生活中的声现象.docx

1、生活中的声现象生活中的声现象一、声音的概述声音，就该词的本义，系指任何与听觉有关的事物。但依通常所用，其一系指物理学中关于声音的属性、产生和传播的分支学科；其二系指建筑物适合清晰地听讲话、听音乐的质量。 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。 声音由物体（比如乐器）的振动而产生，通过空气传播到耳鼓，耳鼓也产生同率振动

2、。声音的高低取决于物体振动的速度。物体振动快就产生“高音”，振动慢就产生“低音”。物体每秒钟的振动速率，叫做声音的“频率” 声音的响度取决于振动的“振幅”。比如，用力地用琴弓拉一根小提琴弦时，这根弦就大距离地向左右两边摆动，由此产生强振动，发出一个响亮的声音；而轻轻地用琴弓拉一根弦时，这根弦仅仅小距离左右摆动，产生的振动弱而发出一个轻柔的声音。 较小的乐器产生的振动较快，较大的乐器产生的振动较慢。如双簧管的发音比它同类的大管要高。同样的道理，小提琴的发音比大提琴高；按指的发音比空弦音高；小男孩的嗓音比成年男子的嗓音高等等。制约音高的还有其他一些因素，如振动体的质量和张力。总的说，较细的小提琴弦

3、比较粗的振动快，发音也高；一根弦的发音会随着弦轴拧紧而音升高。 不同的乐器和人声会发出各种音质不同的声音，这是因为几乎所有的振动都是复合的。如一根正在发音的小提琴弦不仅全长振动，各分段同时也在振动，根据分段各自不同的长度发音。这些分段振动发出的音不易用听觉辨别出来，然而这些音都纳入了整体音响效果。泛音列中的任何一个音（如G，D或B）的泛音的数目都是随八度连续升高而倍增。泛音的级数还可说明各泛音的频率与基音频率的比率。如大字组“G”的频率是每秒钟振动96次，高音谱表上的“B”（第五泛音）的振动次数是5*96=480，即每秒钟振动480次。 尽管这些泛音通常可以从复合音中听到，但在某些乐器上，一些

4、泛音可分别获得。用特定的吹奏方法，一件铜管乐器可以发出其他泛音而不是第一泛音，或者说基音。用手指轻触一条弦的二分之一处，然后用弓拉弦，就会发出有特殊的清脆音色的第二泛音；在弦长的三分之一处触弦，同样会发出第三泛音等。（在弦乐谱上泛音以音符上方的“o”记号标记。自然泛音是从空弦上发出的泛音；人工泛音是从加了按指的弦上发出。） 声音的传播通常通过空气。一条弦、一个鼓面或声带等的振动使附近的空气粒子产生同样的振动，这些粒子把振动又传递到其他粒子，这样连续传递直到最初的能渐渐耗尽。压力向邻近空气传播的过程产生我们所说的声波。声波与水运动产生的水波不同，声波没有朝前的运动，只是空气粒子振动并产生松紧交替

5、的压力，依次传递到人或动物的耳鼓产生相同的影响（也就是振动），引起我们主观的“声音”效果。 判断不同的音高或音程，人的听觉遵守条叫做“韦伯-费希纳定律”的感觉法则。这条定律阐明：感觉的增加量和刺激的比率相等。音高的八度感觉是一个2:1的频率比。对声音响度的判断有两个“极限点”：听觉阀和痛觉阀。如果声音强度在听觉阀的极限点认为是1，声音强度在痛觉阀的极限点就是1兆。按照韦伯-费希纳定律，声学家使用的响度级是对数，基于10:1的强度比率，这就是我们知道的1贝。响度的感觉范围被分成12个大单位，1贝的增加量又分成10个称作分贝的较小增加量，即1贝=10分贝。1分贝的响度差别对我们的中声区听觉来说大约

