2.2 声音的特性(教学设计)-2024-2025学年八年级物理上册同步备课系列(人教版)

第2节声音的特性（教学设计）
学习新课一、音调
1. 音调
（1）探究声音的特点
【演示】播放ppt中的两段声音：①牛与蚊子发出的声音；②一位男低音与一位女高音两位歌唱家分别发出的声音。

让学生听声音，比较两次声音有什么不同？
【小结】在学生回答的基础上，总结出声音的不同：牛发出的声音低沉、粗壮，蚊子发出的声音尖细、刺耳；男低音发出的声音低沉浑厚，女高音发出的声音婉转高亢。

【探究归纳】我们接触到的声音，有的听起来尖细，声音高，音调高；有的听起来低沉，声音低，音调低。

（2）音调：声音的高低叫音调。

通常女生比男生的音调高。

女高音、男中音就是指音调的高低。

（3）探究影响音调高低的因素
【提出问题】声音的音调高低和什么因素有关？
【设计实验】控制变量法：控制钢尺的振动幅度不变，只改变钢尺伸出的长短（改变钢尺振动的频率）。

如图所示，将一把钢尺按紧在桌面上，一端伸出桌边。

拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢。

改变钢尺伸出桌边的长度，使钢尺两次振动的幅度大致相同，再次拨动。

【实验步骤】
①把钢尺紧压在桌上，使钢尺的3/4伸出桌面外，用手向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中；
②再分别把钢尺的1/2、1/4伸出桌面外，仍用同样大小的力向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中。

实验记录表：
振动钢尺长度振动快慢声音高低
钢尺长度的3/4 慢低
钢尺长度的1/2 快高
钢尺长度的1/4 更快更高
【实验结论】
音调的高低与发声物体的振动快慢有关。

振动得越快，发出声音的音调
越高；振动得越慢，声音的音调越低。

（4）频率
①物理意义：用来描述物体振动快慢的物理量。

物体振动快，则频率高；振动慢，则频率低。

②定义：物体在1s振动的次数叫频率。

用符号f表示.
③单位：赫兹，符号是Hz.
如物体1s内振动了50次，则这个物体振动的频率f=50 Hz.
（5）音调和频率的关系
频率决定声音的音调。

频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。

（6）音调的波形
【演示】将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。

换一个不同频率的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。

【总结】通过观察示波器中的波形，我们可以清楚地看到，音调的高低与波形间的关系：
高音调的声音频率高，波形密集；低音调的声音频率低，波形较稀疏。

【播放视频】——《音调的波形》。

2. 超声波和次声波
【引入】振动会发声，为什么我们听不见蝴蝶翅膀振动发出的声音，却能听到讨厌的蚊子声？
【归纳讲解】
（1）可听声：人能感受的声音频率有一定的范围。

大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz。

（2）超声波：高于20000Hz的声叫超声波，它们超过人类听觉的上限。

（3）次声波：低于20Hz的声叫次声波，它们低于人类听觉的下限。

（4）人和一些动物的发声和听觉的频率范围
学生阅读p34小资料《人和一些动物的发声和听觉频率范围》。

回答：能听到次声波的动物有哪些？能听到超声波的动物有哪些？
【归纳】动物的听觉频率范围一般和人的不同。

有的动物能听到超声波，有的动物能听到次声波。

能听到次声波的动物有：狗、大象；能听到超声波的动物有：狗、猫、蝙蝠、海豚。

有些动物既能听到超声波也能发出超声波，如蝙蝠、海豚等。

【想一想】一只蚊子从你耳旁飞过，你能听到它翅膀振动所发出的声音。

可是一只蝴蝶飞过你的耳旁时，你却听不见，这是为什么？
【解析】蝴蝶的翅膀1秒钟振动不超过10次，蚊子的翅膀1秒钟振动500~600次，由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳能够听到的频率范围，所以人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。

而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听频范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。

【播放视频】——《音调》。

【例题1】如图1所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出约为尺长的一半，拨动钢尺，听它发出的声音，并观察它的振动情况。

