初中物理竞赛教程(基础篇)第2讲_简单声现象

第 2 讲简单声现象

2.1学习概要

声音的产生

声音是由物怅的振动产生的，各样振动着的发声物体郁叫做声源。固体、液体、气体的振动

都能够发作声音，成为声源。声音从声源处流传到耳中，惹起鼓膜振动，我们就听到了声音。

声音的流传

发声体的振动在空气中是如何流传的呢？我们不如先看一下这类现象，如图2_1 所示。水平悬挂的长弹簧，原来每一圈弹簧的间距是相等的，当推进它的右端后，能够见到弹簧每一圈的

间距发生了变化，弹簧中出现的疏密相间的形状会从右端渐渐传向左端，我们看见的是弹簧形成

的疏密。当发声物体振动时，邻近的空气分子就会形成像弹簧中相同的疏密。这些疏密相间的形

状. 向四周八方流传开去就形成了声波，如图 2-2 所示，是用橡皮锤击打音叉，音叉推进四周的空气形

成声波过程的表示图。但要注意在声音的流传过程中，流传的尽是疏密相间的形状和能量，

振动的空气分子并无随声波向前挪动。

图 2-1图2-2图2-3

声音的流传需要物质( 介质） , 在没有传声物质的空间（真空）中是没法流传的。如图真空铃实验装置，当接通电源可清楚地听到铃声。在用抽气机抽出玻璃罩里面空气的过

以发现里面闹钟发出的声音愈来愈小。当玻璃罩里面的空气被抽光时，声音就没法流传出来了。停止抽气，并让空气从头进人玻璃钟罩内，铃声将会从头出现。这一实验研究说明声音没法在真空中流传，声音的流传依靠于介质。

2-3为程中，可

声音的流传需要时间，在不一样的介质中声速不一样，如表

气体。声速还跟介质的温度相关。如:15 ℃时空气中的声速为

2-1 所示。一般状况下，v

340m/s，气温每高升 1℃，

固体 >v 液体 >v

声音在空

气中流传的速度就增添0.6 m/s 。

表 2-1 不一样介质中声音的流传速度

物质声音的传播速度 (m/s) 与空气中声速的比较

空气（15℃）340 1.0 倍

水1500 4.4倍

木材(松树）3300 9.7倍

铁、玻璃5000 14.7 倍声音在流传过程中碰到阻碍物，会发生以下状况：一部分声音在阻碍物表面反射, 出现回声现象，它切合光的反射定律。人耳能分辨出两次声音的时间间隔一般为0.1s 以上 , 因此与原声抵达人耳的时间差大于0.1s 如人就感觉有回音。比如北京天坛回音壁先滑圆型墙壁能使声音发主多次反射，这样就能听到另一端人的发言声。另一部分会绕过阻碍物, 我们能隔墙听到相邻房间中的

声音就是这类状况。

声音的种类

令人感觉快乐的声音为乐音，它是声源有规律振动时产生的，如钢琴、胡琴等乐器在演奏乐

曲时发出的声音就是乐音；令人讨厌的声音为噪声，一般桌由声源的无规律振动产生的，如汽车

嘞叭声、机器的轰鸣声等。

减弱噪声的举措有三种：①削弱声源。比如在噪声源处装上汲取噪声的仪器( 消声器）等。②

在流传过程中隔声、吸声。比如在高等级公路双侧装上隔音板使噪声被反射，或栽种—定宽度的林

带使噪声被汲取等。③在接收处减弱噪声。如在人耳处戴上耳塞，或在耳中塞—小团棉花等。

声音的三个特色

1.音调

声音有高有低，往常所说的声音高低，就是指音调的高低。比如: 钢琴右侧琴键弹出的音调就比左侧琴键弹出的音调高吼喊声的音调比鸟鸣声的音调低。音调的高低与发声体振动的快慢有

关，在物理学中把物体每秒钟振动的次数称为频次。频次用符号 f 表示，单位是赫兹，简称赫, 符

号是 Hz。比如音叉每秒振动 1 000 次，可表示为f=1 000 Hz 。音调是由声源的频次高低决定的，

频次高，声音就尖厉，音调就高；频次低，声音就低落，音调就低。

弦乐器的振动频次与振动部分弦的长短、粗细、松紧程度相关。弦越细、弦越短、弦越紧，

频次越高，音调也越高。成年男子的音带长而厚，小孩和妇女的音带短而薄，因此成年男子的音

调比小孩和妇女的低。男低音频次约为65 Hz，女高音频次约为1100 Hz ，我国战国铸期间造的编

钟由 65 个大小不一样的青铜钟构成，大的钟音调低落，小的钟音调高亢。

如图 2 - 4 所示， 5 个大小相同的瓶子中装有一些水，从左向右，瓶子里的水挨次减少，为了更容. 易看清楚每个瓶中的水量，能够在瓶里加人几滴墨水。而后把瓶口放在嘴边吹吹看，从左向右，

注意音调的变化 , 结果是什么样的呢 ? “吹”的过程是使空气柱振动发声，从左向右，空气柱愈来愈

长，因此在吹的过程中，声音的音调应当愈来愈低。 .

频次超出20000Hz 的声波称为超声波，频次低于

20Hz 的声波称为次声波，它们都高出了人耳的听觉频次

范围。人耳将听不到。

2、响度图 2-4

声音有轻有响，小雨声须侧耳聆听，雷声响彻云霄。物理学中把人耳感觉到的声音强弱的程

度称为响度。响度又称音量或声量。

声音的响度与什么要素相关呢？响度与声源的振幅相关，振幅度越大，响度越大。别的，响

度还跟距离声源的远近有美，离声源越远，声音的能量越分别，听到的声音就越轻，响度越小。

在声学上，人往常用分贝（dB）作为单位来计量声音响度的大小。分贝数越大，表示人耳感

觉到的响度越大。人们把人耳能听到的最小声音的大小定为0dB，当音量增添10dB，声音的响度则要扩大10 倍；音量增添20 dB 时，声音的响度就扩大100 倍。人耳是敏感的声音接收器，声音

达到八九十分贝，就有可能损害到耳朵。.

3、音色

音色（也叫音品）反应的是声音的质量。不一样的物体发出的声音，音色是不一样的。如两个发

声体即便发出的声音音调相同，响度也相同，但人耳还能分辨出来，就是因为它们的音色不一样。

比如，我们只需听发言声，就能判断出发言者是哪位熟人；用不一样的乐器演奏同一首曲子，能分辨得出用的是什么乐器，这些就是依据音色作出判断的。不一样的乐器或发声体发出的声音是由不

同频次的声音组合而成的。研究表示，频次组合状况不一样，声音的音色就不一样。