6、是人耳可感觉到的最小变化量。 当我们同时听两个振动频率相近的音时，它们的振动必然在固定的音程中以重合形式出现，在感觉上音响彼此互相加强，这样一次称为一个振差。钢琴调音师在调整某一弦的音高与另一弦一致的过程中，会听到振差在频率中减少，直到随正确的调音逐渐消失。当振差的速率超过每秒钟20次，就会听到一个轻声的低音。 当我们同时听两个很响的音时，会产生第三个音，即合成音或引发音。这个低音相当于两个音振动数的差，叫差音。还可以产生第四个音（一个弱而高的合成音），它相当于两个音振动数的和，叫加成音。 同光线可以反射一样，亦有声反射，比如我们都听到过的回声。同理，如果有阻碍物挡住了声振动的通行会产生声影。

7、然而不同于光振动，声振动倾向于围绕阻碍物“衍射”，并且不是任何固体都能产生一个完全的声影。大多数固体都程度不等地传递声振动，而只有少数固体（如玻璃）传递光振动。 共鸣一词指一物体对一个特定音的响应，即这一物体由于那个音而振动。如果把两个调音相同的音叉放置在彼此靠近的地方，其中一个发声，另一个会产生和应振动，亦发出这个音。这时首先发音的音叉就是声音发生器，随后和振的音叉就是共鸣器。我们经常会发现教堂的某一窗户对管风琴的某个音产生反应，产生振动；房间里的某一金属或玻璃物体对特定的人声或乐器声也会产生类似的响应。 从共鸣这个词的严格科学意义说，这一现象是真正的共鸣（“再发声”）。这一词还有不太严格的

8、用法。它有时指地板、墙壁及大厅顶棚对演奏或演唱的任何音而不局限于某个音的响应。一个大厅共鸣过分或是吸音过强（“太干”)都会使表演者和观众有不适感（一个有回声的大厅常被描述为“共鸣过分”，其实在单纯的声音反射和和应振动的增强之间有明确的区别）。混响时间应以声音每次减弱60分贝为限（原始辐射强度的百万分之一）。 墙壁和顶棚的制造材料应是既回响又不过分又吸音不太强。声学工程师已经研究出建筑材料的吸音的综合效能系数，但是吸音能力难得在音高的整体幅面统一贯穿进行。只有木头或某些声学材料对整个频率范围有基本均等的吸音能力。放大器和扬声器可以用来（如今经常这样使用）克服建筑物原初设计不完善所带来的问题。大多

9、数现代大厅建筑都可以进行电子“调音”，并备 有活动面板、活动天棚和混响室可适应任何类型正在演出的音乐。 声学是研究媒质中声波的产生、传播、接收、性质及其与其他物质相互作用的科学。 声学是经典物理学中历史最悠久而当前仍在前沿的一个分支学科。因而它既古老而又颇具年轻活力。 声学是物理学中很早就得到发展的学科。声音是自然界中非常普遍、直观的现象，它很早就被人们所认识，无论是中国还是古代希腊，对声音、特别是在音律方面都有相当的研究。我国在3400多年以前的商代对乐器的制造和乐律学就已有丰富的知识，以后在声音的产生、传播、乐器制造、乐律学以及建筑和生产技术中声学效应的应用等方面，都有许多丰富的经验总结和

10、卓越的发现和发明。国外对声的研究亦开始得很早，早在公元前500年，毕达哥拉斯就研究了音阶与和声问题，而对声学的系统研究则始于17世纪初伽利略对单摆周期和物体振动的研究。17世纪牛顿力学形成，把声学现象和机械运动统一起来，促进了声学的发展。声学的基本理论早在19世纪中叶就已相当完善，当时许多优秀的数学家、物理学家都对它作出过卓越的贡献。1877年英国物理学家瑞利（18421919）发表巨著声学原理集其大成，使声学成为物理学中一门严谨的相对独立的分支学科，并由此拉开了现代声学的序幕。 声学又是当前物理学中最活跃的学科之一。声学日益密切地同声多种领域的现代科学技术紧密联系，形成众多的相对独立的分支学

