第二章 《声现象》导学与练习

2.1 声音的产生与传播 预习梳理
一、声音是由物体 产生的。

二、声音传播需要 ，真空 传声。

声音在不同的介质中传播
的速度 。

一般而言，在固体、液体和气体中，传声最快的是 ，最慢的是 。

人们听到的声音通常是靠 传播过来的。

三、声音在不同介质中传播的速度 ，在15℃空气中传播的速度： m/s 。

四、声音在介质中以波的形式传播，这种波叫 。

五、人类听到声音的过程：①声波—鼓膜振动—听小骨等—听觉神经—大脑。

②骨
传导：声音通过 、 传到听觉神经，引起听觉。

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声音在传播过程中会“跳跃”
1921年5月9日，莫斯科近郊发生了一次大爆炸，据调查在半径70公里范围内，人们听到爆炸声，半径70公里至160公里的范围内，人们却什么也没有听到，但从半径160公里以外一直到半径300公里的远方，人们又能听到爆炸声，为什么声音会绕过中间这段区域呢？
研究发现声音在空气中爱挑温度低、密度大的
道路走，当遇到温度高、密度小的空气，声音便会
向上拐弯到温度低的空气中去，如果某一区域，地
面附近的气温变化比较复杂这儿温度高，那儿的温
度低，声音经过这一区域的时候，一会儿拐到高空，
一会儿又往下拐，这样上上下下就形成了声音传播
过程的“跳跃”，这就是爆炸声会绕过中间这段区域
的原因（图2-1）。

很多城市标志性建筑物楼顶耸立这一座塔钟，住在远郊的居民听到的钟声有时清晰，有时模糊，有时正点，有时“迟到”。

这不是塔钟的失误，这是声音的“跳跃”──—爱走气温低，密度大的道路引起的，天长日久，远郊的居民得出一条经验：平日听不见或听不清钟声，一旦突然听得很清楚，就预示着天要下雨了，或正在下雨呢！这是因为这时空气温度大，湿空气比干空气的密度大，容易传播声音的缘故。

从前有一位住在古寺附近的老人，他虽然不识字，却有识别天气变化的本领，后来老人快要死了，乡亲们要求他把“预测风雨”的秘诀留下，以便今后安排农事。

老人只说了一句话“远寺钟声清，不用问天公”。

当时人们都不明白为什么是这样，随着科学的发展，人们已逐渐明白这位老人懂得天气的变化的原因了。

图2-1
轻松演练
1、声音是由物体的________产生的，_________停止，发声就停止。

2、在物理学中，把传播声音的物质叫做________，它可以是气体，还可以是________或
________。

我们平时听到的声音主要是通过___________传播的。

3、钓鱼时，河岸上的脚步声会把鱼吓跑，这说明____________能够传声。

4、月球上的宇航员只能通过无线电来进行交谈，主要是因为_______不能传声。

5、声在每秒内传播的距离叫做________。

在15℃的空气中，这个值是_________。

6、北宋的沈括在《梦溪笔谈》中记载：行军宿营，士兵枕着牛皮制的箭筒睡在地上，能
及早地听到夜袭的敌人的马蹄声，这是因为____________________________。

7、在一根较长的钢管一端敲击一下，在另一端，耳朵紧贴钢管的同学可以听到两次声音，
第一次声音是通过_________传播的，第二次声音是通过_______传播的。

若某同学在一根较长的注满水的水管的一端用石头敲击，另一同学在水管的另一端用耳朵贴着水管听声，则他可以听到声音的次数是________。

8、关于声音的发生和传播，下列说法中正确的是（）
A、声音可以在真空中传播
B、声音在铁轨中比在空气中传得慢
C、一切发声的物体都在振动
图2-2
D、在空气中声音的速度与光的速度相同
9、如图2-2，两个小纸盒、一根棉线做成的“土电话”表明（）
A、气体能够传声
B、固体能够传声
C、液体能够传声
D、只有纸盒能够传声
10、在敲响大古钟时，停止对大古钟的撞击后，大钟“余音未止”，主要原因是（）
A、钟声的回音
B、大钟还在振动
C、钟停止振动，空气还在振动
D、人的听觉发生“延长”
11、夏季的一个雷雨天，小明同学在闪电过后5s的时刻听到雷声，此时温度约为15℃，
你认为雷鸣之处离小明同学的距离约为（）
A、1.7km
B、1.73km
C、1.66km
D、17km
12、请看下列声速表中几种物质的声速（m/s）
物质声速物质声速
空气（15℃）340 海水（25℃）1531
空气（25℃）346 铜（棒）3750
煤油1324 大理石3810
蒸馏水1497 铁（棒）5200
分析上表你可以得出的结论有（至少写出两个）：
（1）_________________________________________________________________；
（2）_________________________________________________________________。

2.2 声音的特性
预习梳理
一、声音的三个特性：、、和音色。

二、音调是指声音的高低，音调与有关，频率高音调就高；响度表示声音的大小，响度与有关，振幅大响度就大；不同发声体发出声音的音色。

三、用图2-3的实验怎样探究“音调与频率的关系”和“响度与振幅的关系”？
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为什么呼啸而过的汽车喇叭声会“先尖后缓”
不知同学们是否注意过这样的现象，当一辆汽车静止时按响喇叭，喇叭声是不变的，但当汽车响着喇叭从你身边经过时，喇叭的声音就会先是很尖，过后又突然变缓，“呜”的一声疾驰而过。

