第二节声音的特性学习目标：1．了解声音的三个特性。2．知道声音的音调跟发声体的频率有关，响度跟发声体的振幅有关。不同发声体发出声音的音色不同。学习重点：声音的三个特性及其决定因素。学习难点：响度与音调的区别。教学导入导入一.创设问题的情境，引入新课，生活中我们接触到的声音各种各样，千差万别。其中有许多声音让我们感到悦耳、动听。例如：音叉发出的声音、人歌唱的声音、各种乐器的演奏声等，它们都是物体做规则振动时发出的声音，物理学中把这类声音叫做乐音。请同学们注意听下面的歌曲（男低音独唱曲、女高音独唱曲），比较这两支歌曲的演唱风格有什么不同？ 有的声音听起来音调高，有的声音听起来音调低，声音为什么会有音调高低的不同呢？让我们一起来做下面的探究活动。 导入二. 课题引入，同学们，前几节课我们学习了声音的产生和传播，了解了人耳是怎样听到声音的。下面让我们一起来欣赏大自然中的一些美妙的声音吧！（播放录音） 请学生提出想要知道的有关声音的问题。将学生提出的问题进行整理、分类，抽取与声音的特性有关的问题作为本节探究的内容，从而引出课题 导入三。 师生共同欣赏一段音乐和一段噪声，请学生谈谈对这两段音乐的感觉，提出问题：为什么同是声音给人的感觉会有这么大的差异呢？ 【要点梳理】知识点一、音调1.音调的定义声音频率的高低叫做音调。声音的三个主要的主观属性即音量（也称响度）、音调、音色(也称音品）之一。表示人的听觉分辨一个声音的调子高低的程度.音调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有关。对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升。2.声现象及其特点举例,声音的现象,特点男低音歌唱家的歌声低沉、粗壮、声音低,女高音歌唱家的歌声尖细、声音高,狮子的吼声低沉、粗壮、声音低,羊羔的叫声尖细、声音高,成年男人的说话声低沉、粗壮、声音低,女同学的说话声尖细、声音高,老牛的叫声,低沉、粗壮、声音低,蚊子、蝙蝠、老鼠的叫声尖细、声音高,不同物体发出的声音高低是不同的，由得发出的声音高，有的物体发出的声音低。3.影响音调高低的因素物体振动快慢有关，振动块音调高，振动慢音调就低。4.频率的概念频率，是单位时间内完成振动的次数，是描述振动物体往复运动频繁程度的量，常用符号f或v表示，单位为秒-1。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”。每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率，叫做固有频率。频率概念不仅在力学、声学中应用，在电磁学和无线电技术中也常用。交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，叫做电流的频率。 5.超声波和次声波5人耳能听到的声波频率范围约为20-20000Hz，频率低于20Hz的声波为次声波．频率高于20000Hz的为超声波。总之，由振动快慢不同，音调不同，引出频率的概念。再由人耳听到声音的频率范围，引出超声波和次声波的概念。这样就可以联系本章章题图中的大象应用次声波来进行交流的现象。另外人能听到声音的频率为20Hz～20000Hz，其中最敏感的频率2000Hz～3000Hz。老年人的听觉随着年龄而衰退，能听到的频率约为50Hz～12000Hz人的歌唱声的频率不同，大约男低音的频率为60Hz，女高音的频率为2500Hz，通常男子说话声的频率为95Hz～142Hz，而女子说话声的频率为272Hz～553Hz。想想议议蝴蝶的翅膀一秒钟振动不超过10次，蚊子的翅膀一秒钟振动500～600次，由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳的听频范围，当然人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听频范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。 知识点二、响度1.响度的定义声音的强弱（或大小）叫做响度。响度是感觉判断的声音强弱，即声音响亮的程度，根据它可以把声音排成由轻到响的序列。2．响度与什么有关响度的大小主要依赖于声强，也与声音的振幅有关。振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。此外，响度还与距离发生体的远近有关，距离发声体越近，响度就越大。探究问题：小明想比较几种材料(衣服、锡箔纸、泡沫塑料)的隔音性能，除了待检测的材料外，可利用的器材还有：音叉、机械闹钟、鞋盒．（１）在本实验中适合作声源的是____________； （２）小明将声源放入鞋盒内，在其四周塞满待测材料．他设想了两种实验方案：方案A．让人站在距鞋盒一定距离处，比较所听见声音的响度．方案B．让人一边听声音，一边向后退，直至听不见声音为止，比较此处距鞋盒的距离．