初二物理声现象教案

初二物理精品讲义——声现象一、声音的产生与传播1.声音的产生通过对各种发声的物体的观察，我们可以发现声音是由物体的________产生的，振动可以发声，振动停止，发声也停止。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。发声的物体我们称作声源，声源可以是________、_________、_________，所谓的“风声、雨声、读书声，声声入耳”，其中的“风声、雨声、读书声”分别是由__________、_________、_____________来发出声音的。【例1】如图所示的四幅图中，不能产生声音的是（）2.声音的传播声音的传播是需要物质的，物理学中将这样的物质称作介质。声音以声波的形式传播，声音只是声波通过固体或液体、气体传播形成的运动。3.声速对着高墙或山崖喊话，要过一会才能听到回声，这说明声的传播需要一定的时间。声音传播的快慢用声速来描述，它的大小等于声在每秒内传播的距离。15℃的空气中的声速为340m/s。影响声速的因素：声速的大小与介质的_______有关，还跟介质的_______有关。①声速的大小与介质的种类有关声音在不同的介质的传播速度不同，一般情况下，声音在气体中的传播_____、在液体中传播速度______，在固体中传播速度________。例如：某人在一根较长的有水的自来水管的一端敲击一下，另一人在另一端可以听到几次声音？②声速的大小跟介质的温度有关声速随着温度的升高而_______，温度每升高1℃，声音在空气中每秒传播的距离增加0.6m。当空气在不同区域的温度有区别时，声音的传播路线总是向着_______方向，如上方的温度低，声音就向上传播，此时，地处的声音，高出的人容易听到。4.回声对着山崖喊话，我们会听到回声。这是因为声音在传播的过程中，遇到障碍物被反射回来，反射回来的声音再传到人的耳朵里，人便听到了回声。①区别回声和原声的条件人耳只能区别时间间隔________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，这时回声与原声混在一起，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。回音壁：回音壁建于1530年，回音壁是北京天坛皇穹宇的围墙，高3.72米，厚0.9米，直径61.5米，周长193.2米。围墙内有三座建筑物，其中一座叫皇穹宇，整个围墙整齐光滑。回音壁有回音的效果：如果一个人站在东配殿的墙下面朝北墙轻声说话，而另一个人站在西配殿的墙下面朝北墙轻声说话，两个人把耳朵靠近墙，即可清楚地听见远在另一端的对方的声音，而且说话的声音回音悠长。回音壁的原理：回音壁有回音效果的原因是皇穹宇围墙的建造暗合了声学的传音原理。围墙由磨砖对缝砌成，光滑平整，弧度过度柔和，有利于声波的规则反射。加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不至于散漫地消失，更造成了回音壁的回音效果。三音石：通向皇穹宇的台阶，其中有一块被称为三音石。如果你站在这块台阶上拍一下手，你就能听到三次，或者更多次连续拍手的声音。天坛的四周围墙很高，而且坚硬光滑，能够很好地反射声音；墙又是圆形的，三音石正好放在圆的中心处。当你拍了一下手后，声音从空气中向四周传播，遇到围墙后，又给反射回来，这些经反射回来的声音又都经过位于圆心的三音石。所以，我们站在三音石上拍手，就会听到清晰的回音，而且回音特别响。反射回来的声音还有一个特点，它经过圆心后继续向前走，一直传到对面围墙上，经过第二次反射又回到三音石。这样，我们就听到了第二次、第三次，甚至更多次的声音了，这里除你拍手的那次声音是原始声音，其余的都是回音。②利用回声测距声音在同一均匀介质中传播速度是不变的，从声源发声到庭到回声的过程中，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要的时间是整个时间的一半，即t’=t/2，则s=v•t/2，因此，当已知声音在某一介质中的传播速度时，只要测出从发声到回声的时间，就可算出声源与障碍物之间的距离。