然后减小钢尺伸出长度约为尺长的1/4，再次实验，得到的结论是（ C ）
A. 振动快慢不变
B. 振动变慢
C. 频率变高
D. 频率变低
【解析】钢尺伸出桌面的长度越短，振动越快，频率越高，音调越高。

所以选项C正确。

图1 图2
【例题2】根据图2所给信息，判断下列说法正确的是（D）
A．蝙蝠可以发出频率为400Hz的声音
B．人能听到蝙蝠发出的所有频率的声音
C．15Hz的声音只要振幅足够大，人耳是能听到的
D．人听觉频率范围比人发声频率范围要大
【解析】A．由图蝙蝠的发声频率为10000Hz∼120000Hz，所以蝙蝠不能发出频率为400Hz的声音，故A错误；
B．人的听觉范围为20Hz∼20000Hz，蝙蝠的发声频率为10000Hz
学习新课二、响度
声音有音调的不同，也有强弱的不同。

1. 响度：物理学中把声音的强弱叫响度，也就是声音的大小。

2. 探究响度和振幅的关系
【提出问题】响度的大小与哪些因素有关?
【设计实验】将系在细绳上的乒乓球轻触正在发声的音叉，观察乒乓球被弹开的幅度。

使音叉发出不同响度的声音，重做上面的实验。

【进行实验】
①把系好乒乓球的细线拴在铁架台上，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。

②用大小不同的力敲击音叉，使音叉发出响度不同的声音，重做上面的实验，观察乒乓球被弹开的幅度。

将观察到的现象记入表格中。

【实验现象】音叉发出声音的响度小，乒乓球被弹开的幅度小，音叉振动的幅度小；音叉发出声音的响度大，乒乓球被弹开的幅度大，音叉振动的幅度大。

【实验结论】声音的响度跟发声体振动的幅度有关，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。

振幅是指发声体偏离原来位置的最大距离，物体的振幅越大，产生声音的响度越大。

4. 用波形图表示响度的大小
【演示】将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。

换一个响度不同的音叉做实验，边听边分析它们的波形有何不同。

甲
乙
比较甲、乙两个发声体的声音波形可知：甲的振幅大，响度大；乙的振幅小，响度小。

【播放视频】—《比较不同响度声音的波形图》
5. 影响响度大小的因素
【提问】响度还与其它因素有关吗？请同学们列举一些事例。

【小结】拿出手机听音乐，离的近可以清楚地听见手机的声音，离得远几乎听不见。

表明响度还跟离发声体的远近有关。

距离越远，声音越分散，响度越小。

减小声音的发散，可增大响度。

生活中的喊话器、医生用的听诊器都利用了这个道理。

【总结】①响度的大小与振幅有关：发声体的振幅越大，产生声音的响度越大。

②响度的大小与人距发声体的远近有关：离发声体距离越远，声音越分散，响度越小。

6. 区分音调与响度
音调和响度是声音的两个不同的特征。

响度大的声音，音调不一定高；音调高的声音，响度也不一定大。

【想一想】蚊子的叫声与黄牛的叫声相比，哪个音调高？哪个响度大？
蚊子的叫声音调高；黄牛的叫声响度大。

【播放视频】—《响度》
学习新课三、音色
【演示】ppt播放用不同的乐器演奏的古典音乐《梁祝》，控制音调和响度差不多相同，让学生分辨它们是哪种乐器发出的。

【讲解】频率的高低决定声音的音调，但是不同的物体发出的声音，即便音调相同，我们还是能够分辨它们。

这表明在声音的特征中还有一个因素是十分重要的，它就是音色。

1. 探究不同发声体的音色
【演示或播放视频】将音叉、钢琴与长笛发出的声音分别输送到计算机（或示波器）中，观察声音的波形图，比较他们的波形有何异同。

根据观察到的声音波形可以知道：
①音叉、钢琴、长笛发出的声音波形，总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，音调相同.
②振动幅度相同（振幅相同），响度相同.
③波的形状不同，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。

