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  • 第三章 声现象

    日期:2003-12-06  地址:  作者:
      

    一、教法建议

    【抛砖引玉】

    我们生活在一个充满声音的世界里。人们通过语言来交流思想,表达感情。优美动听的音乐,可以陶冶人的性情,给人以美的享受。令人生厌的噪声分散人的注意力,影响工作,妨碍休息,甚至影响人的健康。

    中国古代声学的产生是与乐器的制造密切相关的。石制的磬、陶制的钟、芦管编排的苇龠、土制的埙等等,在远古时代就有了。夏商时期,已有了铜制的铃、钟、编钟、皮制的鼓。在乐律方面,半音是在商代产生的,七律音阶是在周初出现的。所以,后来由传教士把中国人朱载堉发明的十二平均律介绍到欧洲时,欧洲人音乐家、小提琴家、声学家都惊动一时,他们简直把朱载堉当做“神”来看待。比利时皇家乐器博物馆馆长,声学家马隆(M.V.Mahillon)在1890年郑重地说:“在乐律方面中国比我们更为进步”。

       各种物体的共振现象及其应用是中国人在声学上大量发现之一。课本阅读材料中提到的天坛里的回音壁、三音石、圜丘也都是古代中国人利用声学原理创造出来的奇迹。

        教师在讲授本章时,要运用这些历史资料进行爱国主义教育,同时宣扬创新精神。

     

    【指点迷津】

    本章知识的重要是声音的发生和传播,所以在课堂上一定要做真空铃的实验。本章知识的难点有二:一是音调与音响的区别;二是如何确定噪声。

    一些学生往往认为音调高是响度大,音调低就是响度小。其实这是一种误解。我们日常生活中说这个人高声喊叫,这里的“高”声是指声音大、响亮。而在说这个演员唱的是花腔女高音,这里的“高”音指的音调高。

    在物理学里对噪音的定义是:发声体做无规则的杂乱无章的振动时发出的声音,但是噪声具有相对性并非绝对。这是从物理和环保两个不同角度来理解噪音。一般来说:凡是不愿听的声音都是噪音。办喜事放爆竹有人喜欢,有人听了心烦,半夜里有人在唱歌放音乐,如果影响了人们休息,对这些人来说也是噪音。

    二、学海导航

    【思维基础】

    本章讲述的是一些声学的初步知识。讲述的内容有声音的发生的传播、音调、响度和音色,以及噪声的危害和控制。本章的重点是声音的发生与传播,它是解释各种声现象的基础。做下面一组填空题。

    ⒈一切发声的物体都在_________,声音的传播必须依靠_________。

    ⒉声音在固体、液体中比在空气中传播_________,真空________传播声音。

    ⒊如果回声到达人耳比原声_________以上,人耳能把回声跟原声区分开;如果_________,回声和原声混在一起,使原声加强。

    ⒋乐音特征是:_________,_________,__________。其中音调跟________有关,响度跟________,__________有关系。

    ⒌噪声减弱的途径有:__________,__________,____________。

       

        参考答案:

    振动介质

    得快不能

    晚0.1秒不到0.1秒

    音调响度音色发声体的频率发声体的振幅声源与听者的距离

    在声源处减弱在传播过程中减弱在耳朵处减弱

     

    【学法指要】

    学习本章要知道声音是由物体振动发生的。要知道声音能靠一切气体、液体、固体物质做媒介传播出去,这些做为传播媒介的物质常简称为介质。真空不能传声。要知道声音在空气中15℃时的传播速度为340米/秒。还要知道回声现象。如果回声到达人耳比原声晚0.1秒以上,人耳能把回声跟原声分开,如果不到0.1秒,回声和原声混在一起,使原声加强。对于利用回声测距的原理,也要有所了解。

    例题1:声音的传播需要介质,在________中不能传声。

    分析:声源振动发出的声音,怎么能传到人耳呢?这是因为声源和人耳之间存在着传播振动的介质──空气。声源的振动,使周围空气产生类似于水面波的声波。声源振动的能量通过声波传入人耳,使耳膜发生振动,人们就产生了声音的感觉。不仅空气能传播声波、别种气体、固体和液体也能传播声波。如果发声体的周围没有传声介质,人们就不会听到声音,所以说真空不能传声。

    答:此题应填真空

        例题2:关于声音的下列说法中,正确的是(    )

    (A)一切发声的物体都在振动

    (B)声音可以在真空中传播

    (C)声音在水中比在钢铁中传播得快

    (D)人的听觉频率范围比人的发声频率范围要小。

    分析:因为一切天在发声的物体都在振动,振动停止,发声也停止,所以选项(A)的内容是正确的。依照声音靠物质传播的道理,可知选项(B)是错误的,又因声音在水里的传播速度大约是空气里的四倍半,而在金属里会传播得更快,因此选项(C)也是错误的。

