第1讲声现象学生版.docx

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第1讲声现象学生版

内容

基本要求

略高要求

较高要求

声音的产生与传播

声音的产生原因

声速

回音

听到回音的条件

利用回音定位

声音的特性

声音特性的概念

声音特性的利用

噪音

噪音的产生与防护

我们出去旅游，在山脚下倾听瀑布的声音，隔壁邻居家装修房子我们能听到嘈杂的电钻钻墙的声音，我们走在公园里耳边响起飞机轰隆隆的声音，在音乐厅里我们能听见悠扬的小提琴的琴声，以上都是我们生活中常见的一种物理现象——声音。

那么声音是怎么产生的？

又是怎么传到我们耳朵里的呢？

今天，就让我们一起学习有关声音的知识．

知识点1声音的产生

（1）声音的产生条件：

一是有声源，二是有传播声音的介质．

（2）声音是由物体的振动产生的．

振动是指物体在某一位置附近做往复运动，往返一次叫振动一次．固体、液体、气体在振动时都能作为声源发声，在生活中所听到的钟声、海浪声和悠扬的笛声，分别是由固体（钟）、液体（海水）和笛子中的气体振动发出的．

声源的振动通过气体〔空气〕、液体、固体等介质传播到人的耳朵里，被人感知后人就听到了声音．

知识点2声音的传播及传播速度

（1）声音在传播时需要介质．真空不能传声．

（2）通常声音在不同介质中的传播速度是不同的．

声音在固体中传播速度最快，在液体中次之，在气体中最慢，即v固体＞v液体＞v气体．常温下声音在空气中传播的速度是340m/s．

基础题

【例1】物体能发出声音，是因为它（）

A．做机械运动B．发生振动C．位置发生变化D．做匀速直线运动

【巩固】在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止了对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是（）