11、科，从最早形成的建筑声学、电声学直到目前仍在“定型”的“分子量子声学”、“等离子体声学”和“地声学”等等，目前已超过20个，并且还有新的分支在不断产生。其中不仅涉及包括生命科学在内的几乎所有主要的基础自然科学，还在相当程度上涉及若干人文科学。这种广泛性在物理学的其它学科中，甚至在整个自然科学中也是不多见的。 在发展初期，声学原是为听觉服务的。理论上，声学研究声的产生、传播和接收；应用上，声学研究如何获得悦耳的音响效果，如何避免妨碍健康和影响工作的噪声，如何提高乐器和电声仪器的音质等等。随着科学技术的发展，人们发现声波的很多特性和作用，有的对听觉有影响，有的虽然对听觉并无影响，但对科学研究和生产

12、技术却很重要，例如，利用声的传播特性来研究媒质的微观结构，利用声的作用来促进化学反应等等。因此，在近代声学中，一方面为听觉服务的研究和应用得到了进一步的发展，另一方面也开展了许多有关物理、化学、工程技术方面的研究和应用。声的概念不再局限在听觉范围以内，声振动和声波有更广泛的含义，几乎就是机械振动和机械波的同义词了。 自然界从宏观世界到微观世界，从简单的机械运动到复杂的生命运动，从工程技术到医学、生物学，从衣食住行到语言、音乐、艺术，都是现代声学研究和应用的领域。 声学的分支可以归纳为如下几个方面： 从频率上看，最早被人认识的自然是人耳能听到的“可听声”，即频率在20Hz20000Hz的声波，它

13、们涉及语言、音乐、房间音质、噪声等，分别对应于语言声学、音乐声学、房间声学以及噪声控制；另外还涉及人的听觉和生物发声，对应有生理声学、心理声学和生物声学；还有人耳听不到的声音，一是频率高于可听声上限的，即频率超过20000Hz的声音，有“超声学”，频率超过500MHz的超声称为“特超声”，其对应的波长约为108m量级，已可与分子大小相比拟，因而对应的“特超声学”也称为“微波声学”或“分子声学”。超声的频率还可以高1014Hz。二是频率低于可听声下限的，即是频率低于20Hz的声音，对应有“次声学”，随着次声频率的继续下降，次声波将从一般声波变为“声重力波”，这时必须考虑重力场的作用；频率继续下降

14、以至变为“内重力波”，这时的波将完全由重力支配。次声的频率还可以低至104Hz。需要说明的是，从声波的特性和作用来看，所谓20Hz和20000Hz并不是明确的分界线。例如频率较高的可听声波，已具有超声波的某些特性和作用，因此在超声技术的研究领域内，也常包括高频可听声波的特性和作用的研究。 从振幅上看，有振幅足够小的一般声学，也可称为“线性（化）声学”，有大振幅的“非线性声学”。 从传声的媒质上看，有以空气为媒质的“空气声学”；还有“大气声学”，它与空气声学不同的是，它主要研究大范围内开阔大气中的声现象；有以海水和地壳为媒质的“水声学”和“地声学”；在物质第四态的等离子体中，同样存在声现象，为此

15、，一门尚未成型的新分支“等离子体声学”正应运而生。 从声与其它运动形式的关系来看，还有“电声学”等等。 声学的分支虽然很多，但它们都是研究声波的产生、传播、接收和效应的，这是它们的共性。只不过是与不同的领域相结合，研究不同的频率、不同的强度、不同的媒质，适用于不同的范围，这就是它们的特殊性。同时音调的高低与频率有关 最主要的是发声的物体在振动 ，声音是由振动产生的， 声音能传递信息，声音也能传递能量。二 知识梳理（一）、声音的产生与声音的传播1、声音是由物体的振动产生的；（人靠声带振动发声、蜜蜂靠翅膀下的小黑点振动发声，风声是空气振动发声，管制乐器考里面的空气柱振动发声，弦乐器靠弦振动发声，鼓

