初二物理竞赛第4讲振动声现象 学生版.docx

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初二物理竞赛第4讲振动声现象学生版

波与能量

波是把能量从一个位置传播到另一个地方的扰动.由波引起的扰动是暂时的,波通过以后,介质面又恢复平静.

介质

传播波的物质称为介质.

机械波

需要介质才能够传播的波称为机械波.

振动与波

振动是一种前后或者上下的反复运动.当能量源引起一种介质振动时,波就产生了.

波的种类

横波

波的传播方向和介质的运动方向垂直的波.

纵波

波的传播方向和介质的运动方向平行的波.

表面波

表面波是横波和纵波的结合.这种波发生在两种介质的接触面,比如水和空气的接触面.

面波是地震波的一种，主要在地表传播，能量最大，波速约3.8千米/秒.

波的性质

振幅

振幅是传递波的介质粒子离开静止位置的最大距离,振幅是量度介质粒子受波干扰后运动强弱的量.

波长

波在重复之前将传播一定距离,一个波的两个对应部分之间的距离就是它的波长.

频率

波的频率是指在一定时间内通过给定点的完整的波的个数.频率的单位Hz.

波速

波速指波在单位时间内传播的距离.波速=波长×频率

波的相互作用

反射

当一个物体或波撞到一个它们无法通过的界面时,就会反弹回来.这种现象称为反射.

折射

当波从一种介质进入另一种介质时,往往会改变方向,这是因为,当波以一定角度进入一种新介质时,它在介质里传播的速度与在原介质里传播的速度会有所不同,于是波的方向就发生了改变.这种因为速度的改变而引起波的偏折,称为折射.

衍射

当波通过一个障碍物或通过障碍物的一个小孔时,它先发生弯曲,然后再扩展开来.波在障碍物周围发生方向改变的现象称为衍射.

干涉

当两个或更多的波相遇时,他们会彼此产生作用,这种相互作用称为干涉.干涉有相长干涉和相消干涉两类.

1.如果两列波相遇后结合而产生一个具有更大振幅的波,就发生了相长干涉.

2.如果两个波的振幅相互结合形成一个较小的波,这就称为相消干涉.

共振

多数物体都有固有的振动频率,它们的粒子以某个固定的频率自然地振动.如果通过一个物体的振动和物体的固有频率相匹配时,就会发生共振.如果相同的频率叠加在一起时,物体振动的幅度将会增大.

【例1】波的能量是从哪里来的?

【例2】波有哪三种类型?

各举一个实例.

【例3】当波通过海上的一艘船时,波将对船产生什么影响?

【例4】人用手拉、推弹簧,使其有规律地振动,请你说出这是那种波?

指出密部与疏部.

【例5】通过振动的鼓面附近和振动的音叉附近的空气分子分布情况,请你判断一下声波在介质中传播的时候是以哪种波的形式传播的?

【例6】一束波的波长是2mm,频率是3Hz,它传播的速度是多少?

【例7】在给定的一种介质中,如果一个波的频率增加了,那么（）

A.波长增加B.波速增加C.振幅减小D.波长减小

【例8】

由于波速变化导致波发生（

）

A.干涉B.衍射

C.反射

D.折射

【例9】波长相同的水波通过宽度不同的窄缝,对比实验,你发现什么了?

【例10】“隔墙有耳”、“闻其声不见其人”蕴含着什么物理知识呢?

【例11】科技馆和实验室里面有个好玩的大铜盆,名字叫做“鱼洗”.盆里面放一些水,双手沾些水搓两边的把手,过一会儿水花四溅,你能解释一下吗?

