声音的特性

知识点一、音调

1、探究声音的特点

探究归纳：我们接触到的各种声音，有的听起来音调高，有的听起来音调低。声音的音调有高低之分。

2、实验探究：影响音调高低的因素

提出问题：什么因素决定因素的高低？音调与物体振动的快慢是否有关？

设计和进行实验：如图所示，将一把学生用钢尺紧紧地压在桌面上，分别将钢尺的1/4、1/2、3/4长深处桌面边缘，用相同的力拨动伸出桌外的部分，使其震动的幅度大致相同，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢。

实验结果记录如下表所示

分析和论证：比较三种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调。发现钢尺伸出桌面边缘的长度越长，钢尺振动的越慢，钢尺发出声音的音调越低。

结论：物体振动的快，发出声音的音调就高，振动得慢，发出声音的音调就低。

注意：本实验中，改变钢尺伸出桌面的长度，再次拨动时，应保证两次钢尺振动的幅度大致相同是控制变量的具体体现。

3、频率

物体每秒内振动的次数叫做频率。频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。物体在1s的时间里如果振动100次，频率是100Hz。频率是用来表示物体振动快慢的物理量。物体振动越快，频率越高；振动越慢，频率越低。

4、音调与频率的关系

频率决定着音调的高低。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。如图所示，甲乙两个音叉振动频率不同。在相等的时间t0内，甲震动了3次，乙振动了9次，甲的频率低，音调低；乙的频率高，音调高。从波形图上可以看出，音调高的波形密集，音调低的波形比较稀疏。如图所示，用纸片接触齿数不同的齿轮，纸片发出声音的音调高低是不相同的，齿轮的齿数越多，纸片振动的频率高，纸片发出声音的音调越高。

5、理解音调应注意的四个问题

①声音在介质中的传播速度与声音的振动频率无关，在同一介质中，频率不同的声音传播速度都相同。

②振动频率的高低跟发声体的形状、尺寸和所用的材料有关。一般情况下，发声体的长度越长，振动的越慢，频率越低；发声体的长度越短，振动的越快，频率越高。

③一般来说，儿童说话的音调比成年人高，女人说话的音调比男人高。我们平时所说的“男低音”“女高音”中的“高”“低”指的都是音调。

④声音的波形可以在示波器上显示出来，音调高的声音，波形密一些；音调低的声音，波形疏一些。

拓展：弦乐器音调的高低取决于弦的粗细、长短和松紧，弦越细、越紧、越短，音调越高。管乐器音调的高低取决于所含空气柱的长短，长空气柱的振动产生的音调低，短空气柱的振动产生的音调高。打击乐器以鼓为例，鼓皮绷得越紧，振动的越快，音调就越高。

6、超声波和次声波

人能感受到的声音频率有一定的范围。多数人能够听到的频率范围大约从20Hz到20000Hz，通常我们把这一频段间的声叫做声音。人们把高于20000Hz的声叫做超声波，把低于20Hz的声叫做次声波，超声波和次声波人类都听不见，但有些动物能够听见。如图所示，声音、超声波、次声波统称声。

注意：

①超声波和次声波也是由物体的振动产生的，只是振动的频率不同。

②超声波和次声波的传播也需要介质，在真空中不能传播。

③在相同条件下，超声波和次声波的传播速度与人耳能听听到的声音的传播速度相同。

拓展：发生地震、海啸、火山喷发、台风、核爆炸时都会伴有次声波，有些动物能发出超声波，如蝙蝠、海豚等，有些动物能接收到次声波，如大象等。

知识点二、响度

1、响度：不同的声音，人耳感觉到的强弱是不一样的。物理学中，声音的强弱叫做响度。我们生活中常说的“音量”，指的就是响度，所以响度是指声音的大小。

2、实验探究：响度与什么因素有关？

提出问题：什么因素决定声音的响度呢？

设计实验与制定计划：如图所示，敲击音叉使之发出声音的响度不同，观察音叉振动的情况。

实验器材：细线、乒乓球、音叉、铁架台、橡皮锤

进行实验与收集证据：①用细线拴住乒乓球，悬挂在铁架胎上。

②用橡皮踹轻轻敲击音叉使它振动，听一听音叉发出的声音。如图所示，让音叉臂的外侧接触乒乓球，观察乒乓球的跳动情况。

③用橡皮锤用力敲击音叉，在听一听音叉发出的声音，同时让音叉臂的外侧接触乒乓球，观察乒乓球的跳动情况。

分析与论证：分别用不同的力敲击时，乒乓球被弹开的幅度不同，用力越大，乒乓球被弹开的幅度越大，声音的响度也越大。

结论：声音的响度与物体振动的幅度有关，物体振动的幅度越大，产生声音的响度越大。

3、振幅：物理学中用振幅来描述物体振动的幅度。物体的振幅越大，产生声音的响度越大。如图所示。

注意：试验中用不同的力敲击音叉，使音叉的振幅不同。振幅的大小通过乒乓球弹起的高度反映出来，这里用了转换法（或放大法）。

4、影响响度的因素有两个：一是振幅，二是距离发声体的远近。距离发声体越远，声音越分散，能量越小，振幅越小，听到的声音越小，正如“近听似炸雷，远听似蚊声”。如果用一个波形图表示，它的形状如图所示。

拓展：声音是从发声体（声源）向四面八方传播的，越到远处越分散，能量越小，振幅越小，听到的声音越小，所以增大听到声音响度的一个办法是减少声音的分散，如在开阔的地方讲话时，用一个喇叭形的传声筒，能传得更远。医生用的听诊器利用管状物传递声波，减少声音的分散，增强传声效果。

知识点三、音色

1、探究不同发声体的音色

下面分别是音叉、钢琴与长笛发出的C调1（do）的波形图，用计算机播放着几个声音片段，边听边比较它们的波形有何异同。

探究归纳：观察上面的声音波形可以知道，不同的物体发出的声音，即便音调和响度相同，波的形状也不同，即音色不同。

2、音色：声音的品质叫做音色，又叫音品，它反映了每个物体发出的声音特有的品质。

不同发声体所发出声音的音色不同。不同的物体发出的声音，即便音调和响度相同，但根据音色还是能够分辨出他们的不同。“闻其声而知其人”也就是因为每个人都有自己的音色，听到说话声便可分辨是谁。

3、音色的决定因素：音色是由发声体的材料、结构等因素决定的。

注意：①音色是我们分辨不同发声体的依据，根据声音辨别不同乐器，就是因为各种乐器的音色不同。

②观察声音波形图，从波形的疏密程度来认识音调的高低，从波形的高低来认识响度的大小，从波形的形状来认识音色。

4、比较音调、响度、音色的区别

八年级物理声现象第二节声音的特性最全笔记