二、我们怎样听到声音1.人耳的构造许多人以为人是用耳朵来听声音的，其实并不完全正确。从本质上说，人是用脑来听声音的，耳朵只起到收集声波并把它传递给大脑的作用，破译声波的含义是由大脑来完成的。当人们睡着的时候是听不到周围的声音的，这是因为人睡着的时候分管“听”的那部分脑神经也“睡着了”。人感知声音的基本过程：声波由耳廓收集后，通过耳道引起骨膜的振动，这种振动经过听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经将信号传给大脑，这样人就听到声音了。在声音传递给大脑的整个过程汇总，任何部分发生障碍（例如鼓膜、听小骨或听觉神经损坏），人都会失去听觉，由骨膜、听小骨等部位障碍造成的耳聋成为传导性耳聋，而由听觉神经、听觉中枢等部位障碍造成的耳聋成为感音性耳聋。听到声音的条件：①②③④2.骨传声声音通过头骨、颌骨也能传到听觉神经，引起听觉，这种声音的传到方式叫做骨传导。第一种途径：空气传导：___________—__________—__________—__________—__________—__________—__________。第二种途径：骨传导：___________—__________—__________—__________。骨传导是感知声音的另一种途径，其原理是固体传声。由于骨是声音的良导体，因此，失去听觉的人，只要听觉神经正常，可以通过骨传导听到声音。3.双耳效应人都有两只耳朵，声源到两只耳朵的距离一般是不同的，这样声音传到两只耳朵的时刻、强弱以及其他的特征也就不同，这些差异是判断声源方向的重要基础，这就是双耳效应。双耳效应能让我们准确的判断声音传来的方位，我们听到的声音是立体的，这也是立体声的原理。【例2】人们听到自己的说话声（）A.首先是人耳将声波传给听觉神经的B.首先是骨将声波传给听觉神经的C.是骨传导和空气传导同时将声波传给听觉神经的D.是骨传导在先，空气传导在后，但几乎是同时的三、声音的特性1.声音的三要素__________、__________、__________是声音的三大要素，人正是通过这三个要素来区分声音的。2.音调（pitch）音调是指声音的高低（高音、低音），由“频率”（frequency）决定，频率越高音调越高。物体在每秒内振动的次数叫做频率，频率是用来表示物体振动快慢的物理量，物体振动的越快，频率越高；振动越慢，频率越低。频率的测量单位为赫兹，Hz（hertz）。声音从各个不同角度到达人耳有明显不同的时间差。3.响度（loudness）响度是指人主观上感觉声音的大小（俗称音量），由“振幅”（amplitude）和人离声源的距离决定，振幅越大响度越大，人和声源的距离越小，响度越大。（单位：分贝dB）4.音色（musicquality）音色是指不同发声体发出的声音的特色，不同发声体在音调和响度都相同时，发出的声音特色不同，即音色不同，音色由发声体的__________、__________决定。平常说：“闻其声，知其人”就是这个道理。【例3】二胡是我国劳动人民发明的一种弦乐器。演奏前，演员经常要调节弦的松紧程度，其目的在调节弦发声时的（）A．响度B．音调C．音色D．振幅【例4】小雨在课外活动中制作了一种发声装置。他在纸筒的开口端打两个孔，并用一根绳子穿过这两个孔后系紧。如图1所示，他抓住绳子的一端，以平稳的速度在头的上方转动此装置，筒中空气柱由于__________发出声音。当转速增大时，他发现纸筒发出声音的音调变高了，这是由于__________(填“振幅”或“频率”)变大的缘故。四、噪声的危害和控制1.乐音是由做周期性振动的声源发出的，是有规律的声音。2.噪声从___________角度看，噪声是指不规则的、间歇和、随机的振动产生的声音。从___________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，以及干扰人听觉的声音都属于噪声。