A．大钟的回声B．大钟在继续振动

C．人的听觉发生“暂留”的缘故D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动

【例2】以下关于声音的说法中，正确的是（）

A．声音是由发声体的振动而产生的，振动停止发声停止

B．声音在空气中的传播速度保持340m/s不变

C．声音可以在固体、液体、气体中传播，真空不能传声

D．小提琴的琴弦停止振动，仍有声音发出

【巩固】下列说法正确的是（）

A．声音传播时只需要空气B．一切正在发声的物体都在振动

C．登上月球的宇航员也能面谈D．有振动就一定能听到声音

【巩固】关于声音的传播，下列叙述正确的是（）

A．声音传播时有时不需介质

B．声音可以在任何条件下传播

C．声音的传播必须依靠介质

D．宇航员在太空中必须大声喊叫才能使同伴听见声音

【例3】下列物质中声音传播最快的是（）

A．空气B．水C．铁D．真空

【巩固】在雷雨来临之前，电光一闪即逝，但雷声却隆隆不断．这是因为（）

A．雷一个接一个打个不停

B．双耳效应

C．雷声经过地面、山岳与云层多次反射造成的

D．电光的速度比雷声的速度快

【例4】如果“声音在空气中的传播速度变为1m/s，则我们周围的世界会有什么变化？

”关于这一问题的讨论，一位同学提出了下列四个有关的场景，请你判断不正确的是（）

A．教室内学生能更清楚地听到教师的讲课声

B．汽车的喇叭不能再起到原来的作用

C．管乐队在会场内的演奏效果将变差

D．我们听到万米高空传来的客机声时，却不能看到该飞机

【例5】把耳朵贴在长铁管的一端，在另一端敲击铁管，出现的现象是（）

A．只听到空气传来的声音

B．只听到铁管传来的声音

C．先听到空气传来的声音，再听到铁管传来的声音

D．先听到铁管传来的声音，再听到空气传来的声音

【巩固】在铸铁管的一端敲一下手中的钟，在管的另一端听到两次响声，这是因为（）

A．声音在空气中比在铸铁中传播得快B．声音在空气中比在铸铁中传播得慢

C．声音在铸铁管中产生了反射D．声音在铸铁管中产生了折射

【例6】百米竞赛时，终点计时员所用的正确计时方法是（）

A．听到发令员的枪声开始计时

B．看到发令员的发令枪冒烟开始计时

C．听到发令员最后一声口令开始计时

D．看到运动员冲出起跑线开始计时

【巩固】百米赛跑时，终点的计时员如果听到发令枪的枪声才开始计时，所记录的成绩与运动员的实际成绩相比，一定是（声速取340m/s）（）

A．少2.94sB．多0.294sC．少0.294sD．相同

你注意过日常生活中的回声现象吗？

例如，在群山中大声喊叫时，能听到回声吗？

回声只有一次吗？

打雷时听到的连续不断的雷声是连续打雷形成的吗？

我们知道在空旷的大屋子里面说话能听到回声，可是为什么在设计优良的大剧场中，虽然剧场的长、宽均大于17m，但演出时却听不到回声？

……

接下来我们就来学习关于回声的知识．

知识点3回声

（1）回声的产生：

如果声音在传播过程中遇到较大的障碍物，则发生声音的反射，形成回声．

（2）人能区分回声与原声的条件

人耳只能区分时间间隔0.1s以上的两个声音．如果回声与原声传到人耳的时间间隔小于0.1s，那么人耳就不能区分回声与原声，这时回声和原声混在一起，使原声加强；如果回声和原声传到人耳的时间间隔不小于0.1s，人耳就能将回声和原声区别开来，从而听到回声．

[参考资料]：

要想听到回声，声源距障碍物至少要多远呢？

我们可作如下分析：

人要听到回声，则回声比原声到达人耳的时间晚0.1s以上，即应满足

．在此过程中，声音在人和障碍物之间运动了一个来回．因此声音从人到障碍物所需的时间是整个时间的一半，即

，取声速为340m/s，则

．可见，要想听到回声，声源与障碍物间的距离至少为17m．平常我们在教室里时，由于教室的长、宽均小于17m，所以在教室里听课时听不到回声．

（3）利用回声测距

声音在同一均匀介质中传播速度是不变的．从声源发声到听到回声的过程中，声音的运动经历了“声源——障碍物”和“障碍物——声源处接收器（如人耳）”两个过程，所以声音从声源到障碍物所需的时间是整个时间的一半，即

，则

，因此，当已知声音在某一介质中的传播速度时，只要测出从发声到听到回声的时间，就可算出声源与障碍物之间的距离．

[迷你小实验]：

听到两次同一声源发出的声音一定是回声吗？

我们将一只耳朵贴在一段长钢管的一端，另一位同学在另一端敲击一下钢管，我们会听到两次声音，听到两次同一声源发出的声音一定是回声吗？

发声体振动后，声音依靠介质向四周传播．在传播过程中，声音如果碰到障碍物，就会发生反射现象，形成回声．人听到声源直接传来的声音与回声之间的时间间隔在0.1s以上时人就会把原声与回声分开，听到两次声音．但是，听到两次声音并不都是回声．我们在上述实验中听到的两次响声，却不是因为障碍物而形成的回声，而是由于声音在钢中传播的速度比声音在空气中传播的速度大得多，声音通过两种介质传入人耳的时间间隔大于0.1s，人耳便能区分这两次声音了。

【例7】科学家对蝙蝠的研究中，曾经用黑布将蝙蝠的双眼蒙上，发现蝙蝠也可以很正常地飞，没有受到一点影响，这是因为（）

A．蝙蝠在飞行时会发出次声波，根据回声定位原理来飞行

B．蝙蝠的眼睛会发出超声波，穿透黑布，清楚地看到黑布外面的目标

C．蝙蝠在飞行时会发出超声波，根据回声定位原理来飞行

D．黑布太薄会透光，蝙蝠可以很清楚地看到黑布外面的目标

【例8】在天坛公园圜丘的天心石上说话时，听到的声音格外响亮，还使人觉得似乎有声音从地下传来．这是什么原因?

【例9】人耳能分清前后两个声音的时间间隔应大于0.1s，据此,要想听到回声,人离障碍物距离应（）

A．大于17mB．小于17mC．大于34mD．小于34m

【巩固】在野外场地进行射击训练，击发后4s才听到射击时发出的声音的回音，那么反射物至射击运动员的距离为（）

A．340mB．680mC．1360mD．2720m

【例10】某人站在一个大山谷中，想估测山谷的高度，他大喊一声后经0.3s听到第一次回声，又经过0.5s听到第2次回声，请你帮他估算这个山谷的宽度．

【巩固】有一山峡宽1200m，两侧为竖直陡壁，有人在山峡内放了一枪，他听到头两次回声间隔5s．求人离两旁陡壁的距离分别是多少?