响亮。

②弦乐器：二胡、小提琴和钢琴等通过弦的振动发声。

弦乐器的音调高低取决于弦的粗细、长短和松紧。

一般来说，弦乐器的弦越细、越短、越紧，其发声时的音调越高。

③管乐器：长笛、箫等乐器，包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动发声。

管乐器音调的高低取决于所含空气柱的长短；管内空气柱越长，音调越低，反之越高。

【例题5】如图所示，将钢尺的一端紧按在桌面上，另一端伸出桌边，拨动钢尺改变钢尺伸出桌面的长度和拨动钢尺的力度，将钢尺发出的不同声音信号输入示波器，显示的两种不同波形如图甲、乙所示。

下列对各种情况的比较正确的是（B）
A．甲波形图的音调比乙低
B．甲波形图的响度比乙大
C．用较小的力拨动钢尺时，对应的是甲波形图
D．钢尺伸出桌面的长度较长时，对应的是甲波形图
【解析】A．由波形图知道，甲和乙比较，相同时间内甲振动的次数多，所以甲波形图的振动频率高，音调高，故A错误；
B．甲和乙比较，甲的振幅大于乙的振幅，说明甲声音的响度比乙大，故B正确；
C．用较小的力拨动钢尺时，钢尺的振动幅度变小，则由图知道，对应的是乙波形图，故C错误；
D．钢尺伸出桌面的长度较长时，钢尺的振动变慢，即振动频率变小，则由图知道，对应的是乙波形图，故D错误。

所以选B。

【例题6】图甲是由竹筒（A、B两端开口，C处开一小口）和“活塞”组成。

将活塞从B处塞入，在A处吹气并来回拉动“活塞”能发出悦耳的哨
音，“活塞”如图乙所示。

下列说法正确的是（D）
A．哨音在真空中也能传播
B．哨音是由竹筒的振动产生的
C．换用更大的力吹气改变了哨音的音调
D．吹气时来回拉动“活塞”改变了哨音的音调
【解析】A．真空中不能传声，故A错误；
B．声音是由物体振动产生的。

用嘴吹竹筒的上端，可以发出悦耳的哨音，声音是由筒内空气振动产生的，故B错误；
C．吹出哨音的响度由吹管口的力度决定，故换用更大的力吹气改变了哨音的响度，故C错误；
D．当推拉活塞时，空气柱的长度发生改变，因此空气柱的振动快慢会发生改变，所以哨音的音调发生了改变，故D正确。

所以选D。

【解析】医生用听诊器诊病，是因为听诊器能减小声音的分散，使传入人耳的响度更大些。

所以选C。

3．2022年元宵晚会我国航天员王亚平在中国空间站用古筝弹奏《茉莉花》，为全国人民送上太空音乐祝福，“此曲只应天上有，人间能得几回闻”。

完成以下问题：
（1）琴弦的长短不同，发出声音的_______不同；
（2）演奏古筝时通过弦的_______发声；
（3）拨动同一琴弦的力越大，发声的_______越大。

【答案】（1）音调；（2）振动；（3）响度。

【解析】（1）琴弦的长短不同，振动快慢不同，即振动频率不同，则发出的声音音调不同。

（2）声音是由物体的振动产生的，演奏古筝是弦的振动而发声的。

（3）拨动琴弦的力越大，琴弦的振动幅度越大，发声的响度越大。

4．如图（a）、（b）所示，在用音又和示波器研究声音的响度的实验中，某同学分别重击和轻击音叉使它发声，观察示波器屏上波形的变化．
（1）请在图（b）中画出大致的波形图．
（2）可归纳出的结论：.
【答案】（1）见下图；（2）声音的响度与振幅有关，发声体振幅越大，响度越大.
【详解】（1）由图可知，a图中小球弹开的幅度大，说明是重击，b图中小球弹开的幅度小，说明是轻击．敲击音叉比较轻，音叉振幅较小，但振动频率不变，所以b图中的波形个数与a图中的波形个数相同，但振幅较小．如图所示。

（2）重击音叉时，音叉振幅大，发出的声音响度大；轻击音叉时，音叉振幅小，发出声音的响度小．可得结论：声音的响度与振幅有关，发声体振幅越大，响度越大．
5．小明自己制作了一个哨子，如图所示。