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。区别乐音噪音定义听起来优美动人的声音，如音乐家演奏乐器的声音。听起来嘈杂刺耳的声音，如各种机器发出的声音。产生原因物体按一定规律振动产生的声音。物体做无规则振动产生的声音环保角度——凡是影响人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音起干扰作用的声音都属于噪声。波形图联系乐音和噪音都是由物体振动产生的，并没有严格的界限，有些声音从物理学角度来看是属于乐音，但是从环境学角度看却是噪音。3.噪声的等级和危害人们以___________为单位表示声音的等级，0dB是人刚好能听到的最微弱的声音；30—40dB是较为理想的安静环境；70dB会干扰谈话，影响工作效率；长期生活在90dB以上噪音环境中，听力是会受到严重影响，如果突然暴露在150dB噪声环境中，鼓膜会破裂出血，双耳失去听力。声音的等级（dB）人的感觉与危害0人刚能听到的最微弱声音——听觉下限30～40较为理想的安静环境50～60影响睡眠和休息70干扰谈话，影响工作效率90听力受到严重影响，并产生神经衰弱、头痛、高血压等疾病150鼓膜破裂出血，双耳完全失去听力4.噪声的控制我们知道，声音从产生到引起听觉有三个阶段：声音的振动产生声音→空气介质的传播→鼓膜的振动，所以不难想出控制噪声的几种方式。①在__________减弱声音是物体振动而产生的，有声音就有产生声音的声源，因此控制噪声，首先要在声源处着手，降低声源发出声音的分贝数，这是防止噪声之本。②在__________中减弱由于声音传播需要介质，声音在传播途中遇到障碍物可以被反射、被吸收一部分，因此可以考虑在声音传播途中设置障碍物来阻断它的传播。③在__________减弱由于声音要被人所感知首先要通过人耳的耳道，堵住了这一通道，也可以减小噪声对人造成的危害，因此要防止噪声进入人耳。5.噪声的利用*（选学）噪声一向为人们所厌恶．但是，随着现代科学技术的发展，人们也能利用噪声造福人类．①有源消声通常所采用的三种降噪措施，即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪，都是消极被动的．为了积极主动地消除噪声，人们发明了“有源消声”这一技术．它的原理是：所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反（相差180°），就可以将这噪声完全抵消掉．关键就在于如何得到那抵消噪声的声音．实际采用的办法是：从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来．由此看来，有源消声这一技术实际上是“以毒攻毒”。②噪声除草科学家发现，不同的植物对不同的噪声敏感程度不一样．根据这个道理，人们制造出噪声除草器．这种噪声除草器发出的噪声能使杂草的种子提前萌发，这样就可以在作物生长之前用药物除掉杂草，用“欲擒故纵”的妙策，保证作物的顺利生长．③噪声诊病美妙、悦耳的音乐能治病，这已为大家所熟知．但噪声怎么能用于诊病呢？最近，科学家制成一种激光听力诊断装置，它由光源、噪声发生器和电脑测试器三部分组成．使用时，它先由微型噪声发生器产生微弱短促的噪声，振动耳膜，然后微型电脑就会根据回声，把耳膜功能的数据显示出来，供医生诊断．它测试迅速，不会损伤耳膜，没有痛感，特别适合儿童使用．此外，还可以用噪声测温法来探测人体的病灶．④利用噪声发电噪声是一种能量的污染，比如噪声达到160dB的喷气式飞机，其声功率约为10000W；噪声达140dB的大型鼓风机，其声功率约为100W。“聚沙可成塔”，这自然引起新能源开发者的兴趣。科学家发现人造铌酸锂具有在高频高温下将声能转变成电能的特殊功能。科学家还发现，当声波遇到屏障时，声能会转化为电能，英国的学者就是根据这一原理，设计制造了鼓膜式声波接收器，将接收器与能够增大声能、集聚能量的共鸣器连接，当从共鸣器来的声能作用于声电转换器时，就能发出电来.看来，利用环境噪声发电已指日可待。⑤利用噪声来制冷大家都知道，电冰箱能制冷，但令