【例11】

甲、乙两人站在一堵光滑的墙壁前．两人之间相距102m，且距离墙壁均为68m，如图所示．甲开了一枪后，乙先后听到两声枪响之间的时间间隔为（已知空气中声音的传播速度为340m/s）（）

A．0.1sB．0.2sC．0.3sD．0.4s

【巩固】一架超音速飞机在水平方向上飞行，当飞机飞过某人头顶上方后l0s，这人才听到飞机的轰鸣声，此时飞机已飞到此人前方6210m处．求：

（1）这架飞机的飞行高度是多少?

（2）这架飞机的飞行速度是声速的几倍?

知识点4声音的三要素

1．音调：

音调就是声音的高低．音调是由声源的频率高低决定的，频率越高，音调也越高．弦乐器的音调与弦的长短、粗细、松紧有关；管乐器的音调由发音部分的气体体积大小决定，体积越小，音调越高．

人的听觉频率范围是20Hz～20000Hz，我们把频率高于20000Hz的声音叫做超声波，低于20Hz的声音叫做次声波．

2．响度：

响度就是人耳感觉到的声音的大小．

响度由声源的振动幅度决定：

振幅越大，响度越大；还跟距离声源的远近有关：

距离越远，响度越小．在声学中，人们通常用分贝（dB）作为单位来计量声音的大小．人的理想声音环境是15～40dB；为保证休息和睡眠，噪声应不超过50dB；为保证正常工作和学习，应控制噪声不超过70dB；为保护听力，应控制噪声不超过90dB．

3．音色：

音色（也叫音品）反映的是声音的品质．不同物体发出的声音，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．音色取决于发声体本身，不同发声体的材料、结构不同，其振动情况是不同的，发出的声音的特色也就不同．

[参考资料]：

音调和响度

理解音调和响度这两个概念时，要注意生活中的语言与物理学中的语言是有区别的。

在生活中所说的声音高低，有时指音调；如唱歌时说音起得太高，唱不上去；有时指响度，如说某人说话太低，听不清．但在物理学中指音调时说高低，指响度时说大小，二者不能混淆。

“音调高就是响度大，音调低就是响度小”这种说法是不对的．又如日常生活中所说“高声大叫”、“低声细语”中的“高、低”实际指的是响度大小，而“高音歌唱家”、“低音歌唱家”才是指音调高低.