你认为最佳的方案是________________．（３）通过实验得到的现象如表格所示：检测材料、衣服、锡箔纸、泡沫塑料、响度、较响、较响、弱、距离、较长、长、短则待测材料隔声性能由好到差的顺序为_______________． （４）实验隐含的物理方法有：［目标分析］本题主要考查对物理问题的分析方法的掌握，考查实验数据处理方法等。［解答］（１）音叉与机械闹钟都可以作为声源发出声音，本题中采用的是控制变量法，要研究材料的隔音性能，我们要控制声源的响度不变，而音叉振动会随着时间的推移，响度变小，不适宜作为声源，较好的是选择机械闹钟。（２）A方法采用控制声源响度和到声源的距离，比较声音通过不同材料时的响度；B方法控制声源的响度和能够听到声音的极限，比较距离。在这两种方法中，比较距离现象明显，而且操作简单。所以最佳方案为：Ｂ（３）根据实验表格中的分析可知：衣服在距离较长的地方响度还比较大，而泡沫塑料在距离短的地方响度比较弱，所以衣服的隔音性能最差，泡沫塑料的隔音性能最好。则待测材料隔声性能由好到差的顺序为：泡沫塑料、锡箔纸、衣服。 （４）在此实验中，之所以选择机械闹钟作为声源，就是因为它是一个自动发声装置，这样发出的声音的响度可以保持不变，避免了对实验产生影响。而且在回答谁的隔声效果好时是通过比较三种材料的相对距离得到的。所以实验中用到的物理方法有：控制变量法和比较法。[评析]通过本题可以发现很多物理现象都跟生活实际有很大的关联，所以要善于发现问题，分析问题，做到科学与实际相结合。怎样才能使物体振动发出的声音更响，学生很容易想到应该使物体振动的幅度更大些，关键是应该让学生想出一些切实可行的实验来证实他们的猜想。如果学校没有较多的音叉做学生分组实验，课本中图1．3－4的实验也可改为演示实验：观察音叉响度不同时，乒乓球振动的幅度有什么不同。这个实验的效果比较明显。用不同的力量敲打音叉，在音叉与悬挂的乒乓球接触时，乒乓球振动的幅度明显不同。知识点三、音色音色是声音中比较重要的概念。音色的概念比较抽象，不像响度和音调概念那样容易感知。教学中应尽量让学生体验，使学生感悟到不同的物体发出的声音，即便音调相同，声音还是有所区别的。音色的不同，也就是通常人们所说的“音质不同”。想想做做可以听“音带”或，也可以让会乐器的学生用不同的乐器演奏同一首曲子，5让大家感知一下音色的含义演示 观察波形的演示实验，目的是增加学生对不同乐器声音音色的感性认识。前面提到音色的概念比较抽象，但从波形图中则可以清楚地看出不同音色声音的本质。由课本中的图1．3－5可以看出，音叉、钢琴和长笛的基频(振幅最大的振动的频率)相同，但是在基频的基础上还有一些附加的小的振动，这些小的振动和大的振动一同决定了声音的音色。 教学中不必讲基频、复音等概念，只需让学生看到主要的振动频率相同，但小的附加振动不一样，所以音色不同即可。关于乐器，学生比较感兴趣，教师可以调动学生的积极性，让学生自己通过观察或者查阅资料就某种或某个乐器，谈谈其发声的原理，也可就此问题让学生写篇说明文。 【典型例题】类型一、音调及决定因素例1.“高声呼叫”“引吭高歌”和“低声细语”，这里的“高”和“低”指的是（）A．音调高低B．响度大小C．音色好坏D．以上说法都不对解析：日常用语提及声音时用的“高”、“低”，有时指响度，有时指音调，如，唱歌时常听人说“这个音太高了，我唱不上去”，这儿的“高”指的是音调高，而本题中很明显指的是声音响，即响度大小。在物理语言中，声音的“高”、“低”只用来描述音调，而用声音的“大”“小”来描述响度。物理学中的用语要求清楚准确，含义惟一，不能产生歧义。但日常生活中的用语我们可结合其所在语言环境去理解。答案：B例2．蜜蜂载着花蜜飞行时，翅膀每秒平均振动300次，不载花蜜时平均每秒振动440次，有经验的养蜂人能辨别出蜜蜂是飞出去采蜜，还是采蜜回来。其辨别的主要依据是（ ）A.声音的响度不同B.声音的音调不同C.声音的音色不同D.蜜蜂飞行的高度不同 解析：本题考查音调和决定音调的因素。发声体的音调由其振动的频率决定，频率越快，音调越高。由于蜜蜂飞回时翅膀的振动频率比飞出时小，所以它的音调比飞出时低。有经验的养蜂人就是通过音调的高低辨别蜜蜂是飞出还是飞回的。故应选B。答案：B类型二、响度例3.医生用听诊器给病人诊断病情，其原理是（）A.减少声音分散，增强响度B.改变音色C.提高音调D.增大发声体的振幅解析：病人脏器振动发出的声音太小，不能用耳朵直接听到，利用听诊器，由于固体传声性能好，声音又在细管中传播不易散失，增大了声音的响度，有利于医生诊断病情。答案：A例4.男低音独唱时由女高音轻声伴唱，下列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，响度大D.男低音比女高音音调高，响度小解析：声音的高低即音调，“男低音”、“女高音”中的“低”、“高”就是指音调的低高。声音的大小即响度，因为女高音是为男低音伴唱的(即小声唱)，故女高音的响度要小些，男低音的响度要大些。答案：A类型三、音色例5.