16、靠鼓面振动发声，钟考钟振动发声，等等）；2、振动停止，发生停止；但声音并没立即消失（因为原来发出的声音仍在继续传播）；3、发声体可以是固体、液体和气体；4、声音的振动可记录下来，并且可重新还原（唱片的制作、播放）； 5、声音的传播需要介质；固体、液体和气体都可以传播声音；声音在固体中传播时损耗最少（在固体中传的最远，铁轨传声），一般情况下，声音在固体中传得最快，气体中最慢（软木除外）；6、真空不能传声，月球上（太空中）的宇航员只能通过无线电话交谈；7、声音以波（声波）的形式传播；注：由声音物体一定振动，有振动不一定能听见声音；8、声速：物体在每秒内传播的距离叫声速，单位是m/s；声速的计算公式

17、是v=s/t；声音在空气中的速度为340m/s；或： 1、声的产生：声是由物体振动产生的；一切发声的物体都在振动，振动停止，声音停止。 2、声音的传播：声音的传播需要介质（传播声音的物质叫介质），真空不能传声。固体、液体、气体都可传声。 3、声波：发声体振动会使传声的空气的疏密发生变化而产生声波。 4、声速：声音的传播快慢。 5、决定声速快慢的因素：1、介质种类。2、介质温度。 6、记住：15时在空气中的速度340m/s。 （ 二）、回声： 声音在传播过程中，遇到障碍物被反射回来，再传入人的耳朵里，人耳听到反射回来的声音叫回声（如：高山的回声，夏天雷声轰鸣不绝，北京的天坛的回音壁）1、听见回声

18、的条件：原声与回声之间的时间间隔在0.1s以上（教师里听不见老师说话的回声，狭小房间声音变大是因为原声与回声重合）；2、回声的利用：测量距离（车到山，海深，冰川到船的距离）；或： （三）、怎样听见声音1、人耳的构成：人耳主要由外耳道、鼓膜、听小骨、耳蜗及听觉神经组成；2、声音传到耳道中，引起鼓膜振动，再经听小骨、听觉神经传给大脑，形成听觉；3、在声音传给大脑的过程中任何部位发生障碍，人都会失去听觉（鼓膜、听小骨处出现障碍是传导性耳聋；听觉神经处出障碍是神经性耳聋）；4、骨传导：不借助鼓膜、靠头骨、颌骨传给听觉神经，再传给大脑形成听觉（贝多芬耳聋后听音乐，我们说话时自己听见的自己的声音）；骨传导

19、的性能比空气传声的性能好；5、双耳效应：声源到两只耳朵的距离一般不同，因而声音传到两只耳朵的时刻、强弱及步调亦不同，可由此判断声源方位的现象（听见立体声）；或： 人耳的构造：外耳、中耳、内耳。 感知声音的过程：声源的振动产生声音空气等介质的传播鼓膜的振动。（外界传来的声音引起鼓膜的振动，这种振动经过听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经把信号传给大脑，这样人就听到了声音）。 骨传导：声音通过头骨、颌骨也能传到听觉神经，引起听觉，声音的这种传导方式叫骨传导。 双耳效应：声源到两只耳朵的距离一般不同，声音传到两只耳朵的时刻、强弱及其他特征也不同，这些差异就是判断声源方向的重要基础，这就是双耳效应。

20、 （四）声音的特性包括：音调、响度、音色； 1、音调：声音的高低叫音调，频率越高，音调越高（频率：物体在每秒内振动的次数，表示物体振动的快慢，单位是赫兹，振动物体越大音调越低；） 2、响度：声音的强弱叫响度；物体振幅越大，响度越强；听者距发声者越远响度越弱； 3、音色：不同的物体的音调、响度尽管都可能相同，但音色却一定不同；（辨别是什么物体法的声靠音色）注意：音调、响度、音色三者互不影响，彼此独立；或： 音调：声音的高低，跟物体振动的快慢有关，物体振动的快，发出的音调就高；振动的慢，音调就低；频率决定音调。 频率：物体振动的快慢，物体1S振动的次数叫频率。 人耳听觉范围：20Hz-20000H