【例12】音调是表示（）

A．声音的高低B．声音的强弱

C．发声体振动频率的大小D．声音好听的程度

【例13】昆虫飞行时翅膀都要振动，蝴蝶每秒振动5～6次，蜜蜂每秒振动300～400次，当它们都从身后飞过时，凭你的听觉（）

A．能感到蝴蝶从你身后飞过B．能感到蜜蜂从你身后飞过

C．都能感到它们从你身后飞过D．都不感觉到它们从你身后飞过

【例14】下列说法正确的是（）

A．音调是由物体振幅决定的

B．响度也可以区分不同物体发出的声音

C．有时音乐的声音也是噪音

D．一个人的声音音调是不会改变的

【例15】码头上轮船的汽笛传得很远是由于（）

A．汽笛声频率高B．汽笛声音色好

C．汽笛发声的振幅大D．汽笛声传播的速度快

【例16】音调不同的声音，在空气中传播时（）

A．低音传播的速度比高音快B．高音传播的速度比低音快

C．低音和高音传播的速度相同D．无法判断

【巩固】拨动小提琴、二胡等弦乐器的弦，可以发现（）

A．细弦发出声音的音调较高

B．粗弦发出声音的音调较低

C．若弦的粗细和张紧程度一定，则弦的振动部分越长，音调越低

D．若弦的粗细和振动部分的长短一定，则弦张得越紧，音调越高

【例17】将鼓轻敲一下，然后再重敲一下，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．三项均没变

【巩固】妈妈买碗时常把两只碗碰一碰，听听发出的声音，她判断碗质量好坏的根据是声音的（）

A．音调B．响度C．音色D．音量

【例18】用大小不同的力敲同一音叉，发出的声音不同之处是（）

A．声速B．音调C．响度D．音色

【例19】往保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断瓶中水位的高低，这是因为（）

A．随着水位的升高音调逐渐升高

B．随着水位的升高音调逐渐降低

C．灌水过程中音调保持不变响度越来越大

D．灌水过程中音调保持不变响度越来越小

【例20】医生用听诊器诊病是因为（）

A．听诊器能使振动的振幅增加，使响度增大

B．听诊器能改变发声体的频率，使音调变高

C．听诊器能减小声音分散，使传入人耳的响度更大些

D．听诊器能缩短听者距发声体间的距离，使传入人耳的响度更大些

【例21】牛叫的声音与蚊子叫的声音相比较，下列结论正确的是（）

A．牛叫的声音音调高，响度大B．牛叫的声音音调低，响度小

C．牛叫的声音音调高，响度小D．牛叫的声音音调低，响度大

【例22】有经验的工人师傅检查机器运转情况时，常把金属棒一端抵在机器上，另一端靠近耳朵，用耳朵可听出机器各部件是否正常．他这样做的科学依据是什么?

知识点5人耳听到声音的条件

[参考资料]：

我们是怎样听到他人的声音的呢？

物体振动时，我们不一定能听到声音。

首先，声音的传播需要一定的媒介，即传播物质，假如声源处与人耳处之间是真空，则人耳听不到声音（宇航员在太空中就不可能直接交谈）；其次，人的听觉有一定的限度，大多数人能够听到的声音的频率范围，大约是每秒20次到20000次，所以当发声体的振动频率低于每秒20次或高于20000次时，人耳也听不到此声音；第三，人耳能否听到声音还与声音的响度有关，若发声体振幅太小，或距离人耳太远，人耳也不能听到声音．

（1）人耳要听到声音，必须满足以下三个条件：

1．发声体振动，发出在人的听觉频率范围内响度足够的声音；

2．具有能传播声音的介质；

3．人耳具有正常的听觉．

（2）人耳听到声音的具体过程如下：

发声体振动引起周围的介质发生振动，这种振动以发声体为中心由近及远向外传播，形成声波．声波传播到人耳处，引起人耳鼓膜发生相应的振动，形成听觉，这样人就能听到声音了．

知识点6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，一般是由声源的无规律振动而产生的，如汽车喇叭声、机器的轰鸣声等为噪声．

1．物理学角度的噪声：

从物理学角度看，乐音和噪声是有一定区别的．乐音即好听、悦耳的声音，是由发声体做有规则振动发出的声音；噪声即嘈杂、刺耳的声音，是由发声体做无规则振动时发出的声音．

2．环境保护角度的噪声：

从环境保护角度看，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰作用的声音，都属于噪声．所有声音都有可能成为噪声．例如：

当有人想睡觉时，其他人唱歌或听音乐，此时的音乐妨碍了他人的休息，对想睡觉的人来说就成了噪声．

3．噪声的来源及危害：

工厂里，发动机的运转声，材料的锯割、冲压、切削声；公路上，车辆的鸣叫声，发动机振动和排气声，以及车身的振动声；建筑工地上各种机器和设备发出的噪声，安静图书馆里说话声等都是噪声．噪声对人体的危害轻则会妨碍工作、休息、影响工作效率，重则会引起神经衰弱、头痛、高血压等疾病，甚至会使听觉器官失去听力．为了保护听力，声音不能超过90dB；为了保证工作和学习，声音不能超过70dB；为了保证休息和睡眠，声音不能超过50dB．

4．控制噪声的措施：

①在声源处；②在传播过程中隔声、吸声；③在接收处（人耳处）减弱．

知识点7噪音

（1）噪声的意义

从物理学的角度看，噪声是指不规则的、间歇的、随机的振动产生的声音．从环境保护的角度看，噪声指任何难听的、不和谐的、高分贝的声音或干扰，即凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及干扰人的听觉的声音都属于噪声，如“夜半歌声”、阅览室外传来的歌声、上课时某些学生的窃窃私语声等都属于噪声．也就是说，从环境保护的角度讲，乐音和噪声没有严格的界限，所有的声音，包括乐音都有可能成为噪声．