抛物面对声音的反射和聚焦作用:

看得见的声波:

声音

的产生

振动（固体、液体、气体）

声音

的传播

需要介质,真空不能传声

声音在不同的介质中传播速度不同,一般情况下,v固体>v液体>v气体．

声音

的反射

回声——人耳区分回声和原声的最短时间间隔是0.1s．

回声应用:

利用回声测量距离．

乐音的三要素

响度

振幅越大,响度越大．

通常用分贝（dB）作为单位．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．

音调

由声源的频率高低决定的,频率越高,音调也越高．

（1）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．

（2）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．

音色

不同物体发出的声音,音色是不同的．

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．

噪声

噪声与乐音的区别

乐音——由发声体做有规则振动发出的声音噪声——由发声体做无规则振动时发出的声音．（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,都属于噪声．）

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．

【例12】如图所示,用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,乒乓球会多次被弹开．这个实验是用来探究（）

A．声音能否在真空中传播B．声音产生的原因C．音调是否与频率有关D．声音传播是否需要时间

【例13】敲击鼓面,在听到鼓声时,还可看见鼓面上小纸团在跳动,说明鼓声是由于鼓面的产生的;鼓面的越大,鼓声的响度越大．

【例14】地面各个测控站能准确用一种波对飞船进行遥控,你认为它是超声波吗?

（填“是”或“不是”）,你的理由是．

【例15】物理小组的同学想利用闪电和雷声的时间间隔计算闪电发生位置到他们的距离,以下是一位同学提出的不同方案,其中计算结果误差最小的应该是（）A．记录刚刚看到闪电至刚刚听到雷声的时间,再乘以声速B．记录刚刚看到闪电至雷声刚刚结束的时间,再乘以声速

C．由两位同学分别按选项A、B两种方法测量时间,求平均值后,再乘以声速

D．由一位同学按照选项A的方法,多测几次对应不同闪电与雷声的时间间隔,求平均值后,再乘以声速

【例16】德国著名音乐家贝多芬老年耳聋后,用一根木棒听取钢琴的演奏声．他把木棒的一端顶在钢琴上,另一端用牙齿咬住,关于这种听声的下列说法中错误的是（）A．他使用了骨传导的方法

B．他利用了回声定位的原理C．他利用了固体传声D．骨传导传来的振动传给听觉神经,引起听觉

【例17】蒙住你朋友的双眼,让她安静地坐在房间中央,头不要转动,然后,你拿两枚硬币,在以下哪个方位敲击时,她能准确地判断出敲击硬币的方位（）

A．在她的正前方B．在她的正后方C．在她头顶正上方D．在她左前方

【例18】小红在漆黑的鬼屋里带上耳机听鬼故事,听到有人在给自己剪发,剪刀的声音从左耳到后面再到右耳,她迅速回过头,却没有人……

请你帮她分析一下原因.

【例19】常温下,小林对着一口废矿井大喊了一声,0.2S后他听到了回声,那么井深（）mA．34B．68C．3.4D．6.8

【例20】在冬天,一场大雪后,人们感到外面万籁俱寂,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闹,这是为什么呢?

【例21】某汽车以54km／h的速度匀速驶向一座大山,司机想估测汽车到大山的距离,按响喇叭后,继续以原速度向大山行驶,经过3s后,听到了喇叭回声,求汽车喇叭发声处距大山多远?

【例22】如下图所示是两种声音的波形图,从图形可知:

图声音的响度大;图声音的音调高．

【例23】三个瓶子装有不同量的水,小明先用小棍敲击三个瓶子,第个瓶子发出的音调最高;如果用嘴向三个瓶子内吹气,则第个瓶子发出的音调最高．

【例24】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

【例25】对你熟悉的人“未闻其声,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

【例26】在一只玻璃杯中先后装入不同量的水,用细棒轻轻敲击,会听到不同频率的声音.与此类似,当医生在给病人检查腹部是否有积水时,常会用手轻轻敲击患者腹部,细细倾听其发出的声音,此为“叩诊”.判断腹部是否有积水主要根据的是（）

A.声音的音调B.声音的响度

C.声音的音色D.声音的快慢

【例27】为了探究音调与什么因素有关,小明设计了下面几个实验,如图所示,你认为不能够完成探究目的的是（）

【例28】下列对声的应用实例中,主要利用声波传递能量的是（）A．有经验的瓜农根据拍击西瓜发出的声音就能判断西瓜的生熟B．医生用听诊器可以了解病人心脏跳动的情况C．利用声纳测海深