21、z。 超声波：高于20000Hz的声音。（蝙蝠、海豚可发出） 次声波：低于20Hz的声音。（地震、海啸、台风、火山喷发） 响度：声音的强弱叫响度。响度跟振幅有关，振幅越大，响度越大。 音色：声音的特色。音色和发声体的材料、结构有关。 三种乐器：打击乐器、弦乐器、管乐器。 乐器(发声体)的音调：长短（长的音调低）、粗细（粗的音调低）、松紧（松的音调低）决定了音调的高低。 （五）、超声波和次声波1、人耳感受到声音的频率有一个范围：20Hz20000Hz，高于20000Hz叫超声波；低于20Hz叫次声波；2、动物的听觉范围和人不同，大象靠次声波交流，地震、火山爆发、台风、海啸都要产生次声波； （六）

22、、噪声的危害和控制1、噪声：（！）从物理角度上讲物体做无规则振动时发出的声音叫噪声；（2）从环保的角度上讲，凡是妨碍人们正常学习、工作、休息的声音以及对人们要听的声音产生干扰的声音都是噪声；2、乐音：从物理角度上讲，物体做有规则振动发出的声音；3、常见招生来源：飞机的轰鸣声、汽车的鸣笛声、鞭炮声、金属之间的摩擦声；4、噪声的等级：表示声音强弱的单位是分贝。符号dB，超过90dB会损害健康；0dB指人耳刚好能听见的声音；5、控制噪声：（1）在生源处较弱(安消声器)；（2）在传播过程中（植树。隔音墙）（3）在人耳处减弱（戴耳塞）或： 噪声的危害和控制 噪声：物体做无规则振动发出的声音（物理学角度）

23、。从环保角度看，凡是妨碍人们正常休息、学习、和工作的声音，以及对人要听到的声音产生干扰的声音，都属于噪声。 噪声强弱的等级和危害：分贝（dB）为单位来表示声音的强弱，0dB是人耳能听到的最微弱的声音；30-40dB是较理想的安静环境。为了保护听力声音不得超过90dB；为了保证工作和学习，声音不得超过70dB；为了保证休息和睡眠，声音不得超过50dB。 控制噪声：防止噪声的产生；阻断噪声的传播；防止噪声进入人耳。即：1、在声源处减弱噪声；2、在传播途中减弱噪声；3、在人耳处减弱噪声。 （七）、声音的利用1、超声波的能量大、频率高用来打结石、清洗钟表等精密仪器；超声波基本沿直线传播用来回声定位（蝙

24、蝠辨向）制作（声纳系统）2、传递信息（医生查病时的闻，打B超，敲铁轨听声音等等）3、声音可以传递能量（飞机场帮边的玻璃被震碎，雪山中不能高声说话，一音叉振动，未接触的音叉振动发生）或：声与信息：声能传递信息。 回声定位：声波发出遇障碍反射，根据回声到来的方位和时间，确定目标的位置和距离（蝙蝠） 声呐：根据回声定位。 声与能量：声能传递能量。（超声波清洗精密仪器、碎石）（八）.规律方法整合：1、关于声源应该知道只要物体振动它就会发声，只有一部分不在我们的听觉范围之内。2、关于声速应知道一般的：v固v液v气3、关于声音三个要素我们应知道：音调由频率决定,同种材料的物体的音调与材料的长短、粗细、松紧

25、有关；而响度由振幅决定，还与距离声源的距离有关；音色与发声体的材料、结构有关，因此不同乐器的音色不同。4、关于回声定位，学生应会利用S=vt进行简单计算； 三、声音在生活中的应用与分析（一）、中考物理声现象透视在各地中考试卷中，与声现象相关的新题主要体现在联系生活与高科技实际上，现列举几例进行分析，供同学在学习过程中参考。1.、 源于生活中的问题例1. 敲响的音叉接触水面能溅起水花，说明声音是由于物体的_产生的；鱼儿能听见拍手声，说明_可以传播声音。解析本题主要考查声音的产生与传播，敲响说明音叉在发声，音叉接触水面溅起水花说明音叉在振动，从而推理出声音是由于物体的振动产生的，通过生活经验知道我

