备对话是为了方便B、声音的传播需要有传声物质
C、太空中噪声太大D、声音只能在地面上传播
10、口技是民间表演艺术，演员表演时主要模仿声音的（）
A、音色B、响度C、音调D、频率
11、距发声体越远的地方听到的声音越小，这是因为（）
A、声音的频率变小了B、声音的传播速度变小了
C、声音分散了，振幅变小了D、以上都有可能
12、分贝是用来计量声音的（）
A、音调B、音色C、响度D、以上三者都不是
13、弦乐队在演奏前，演奏员都要调节自己的乐器——拧紧或放松琴弦，这样做主要是改变乐器发出声音的（）
A、响度B、音调C、音色D、传播方向
14、频率为60Hz的声音，每分钟振动次数是（）
A、60次B、1800次C、3600次D、缺少条件，无法计算
15、使小提琴发出的声音音调变高，应当采取的方法是（）
A、将琴弦紧一点B、将琴弦放松一点
C、松一点、紧一点都可以D、无法调节
16、如图2-5为同一示波器（各种条件都相同）屏幕t显示的四种乐音的波形图。
（1）其中响度最大的波形图是（）
（2）其中音调最高的波形图是（）
图2-5
17、—个人想测两山之向的距离，他站在两山之间大声呼喊，2s后听到第一次回声，又经过1s听到第二次回声，若声速为340m/s，试求两山之间的距离。
18、第一次测定声音在水中的传播速度是1827年在日内瓦湖上进行的。
当时两只船相距14km，在一只船上的实验员向水中放入一口钟，当他敲钟时，船上的火药同时发光。
在另一只船上，实验员向水里放一个听音器，当他看到火药发光后10s听到了水下的声音。
请你根据上述数据，计算此次测得的声音在水中传播速度是多少？
19、“闻其声而知其人”，其中所包含的物理意义是什么？
20、如图2-6所示，通过实验探究弦乐器弦丝的音调与弦丝松紧、粗细、长短之间的关系：
（1）在大木板的一端牢牢钉入一根大钉子；
（2）把弦丝的一端绑在钉子上；
（3）把木板放在桌子上，再把绑在钉子上的线拉过来，让线垂在桌边；
（4）把小桶绑在垂下的线上；
（5）为了让线和大木板隔开，要把两块小木板从侧边立起来，放在线的两端；
（6）现在在线上弹几下，听一听发出的声音。
图2-6
根据以上探究的实验步骤，确定你探究的思路和基本方法，然后制定一个详细的实验
方案，在实验过程中及时记录实验现象并根据现象分析总结实验规律。
B卷
1、人说话、唱歌时的发声，靠的的振动；
婉转的鸟鸣声，靠的是的振动；
清脆的蟋繂叫声，靠的是产生的振动。
2、如图2-7所示，用力敲响音叉，并用悬吊着的塑料球接触发声的叉股，我们看到的现象是弹起（选填“会”或“不会”），此现象说明。
若图中所示的实验在月球上进行，挂在左边音叉旁的那个塑料球弹起（选填“会”或“不会”）。
图2-7
3、A、B两发声物体的振动频率如图2-8所示，则音调较高的是物体（选填“A”或“B”）。
图2-8
4、下列与声有关的语句中，所表达的物理含义分别是：
（1）“震耳欲聋”说明声音的大；
（2）“低声细语”，“低”指声音的小；
（3）这小孩说起话来“脆如银铃”，说的是声音的高；
（4）“悦耳动听”说明声音的好。
5、在一个长931m注满水的铸铁水管的一端敲一下，在另一端听到三次声音，第一次声音同第二次间隔0.43s，第二次声音与第三次间隔2.12s，已知当时空气中的声速为340m/s，则铸铁中的声速为m/s。
6、击响大古钟，有同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟余音未止。
其主要原因是（）
A、钟声的回音B、大钟还在振动
C、钟停止振动，空气还在振动D、人的听觉发生“延长”
7、钓鱼时，不能大声喧哗，因为鱼听到人声会吓跑。
这说明（）
A、只有空气能传声B、只有水能传声
C、空气、大地和水都能传声D、声音在任何情况下都能传播
8、在月球的表面主要是岩石和尘埃。
有人说，飞来的流星打在月球表面的岩石上，就像演无声电影一样，在其附近听不到一点声响，这是因为（）
A、月球表面的岩石受到流星撞击不发声
B、流星撞击岩石的声音太小，人耳无法听到
C、月球表面附近空间没有空气，缺少传播声音的介质
D、原因不明
9、一人站在两平行的峡谷之间，当他击掌时，在0.3s和0.7s后听到前后两声回声，若声速为340m/s，则此峡谷之间的宽度为（）
A、102mB、170mC、238mD、340m
10、在教室里听不到老师讲课的回声，这是因为（）
A、回声被学生挡住
B、声音分散传出去，回声太小听不见
C、回声到达人耳与原声到达人耳相差的时间不到0.1s
D、根本就没有回声
11、把一条粗细均匀的长金属管截成长度不等的四段，然后把这四段金属管由长到短依次排列悬挂起来，如图2-9所示。