D．利用超声波来清洗精细的机械

【例29】据报道,世界“吼王”杰米•温德拉曾“吼”出超过100分贝的声音,他“吼”出声音将玻璃杯震碎．下列有关他“吼”出的声音的说法正确的是（）

A．声音传递了能量B．声音只在玻璃杯中传播C．声音是玻璃杯振动产生的D．声音的分贝数越高其频率越大

【例30】下列做法属于在传播途径中控制噪声的是（）A．汽车进入市区后禁止鸣喇叭B．图书馆里不能大声喧哗C．飞机旁的工作人员带上耳罩D．高速公路两侧安装透明板墙

【练1】唐诗《枫桥夜泊》中的名句“姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船”中包含着声学知识．对其中声现象的解释中,错误的是（）

A．钟声是由钟的振动产生的B．船上的人根据音色知道是钟发出的声音C．钟声通过空气传播到客船D．船上的人根据音调知道是钟发出的声音

【练2】如果“声音在空气中的传播的速度变为1米/秒,则我们周围的世界会有什么变化?

“关于这一问题的讨论,一位学生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．乐队在会场内的演奏将变得很混乱C．汽车的喇叭不能再起到原来的作用D．我们听到万米高空传来的客机声时,却不能看到该飞机

【练3】电影院的墙壁上都被装成坑坑凹凹的,俗称燕子泥,其目的是（）

A．减弱回声B．防止声音振坏墙壁C．增大声音的频率D．增强响度

【练4】吉它是年轻人喜爱的一种乐器.在演奏前,需要调整琴弦的松紧程度,这样做的目的是调节琴弦发声时的（）

A．振幅B．响度C．音调D．音色

【练5】下列与声现象有关的说法中正确的是（）A．城市道路旁的隔音板是在入耳处减弱噪声B．B超是利用了声音可以传递信息

C．我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音是因为响度太小D．声音在空气的速度一定是340m/s

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超音速飞机与声震现象

当飞行器速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使飞行器产生强烈的振荡,速度衰减.这一现象被俗称为音障（SoundBarrier）.突破音障时,由于机身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在飞机的迎风面积累而终形成激波面,冲击波以锥形形状向飞机后方传播.当冲击波达到地面时,人们便听到了声震.

如果你没有听过飞机的音爆,那也不要紧.其实音爆经常发生在抽陀螺健身哪里,那清脆的啪啪声是小小皮鞭发出来的.其实,这啪啪声就是一次次小小的音爆,因为根据观测,抽鞭子的时候鞭梢的速度已经突破了音速,这也可能是人类最早突破音速的尝试.

“音爆”只有在飞机作超音速飞行时才会出现.飞机在超音速飞行时产生的强压力波,传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声.在突破音障时伴随的一个奇特现象便是“音爆云”,这是由于在激波面后方由于气压降低而引起温度降低,水气凝结形成微小的水珠,看上去就像云雾一般.这种云雾通常只能持续几秒钟,激波现身,转瞬即逝.

把视线从天空转向水面,把一粒石子投入水中,水面便会出现一圈圈涟漪,这是石子扰动水面形成的波.再看看航行的船,船头激起了倒V字型的楔形波纹.在空气中运动的物体与水上行船相似,只不过二维的水面变成了三维的空间,任何在空气中运动的物体都会扰动空气形成波.这看起来没什么,但当物体运动的速度越来越快时,问题就出现了.空气中波的运动速度是有限的,也就是音速,当物体的速度达到音速时,它激起的那些波就被物体本身赶上了,堆积起来.换句话说,就是空气分子来不及逃开,被挤压在了一起.

当飞机的速度接近音速,情况与之类似,一堵空气墙横在前面.只要动力足够充沛,结构足够结实,外形足够合理,被空气墙裹住的飞机便会超过音速.此时被压缩到极致的空气被穿透,产生了激波,造成压力的剧烈波动.音爆实际上是由紧邻的两声巨响组成的,这分别代表了空气被飞机前部撞开和空气在飞机尾部闭合形成的激波.当然,由于地面和建筑物的反射,那声音更像是打雷,绵延不绝.