铁路工人检查车轮时，常常轻轻敲打车轮，通过声音判断车轮有无损伤，这是根据（）A.音调B.响度C.音色D.声音是否刺耳解析：当车轮有损伤时，我们可以理解成发声体本身发生了改变，而音色就是由发声体本身决定的，所以当车轮有损伤时，声音的特色——音色(音品、音质)就会发生改变。答案：C例6.听音乐时，要判断是什么乐器在演奏，依据的是（）A.声音的响度B.声音的音调C.声音的音色D.声音的节奏解析：不同乐器的材料、结构不同，发出声音的音色（音质）不同，以此可判断是哪一种乐器发出的声音。答案：C达标检测51.声音的特性有三个要素：_________、_________和_________。2.频率指_________，描述物体振动的_________，频率的单位为________。频率决定着________高低。3.将鼓轻敲一下，然后再重重地敲一下，两次敲击声音相比发生了变化的是（）A.音调B.响度C.音色D.三项均未改变4.“女高音”、“男低音”中的“高”和“低”指的是（）A.音调B.音色C.响度D.速度5.“引吭高歌”和“低声细语”中的“高”与“低”指的是（）A.音调高低B.响度大小C.音色好坏D.以上均有可能6.蝙蝠能发出超人类听觉上限的超声波，它的发声频率范围是10000Hz～120000Hz，蝙蝠的发声器官振动一次所需的最长时间是多少？7.在使用二胡之前，乐师常旋动琴弦轴以“定弦”，这是为了改变声音的（）A.音调B.响度C.音色D.音调、响度、音色都改变8.老师用同样的力吹一根吸管，并将它不断剪短，这是在研究声音的（）A.响度与吸管长短的关系B.音调与吸管材料的关系C.音调与吸管长短的关系D.音色与吸管材料的关系9.下列说法正确的是（）A.声源离我们越近，振幅越大，响度就越大B.鼓面每秒振动的次数越多，音调就越高，响度也越大C.棒击鼓面的力越大，鼓面振幅越大，音调越高，响度也越大D.声源离我们越远，振幅越大，响度就越小10.男人说话的声音多数比女人低沉，这个“低”字反映了男人的_________低；“引吭高歌”中的“高”反映了声音的_________大。11.拨动同样张紧的粗橡皮筋和细橡皮筋，观察到粗橡皮筋比细橡皮筋振动得_________，它们发出的声音的_________不同，这说明_________；如果用大小不同的力分别去拨动已张紧的同一根橡皮筋，观察到力大时橡皮筋振动的振幅比力小时的振幅_________，两次发出的声音的_________不同，这说明_________。12.）日常生活中，我们常说声音“震耳欲聋”，这是指声音的_________很大；我们能够辨别不同乐器发出的声音，是由于它们的_________不同。13.（2022贵州贵阳实验区模拟）2022年12月26日，南亚、东南亚海域发生强烈地震，引发了罕见的大海啸，夺走了很多人的生命，后来人们在清理现场时很少发现有猫、狗、老鼠等动物的尸体，人们猜测可能是地震时产生的_________声波，动物可以听到，而人听不到。14.在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出的声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究。经过和同学们讨论，小华提出了以下猜想：猜想一：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关。猜想二：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关。猜想三：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。为了验证上述猜想是否正确，小华找到了下表所列九种规格的琴弦。因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是小华借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。编号材料长度(cm)横截面积(m2)A铜600.76B铜600.89C铜601.02D铜800.76E铜F铜1000.76G铜801.02H尼龙801.02I尼龙1001.025(1)为了验证猜想一，应选用编号为_________、_________、_________的琴弦进行实验。为了验证猜想二，应选用编号为_________、_________、_________的琴弦进行实验。表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想三，必须知道该项内容。请在表中填上所缺数据。(2)随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低可能还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___________________________。5