    大多数人能够听到的声音的频率范围,大约是每秒20次到达20000次,而发出的声音的频率,大约是从85次到1100次,选项(D)同是不正确的。

    答:此题应选(A)。

    例题3:声音是由发声的________而产生的,声音要靠________传播,________不能传声,15℃时声音在空气中的传播速度为__________,回声传到人耳比原声晚0.1秒以上时,人耳才能把回声与原声区分开。要听到回声,障碍物距发声体最近距离应该为_____________。

    分析:声音是由发声体的振动而产生的。要靠介质来传播,真空是不能传声的。15℃时声速是340米/秒。声音在0.1秒内秒内传播的距离由匀速直线运动的路程公式可知:

    S=Vt

     =340米/秒×0.1秒

     =34米

    回声是发出的声音遇到高大障碍物又返回后听到的声音,所以障碍物距发声体最近的距离为17米。

    答:此题应填振动介质真空340米/秒17

    例题4:对离你10米远的高墙减话,被高墙反射回来的回声到达你耳需要的时间是_______米,此时你________将回声与原声区分开来,因而回声和原声___________。

    分析:人与高墙相距10米,喊话声音来回传播的路程应是20米,被高墙反射回来的回声到达人耳的时间。

    因为这时间t小于0.1秒,回声和原声混在一起,使原声加强。

    答:此题应填0.059不能混在一起使原声加强

    例题5:某人打靶,靶与人的距离是340米,从子弹开枪口经过1.5秒,某人听到子弹击中靶的声音。设空气阻力不计,则子弹离开枪口时势速度是(    )

    (A)340米/秒

    (B)680米/秒

    (C)227米/秒

    (D)无法确定

    分析:子弹击中靶子的声音传到打靶人耳中所需时间:

    上式中S为靶与人的距离,V2为声音的传播速度。由题音可和子弹离开枪口到击中靶所经过的时间t1应为1.5秒-1秒=0.5秒。因此子弹离开枪口的速度:

    答:此题应选(B)。

    学完本章要常识性的了解到音调、响度和音色是乐音的三要素。使人悦耳动听,使人愉快的声音就是乐音。

    同是乐音,有的调子高,有的调子低。音调跟发声体振动的频率有关系。频率越大物体振动得越快。音调越高;频率越小物体振动得越慢,音调越低。物体在1秒内振动的次数叫频率。

    同是乐音,有的声音大,有的声音小。人耳感觉到的声音的大小就是响度。乐音的响度跟发声体的振幅和距发声体的远近有关系。振幅越大,响度越大;振幅越小,响度越小。人们距离发声体越远,听到的声音越小,因为从发声体发出的声音是向四面八方传播的,越到远处越分散。物体在振动时偏离原来位置的最大距离叫振幅。

    除音调、响度外音色也是乐音三要素之一。因此,即使用胡琴和小提琴演奏出相同音调、响度的声音,人们也可以分辩出来,感觉到它们的不同。

    例题6:用纸牛刮动梳齿,纸片就振动,发出声音,很刮动梳齿比慢慢刮动梳齿,纸片振动得快________,快刮时,纸片发出的音调________。

    分析:用纸片刮动梳齿,振动的发声体是纸片,纸片刮得快进它振动得快,振动的频率越大,发出的音调越高。

    答:此题应填

    例题7:下面关于音调和响度的说法中正确的是(    )

    (A)音调高就是响度大

    (B)音调低就是响度小

    (C)“高声大叫”中的“高”实际是指响度大

    (D)“低声细语”中的“低”实际是指音调低

    分析:日常用语中涉及声音时用的“高”、“低”,有时指响度,有时指音调。如“高声大叫”、“低声细语”中的“高”、“低”指的是响度,又如女高音歌唱家、男低音歌唱家中的“高”、“低”指的是音调。由此来判断选项(C)是对的,选项(D)是错误的。

    音调和响度是关于乐音的两个不同的要素,要理解它们各自的意义,加以区别,不得混淆。选项(A)和(B)是错误的。

    答:此题应选(C)。

    例题8:让钢琴和胡琴都发出C调的“do”,我们能区分开是钢琴还是胡琴的声音,这是依据(    )

    (A)它们声音的高低的不同

    (B)它们的音调不同

    (C)它们的响度不同

    (D)它们的音色不同

    分析:不同乐器发出的声音的特色是不同的。钢琴和胡琴都发出C调的“do”

    ,但它们的音色是不同的,我们很容易把它们加以区别。

    答:此题应选(D)。

    学习本章要求能常识性地了解噪声和它的危害以及减弱噪声的途径。

    例题9:噪声是指发声体做_________振动时发出的声音,减弱噪声的途径是_________和__________。

    分析:从物理学角度看,噪声是指发声体做无规则的杂乱无章的振动时发出的声音。减弱噪声的途径有三条:在声源处减弱、在传播过程中减弱和在人耳处减弱。

    答:此题在填杂乱无章的在声源处减弱在传播过程中减弱在人耳处减弱

     

    【思维体操】

    ⒈在百米赛跑中,站在终点的计时员,假如在听到起跑枪声才开始计时,他记录下来某动员的成绩是10秒。那么实际成绩是多大?