在筷子上缠一些棉花，做成一个活塞，用水蘸湿棉花后塞入两端开口的塑料管。

吹管的上端，可以发出悦耳的哨声。

上下推拉活塞，可以改变声音的，用大小不同的力吹，可以改变声音的。

（选填“音调”“响度”或“音色”），活塞越向下拉，发出声音的音调越______。

【答案】音调，响度，低。

【解析】当推拉活塞时，空气柱的长度会发生变化，从而空气柱的振动快慢会发生改变，会发出不同音调的声音。

用大小不同的力吹，那么声音的振幅不同，改变的是声音的响度。

活塞越向下拉，上面的气体体积变大，振动越慢，音调变低。

6. 如图是人和一些动物的发声和听觉的频率范围，下列说法正确的是（）
A．地震前会发出次声波，人和狗肯定听不到，但大象能够听到
B．大象用次声波“交谈”时，人类听不见但大象能听见
C．院子里的小狗听不见家里人的悄悄话，是因为悄悄话的频率太低
D．大象和狗的发声频率无重叠区，所以狗叫声大象永远听不见
【答案】B。

【解析】A．地震前会发出次声波，由图可知，人类听不到次声波，狗和大象能够听到，故A错误；
B．大象的发声频率为14Hz~24Hz，大象用次声波“交谈”时，人类的听觉范围
20~20000Hz，大象的听觉范围1~20000Hz，所以人类听不见但大象能听见，故B正确；
C．狗的听觉范围比人的听觉范围广，人说话的声音狗是能够听到的，故C错误；
D、大象的听觉范围是1Hz～20000Hz，而狗的发声范围是452Hz～1800Hz，因此大象是能够听到狗的叫声的，故D错误。

所以选B.
7．将话筒安在示波器的输入端，将三种声音输入，且发出声音的时间相同，根据波形分析：（选填“频率”、“振幅”、“音调”、“响度”、“音色”）（1）甲和丙相比，甲振动的_____大，所以_____高；
（2）甲和丁相比，甲振动的_____大，所以_____大；
（3）甲和乙相比，两者的_____不同。

【答案】（1）频率，音调；（2）振幅，响度；（3）音色。

【解析】从声音波形可以看出：甲丙比较，甲振动的快，频率高，音调高；甲丁比较，甲的振幅大，甲的响度大；甲乙的波形图不同，故音色不同。

8．男女两位歌唱家分低高音声部二重唱时，两位歌唱家的声音最有可能（）A．音调相近B．音色相近C．频率相近D．响度相近
【答案】D
【解析】A C．男女生音调不同这是因为男女生的声带振动频率不同，男生的声带相对较长，振动频率相对较低，发出的声音音调较低；而女生的声带相对较短，振动频率相对较高，发出的声音较高，故AC不符合题意；
B．两位歌唱家声音各具特色，音色不同，故B不符合题意；
D．男女歌唱家站有同等重要的地位，都是主唱，故可能发声的力度相同，声带振动
的幅度相同，响度相同，故D符合题意。

故选D。

9．音乐小组的几位同学制作了各自的乐器，乐器发声的波形图如图所示，对此说法正确（）
A．乐器甲和乙发声的响度相同B．乐器甲和丙发声的音调相同
C．乐器甲和乙发声的音调相同D．乐器丙和丁发声的音色相同
【答案】C
【解析】AC．乐器甲和乙发声的振幅不同，响度不相同，频率相同，音调相同，故A错误，C正确；
B．乐器甲和丙发声的频率不同，音调不相同，故B错误；
D．乐器丙和丁发声的波形不同，音色不相同，故D错误。

故选C。

10．如图所示，将塑料刻度尺的一端紧压在桌面上，另一端伸出桌面，拨动刻度尺使之振动，听塑料尺振动时发出的声音．
（1）实验通过改变来改变声音的响度，通过改变来改变声音的音调．
（2）换用钢尺做此实验，钢尺伸出桌面的长度、振动幅度和频率与塑料尺均相同时，听到声音的主要差异是 (选填“响度”“音调”或“音色”)不同．（3）实验设计隐含的物理方法是比较法和法．
（4）实验中当刻度尺伸出桌面的部分超过一定长度时，无论如何用力拨动也听不到声音．原因是．
【答案】（1）拨动塑料尺的力度，塑料尺伸出桌面的长度；（2）音色；（3）控制变。