（2）减弱噪声的途径

噪声主要来源于交通工具、工业设备．减小噪声，一方面要减小噪声声源的振动，另一方面要隔离噪声声源．

因为声音是振动的物体产生的，并且通过介质向外传播，最终在人耳处形成听觉．所以要减轻噪声对人体的危害，最终目的是要减弱人耳听到的声音的响度，因此减弱噪声要从发声体、传播过程（介质）、人耳处减弱．具体来说就是要在声源处减弱，在传播过程中减弱，在人耳处减弱．

【例23】下列车辆正常行驶时噪声最小的是（）

A．拖拉机B．大卡车C．公交车D．小轿车

【例24】下列关于噪声的叙述，错误的是（）

A．发声体做无规则的杂乱无章的振动发出的是噪声

B．妨碍人们正常休息、学习和工作的声音也是噪声

C．为了保证学生的学习和生活，应控制噪声不超过100分贝

D．在校园内植树造林可以减弱校外传来的噪声

【例25】下列做法中哪个是在传播过程中减弱噪声的（）

A．做一个外罩将噪声声源罩住B．在马路和住宅间设立围墙或造林

C．换用噪声小的仪器D．在耳孔中塞一团小棉花

【例26】噪声对人体有不良影响，当噪声达到一定强度时会引起人的生理性损伤，我国正式公布的工业噪声听力保健标准是不超过（）

A．120dBB．90dBC．60dBD．45dB

【例27】噪声严重影响着人们的生活和工作，以下防治噪声的办法中可行的是（）

A．通过科学研究，使噪声声源不发生振动

B．将所有噪声源隔离在真空容器中，以避免噪声干扰

C．城市里在穿过住宅区的高速公路两旁建隔音墙、一般道路两旁种植树和花

D．建筑工地不允许使用大型机械

【例28】在冬天，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．即使是繁华的闹市区，虽然仍旧车水马龙，但并不显得非常嘈杂了．然而在雪被踩过之后，大自然又恢复了以前的喧嚣．这是为什么?

【例29】

汽车的废气离开引擎时压力很大，如果让它直接排出去，将会产生令人难以忍受的噪声，因此需要安装消音器．汽车消音器的剖面如图所示，它里面排列有许多网眼的金属隔音盘．当汽车废气从排气支管进入消音器，经过隔音盘从排气管排出后，废气产生的声音就很小了．其消音的原理是．

1.关于声现象，下列说法正确的是（）

A．人说话时发声是靠空气振动产生的

B．水中的游鱼会被岸上的脚步声吓跑，说明液体也能传声

C．固体传声比气体传声慢

D．常温下声音在液体中传播的速度是340m/s

2.当你在嚼饼干时，会感到声音很大．但是，在你旁边的人却感觉不到多么大的声音，这主要是因为（）

A．自己嚼饼干的位置离耳朵近

B．旁边的人离你太远了

C．自己嚼饼干的声音是通过头部的骨骼传导过来的

D．饼干太干了

3.一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330m/s，则此峡谷之间的宽度为（）

A．165mB．198mC．221mD．330m

4.对你熟悉的人“闻其声，即知其人”的主要原因是因为每个人发出的声音有不同的（）

A．音调B．响度C．音色D．三者都不同

5.音乐厅正在举行音乐会，男中音在放声高歌，女高音在轻声伴唱，又有多种乐器伴奏．这时男中音的比女高音的大，而女高音的比男中音的高．音乐会的声音我们听起来有丰富的立体感，这主要是由于人的听觉具有效应．

1.下列现象中与声音的传播无关的是（）

A．人站在地面可听见高空中飞行的飞机的轰鸣声

B．渔民利用电子发声器诱捕鱼群

C．通过长途电话可方便地与远方客人交谈

D．用两个圆盒，一根细棉线制成的“土电话”可以传声

2.工人甲在一根较长的空铁管的一端敲一下铁管，工人乙在铁管的另一端贴近管口可以听到（）

A．一次敲击声B．二次敲击声

C．三次敲击声D．四次敲击声

3.“女高音”和“男低音”，这里的“高”与“低”指的是（）

A．音调高低B．响度大小C．音色好坏D．以上说法都不对

4.城市高架道路的部分路段两侧建有透明板墙，这种设计采用了以下哪种途径来减弱噪声（）

A．在声源处减弱B．在传播过程中减弱

C．在人耳处减弱D．以上说法都不对