    分析:计时员听到枪声时,运动员早已跑了一段时间,实际成绩应当加上这段时间。

    解:设声速此时为340米/秒,应加的这段时间t为:

       

    答:此人百米跑的成绩应为10.3秒。

    ⒉小玉爱听收音机,他发现收音机里的报时声“嘟、嘟、嘟……”共有六响,从第一声到最后一声,前后间隔10秒钟,最后一响声调比较高。有一天,他听过手中收音机响过最后一响后,远处楼里又传来最后一响的报时声,这是为什么?

    解答:无线电波大约每秒钟传播30万公里。因此,可以认为两处的收音机是同时响起最后一响的。声速为340米/秒,如果远处楼房距离小玉有34米远,小玉听到那里传来的声音已经是晚了0.1秒,就已经能区分开了。这样,两台收音机同时发出的声音,都在不同的时间里传到小玉的耳朵里。

    三、智能显示

    【心中有数】

    在历年各级各类考试中,涉及到本章知识的题目主要是声音的发生和传播。

    例题1:声音是由发声体的振动而产生的,发声体的_________停止,发声也就停止了。

    分析:声音是由于物体的振动而产生的,振动停止,发声也必然会停止了。

    答:此题应填振动

    例题2:声音的传播需要介质,在_______中不能传声。

    分析:声音靠介质传播,真空不能传声。

    答:此题应填真空

     

    【动脑动手】

    一、填空题

    ⒈小提琴发出悦耳的声音时,琴弦在__________。

    ⒉在月球上,宇航员面对面也要靠无线电交谈,这是因为月球上没有______。

    ⒊声音能够在_______、________和________中传播。________不能传声。

    ⒋如果回声到达人耳比原声晚_______秒以上,人就能把回声跟原声区分开。

    ⒌音调是由发声体振动的________决定的,_______越大音调越高。

    ⒍响度跟发声体的________有关系,________越大,响度越大;响度还跟距离发声体的________有关系,人们距离发声体越近,响度就越________。

    ⒎乐音的三个特征是_______、_______和________。

    ⒏噪声是指发声体做_________时发出的声音。减弱噪声的途径有三条,如在内燃机的排气管上加消音器,这是________。在马路和住宅间设立屏障,这是________。在嘈杂的地方戴上耳塞,这是_________。

    二、选择题

    ⒈下列关于声音传播的说话中,不正确的是(    )

      (A)声音在固体、液体中比在空气中传播得慢。

      (B)学生听到老师的讲课声音是靠空气传播的。

      (C)真空不能传声。

      (D)打锣时,要使锣停止发声,只须用手按住锣面就可以了。

    ⒉不能传播声音的是(    )

      (A)真空

      (B)木头

      (C)空气

      (D)水

    ⒊比较声音在海水、铁管和空气中传播速度,从大到小顺序排列正确的是(    )

      (A)海水、铁管、空气

      (B)铁管、海水、空气

      (C)空气、铁管、海水

      (D)空气、海水、铁管

    ⒋百米赛跑时,终点的计时裁判员正确的计时方法是(    )

      (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)听到发令员的最后一声口令开始计时

      (D)看到最先起炮的运动员起跑开始计时

    ⒌关于声音的下列说法中,正确的是(    )

      (A)一切振动的物体都会发出声音

      (B)物体在振动时偏离原来位置的距离叫做振幅

      (C)物体振动的次数叫频率

      (D)正常人听觉频率范围是每秒20次到2万次

    ⒍有一根长100米的空心钢管,甲同学在一端敲打钢管一下,乙同学在钢管的另一端可以听到(    )

      (A)一次回声

      (B)两次回声

      (C)三次回声

      (D)四次回声

       

        参考答案:

       一、填空题

    ⒈振动

    ⒉空气

    ⒊气体、液体、固体、真空

    ⒋0.1

    ⒌频率,频率

    ⒍振幅,振幅,远近,大

    ⒎音调,响度,音色

    ⒏无规则杂乱无章的振动,在声源处减弱,在传播过程中减弱,在人耳处减弱。

        二、选择题

        ⒈(A);  ⒉(C);  ⒊(B);  ⒋(B);  ⒌(D)  ⒍(B)

     

    【创新园地】

        小明住的楼房附近正在建筑一座新的高楼,汽车声、人声日夜不停,十分嘈杂。小明应当采取什么措施来减少噪声对他的影响?

     

    参考答案:

    减弱噪声的三条途径:在声源处减弱;在传播过程中减弱;在人耳处减弱。基中第一条无计可施。按第二、三条来考虑,小明可以关上窗户并拉上窗帘,在耳朵眼里塞上棉花团。

     

     

     

     

     

     

     

     

     


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