若用锤子分别敲击四段金属管时，它们都会发出声音，其音调（）
图2-9
A、最低的是金属管1B、最高的是金属管1
C、都相同D、跟敲击的位置有关
12、昆虫飞行时翅膀都要振动，蝴蝶每秒振翅5〜6次，蜜蜂每秒振翅300〜400次，当它们都从你身后飞过时，凭你的听觉（）
A、只能感到蝴蝶从身后飞过B、只能感到蜜蜂从身后飞过
C、都能感到它们从身后飞过D、都不能感到它们从身后飞过
13、关于音调和响度，下列说法中正确的是（）
A、“引吭高歌”中“高”指的是音调高
B、“细声细语”中“细”指的是音调低
C、“尖声细嗓”中“尖”指的是音调
D、“起音太高上不去”中的“高”指的是响度大
14、下列各种说法中，正确的是（）
A、按下收录机快放键时，收录机发出的声音比正常放音的音调变低，振幅变小
B、蚊子的嗡嗡声是翅膀振动发出的声音
C、登上月球的宇航员只能依靠无线电话交流信息
D、优美的音乐不可能变为噪声
15、关于声音，下列说法中正确的是（）
A、回声是山崖、高墙等发出的声音
B、吉他能发出多种不同的声音是因为拨弦时用力的大小不同
C、在屋子里谈话比旷野里听起来响度大，是由于固体传声的本领比空气大
D、笛子里参与振动的空气柱越短，发生振动的频率越高，其声音的音调越高
16、
（1）如图2-10所示，拿一张硬纸片，让它在木梳齿上划过，一次快些，一次慢些，同时仔细倾听。
划得快些,听到的声音较；
划得慢些，听到的声音较。
实验表明：
。
图2-10图2-11
（2）如图2-11所示，将不同粗细的橡庋筋分别张紧在钢尺上，用同样的力拨动橡皮筋，同
时仔细倾听。
如图（a）所示，拨动张紧的细橡皮筋，听到的声音较；
如图（b）
所示，拨动张紧的粗橡皮筋，听到的声音较。
17、蜜蜂带着花蜜飞的时候，它的翅膀平均每秒振动300次，不带花蜜飞的时候平均每秒振动440次。
有经验的养蜂人，能辨别出蜜蜂是飞出去采蜜，还是采了蜜飞回来。
试解释这个现象。
18、—汽车以20m/s的速度向山崖驶近，途中鸣了一声笛，2s后听到山崖传来回声，当司机听到回声时，汽车离山崖还有多远？
鸣笛处距山崖多远？
19、P处有一个高音喇叭,MN为一幢大楼，有一个人在Q处干活，每当喇叭里播音时，此人总能听到“双音”。
已知P处距大楼MN的竖直距离为100m，Q处距大楼MN的竖直距离为300m，P、Q的水平距离也为300m，如图2-12所示。
求此人听到“双音”的音差时间。
图2-12
20、—部科幻电影中有这样的场面：
一艘飞船在太空中遇险，另一艘飞船在前去营救的途中，突然宇航员听到了遇险飞船的巨大爆炸声，然后看到了爆炸的火光。
请你给导演指出这个场景中的至少两个科学性错误。
作业参考答案与解析
1、【答案】流动的空气，马的声带，流动的河水；
气体，固体，液体
2、【答案】振动，空气，鼓面振动停止，空气，振动
3、【答案】高低，振动频率，长短，松紧，粗细，改变发声弦的弦长，音调
4、【答案】小，低
5、【答案】音色
6、【答案】B
7、【答案】D
8、【答案】C
9、【答案】B
10、【答案】A
11、【答案】C
12、【答案】C
13、【答案】B
14、【答案】C
15、【答案】A
16、【答案】
（1）A
（2）C
17、【答案】850m
18、【答案】1400m/s
19、【答案】各人的音色不同
20、【答案】探究的方法是控制变量法（a）通过改变小桶的轻重来改变弦的松紧，可以发现弦越紧，拨动弦时的音调越高；
（b）通过改变侧立的两小板间距，改变音调，间距越小，音调越高；
（c）换用不同粗细的弦丝来做实验，在弦的松紧和侧立小板间距都与上面实验相同的情况下，弦丝越细，音调越高。
1、【答案】声带，鸣膜，翅膀摩擦
2、【答案】会，发声的音叉在振动，会
3、【答案】A
4、【答案】响度，响度，音调，音色
5、【答案】4.9×
103
7、【答案】C
10、【答案】C
11、【答案】A
12、【答案】B
13、【答案】C
14、【答案】B
15、【答案】D
（1）高，低，音调的高低与物体振动的快慢有关，振动越快，音调越高；
（2）高，低，在拨动长度和松紧相同的橡皮筋时，橡皮筋越细，音调越高。
17、【答案】蜜蜂带着花蜜飞的时候，翅膀平均振动的次数比不带花蜜时少，音调低，养蜂人根据蜜蜂飞行时翅膀振动发出的音调高低来判断。
18、【答案】320m，360m
19、【答案】0.41s
【解析】提示：
声音从P点直接传到Q处的距离约为360m，反射的路程是500m，路程差除以声速。
20、【答案】
（1）光速应比声速快；
（2）声音不能在真空中传播。
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