26、们听到的声音是靠空气传播。除此之外，鱼儿能听见拍手声，说明水也能传播声音。说明学会抓住题目中关键字句，由现象归纳出其物理原理；学会在生活中关注物理知识的运用。2. 强化与相关科技的联系例2. 超声波在科学技术、生产生活和医学中有着广泛的应用。请你说出两个应用的实例。_；_。解析人耳最高只能感觉到大约20000Hz的声波，频率更高的声波就是超声波了。超声波广泛地应用在多种技术中。研究表明，超声波在介质中传播时的能量很大，在我国北方干燥的冬季，如果把超声波通入罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气的湿度。这就是超声波加湿器的原理。金属零件、玻璃和

27、陶瓷制品的除垢是件麻烦事，如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波，清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢，能够很快清洗干净。因超声波基本上是沿直线传播的，可以定向发射，如果渔船载有水下超声波发生器，它可以向各个方向发射超声波，超声波遇到鱼群会反射回来，渔船探测到反射波就知道鱼群的具体位置了，这种仪器叫做声呐，声呐也可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇，测量海水的深度。根据同样的道理也可以用超声波探测金属、陶瓷混凝土制品，甚至水库大坝，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹。说明参考答案举例：医学上的超声波诊断（B超）；超声波金属探伤；利用超声波进行杀菌消毒；超声波培育种子；超声波探测；声呐等。例3. 运载多名

28、航天员并实现太空行走的“神舟”7号飞船项目正在筹备中。航天员在飞船内可以直接对话，但在飞船外共同作业时，他们不能直接对话，必须借助电子通信设备进行交流，原因是（ ）A. 太空中噪声太大B. 宇航服不能传递声音C. 声音只能在空气中传播D. 声音不能在真空中传播解析航天员在飞船外不能直接对话，原因是飞船外没有空气，声音不能在真空中传播所造成的。故本题的正确选项为D。说明以上两题联系高科技实际，具有时代气息，求解这类问题时同学们会有亲切感和成就感。同学在学习过程中，应注意通过各种方式收集与物理知识相关的科技知识。3. 体现人文关怀例4. 为了改善室内的居住环境，建筑师在设计窗户时常采用双层真空玻璃

29、，这样做的主要优点是：（1）_；（2）_；解析（1）双层真空玻璃内没有空气，可有效防止气体对流的发生，故可起到隔热保温的作用；（2）因声音的传播需要介质，真空不能传声，故采用双层真空玻璃可起到隔离声音的作用，可减少室外的噪声传到室内。说明关注生活、改善居住环境是社会普遍关注的热点问题之一，这类问题能使同学们体会到“生活中处处有物理”，学会用物理知识能解决生活中很多的实际问题。（二）. 拓展应用1. 春节燃放烟花爆竹是我国的传统习俗。2006年春节，不少城市开始有限解禁烟花爆竹的燃放，使今年烟花爆竹的燃放量明显增加。 （l）礼花在空中爆炸，先看到美丽的烟花后听到响声，其原因是：_。 （2）燃放烟

30、花爆竹给节日增添喜庆气氛的同时，也给我们的生活带来一些负面影响。请写出一条可能造成的负面影响_。2. 经超声波探伤仪检测，刚竣工的三峡大坝坝体无一结构性裂缝，创造了人类水利建筑史上的奇迹。探伤仪发出的超声波无法为人耳所听到，原因是超声波的（ ）A. 速度太快B. 响度太小C. 频率太高D. 频率太低（二）、声音在日常生活中的应用1超声波是人耳听不见的声音，但它有着广泛的应用. 在下列设备中，利用超声波工作的是（ ）A验钞机 B微波炉 C电视遥控器 D潜艇上的声呐系统2你观察过下列现象吗？安静的傍晚，狗竖起耳朵在警觉地谛听.这是由于（ ）A狗听到很远处的人们手机的对话B狗听到火星发出的声音C狗听到人耳所不能觉察的某些高频率的声音D狗听到无线电波3控制噪声是城市环境保护的主要项目之一下列措施不能减弱噪声的是（ ）A大街小巷两旁种草植树 B市区禁止机动车鸣笛C摩托车的排气管上加消声器 D在一些主要干道旁设置噪声监测设备4下列有关声现象的说法，错误的是（ ）A.发声体