平常我们研究的声源，也就是发出声音的物体，一般是静止不动的。

一旦声源开始移动，情况就有了变化。

如果声源是朝向我们运动的，也就是和我们相向而行，这时我们接受到的声波的波速就不是原来的波速的了，而是原来的波速与声源相对我们的运动速度的
和，波速变快了。

如果声源是背向我们运动的，也就是和我们背向而行，这时我们接受到
的声波的波速也不是原来的波速了，而是原来的波速与声源相对我们的运动速度的差，波速变慢了。

波速等于频率乘波长，同一种声音的波长是不会变化的，无论汽车静止还是运动，它
的喇叭声的波长是不会变的，所以波速变化就导致声音频率的变化。

由此我们就可以知道，
高速行驶着的汽车所发出的喇叭声，它的频率是变化着的，朝我们迎面而来时，由于波速
较大，所以频率也较高；离我们远去时，波速变小，所以频率就变低。

同学们通过学习声学知识已经知道，音调的高低是由声音的频率来决定的，频率高音
调就高，反之音调就低。

音调高就是我们常说的“声音很尖”，所以飞驰而过的汽车喇叭
声“先尖后缓”，用物理的语言来说，就是喇叭声音的音调“先高后低”。

轻松演练
1．声音的三个特性是__________、__________、__________。

2．音调表示声音的__________，由发声体振动的__________决定，物体在1s振动的次数叫__________。

3．响度表示声音的__________，响度跟发声体的__________有关，还跟距发声体的__________有关；物体振动时偏离原来位置的最大距离叫__________。

4．我们能够分辨出各种乐器和其他发声体的声音，是因为它们的____________不同．5．人发声的频率范围大约是___________，人能够听到声音的频率范围大约是_________。

6．医生常用听诊器对病人进行某些检查；在空旷的地方喊叫时常常用手做成喇叭形，这样做的目的是__________________________________________________．
7．我们能听到蜜峰飞行发出的声音，却听不到蝴蝶飞行发出的声音，这是由于它们发出声音的（）
A．音色不同B．音调不同C．响度不同D．振幅不同
8．用吉他和笛子同时演一支曲谱，一听声音就能区分别是吉他声还是笛子声，这是因为吉他和笛子声的（）
A．音色不同B．音调不同C．响度不同D．音色和音调都不同9．一男低音歌手正在放声歌唱，为他轻声伴唱的是位女高音，下列说法正确的是（）A．男歌手的响度大，女歌手的音调高B．男歌手的响度大，女歌手的音调低
C．男歌手的音调高，女歌手的响度大D．他们的响度一样大
10．.在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出的声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究。

经过和同学们讨论，小华提出了以下猜想：
猜想一：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关。

猜想二：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关。

为了验证上述猜想是否正确，小华找到了下表所列五种规格的琴弦。

因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是小华借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。

编号材料长度(cm) 横截面积(m2)
A 铜60 0.76
B 铜60 0.89
C 铜80 0.76
D 铜80 1.02
E 尼龙80 1.02
为了验证猜想一，应选用编号为_________、_________的琴弦进行实验。

为了验证猜想二，应选用编号为_________、_________的琴弦进行实验。

若选择编号为D、E的两根琴弦做实验，能探究。

2.3 声的利用
预习梳理
一、了解现代技术中与声有关的知识的应用。

（一）利用声音能传递信息
1、物体直接发出的声所携带的信息
A．人类的交谈声；
B．隆隆的雷声；
C．心脏、肺的声音。

D．中医诊病的“望、闻、问、切”中的“闻”就是通过听来了解病人病情的。

E．动物的交谈声。

F．利用鱼所喜欢的声音捕鱼。

G．地震、海啸前出现的一些次声波我们听不到，但一些动物可以听到。

2、经过反射的声所携带的信息
A、回声与混响，建筑设计中的科学。

B、蝙蝠的回声定位。

C、利用声呐探测海深。

D、B超：了解体内脏器的大小、位置及其内部的病变等。

E．超声波探伤仪：检测样品内部有无缺陷。

（二）声音传递能量
1．用超声波清洗精细的机械。

2．用超声波除去人体内的结石。

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回声
回声是我们日常生活中常见的一种声现象。

声波在传播过程中，碰到大的反射面（如建筑物的墙壁等）在界面将发生反射，人们把能够与原声区分开的反射声波叫做回声。

人耳能辨别出回声的条件是反射声具有足够大的声强，并且与原声的时差须大于0．1秒。

当反射面的尺寸远大于入射声波长时，听到的回声最清楚。

关于回声的应用，声响装臵可谓典型。

课本中介绍的用回声测海深、测冰山的距离和敌方潜艇的方位，都是由不同功能的声呐装臵完成的。

1912年，英国大商船“泰坦尼克号”号在赴美途中发生了与冰山相撞沉没的悲剧。

这次大的海难事件引起了全世界的关注，为了寻找沉船，美国科学家设计并制造出第一台测量水下目标的回声探测仪，用它在船上发出声被，然后用仪器接收障碍物反射回来的声波信号。

测量发出信号和接收信号之间的时间，根据水中的声速就可以计算出障碍物的距离和海的深浅。

第一台回声探测仪于1914年成功地发现了3千米以外的冰山。

实际上这就是现在被广泛应用于国防、海洋开发事业的声响装臵的雏形。

第一次世界大战时，德国潜水艇击沉了协约国大量战舰、船只，几乎中断了横跨大西洋的海上运输线。

当时潜水艇潜在水下，看不见，摸不着，一时横行无敌。

于是利用水声设备搜寻潜艇和水雷就成了关键的问题。

法国著名物理学家郎之万等人研究并造出了第一部主动式声呐，1918年在地中海首次接收到2～3千米以外的潜艇回波。

这种声呐可以向水中发射各种形式的声信号，碰到需要定位的目标时产生反射回波，接收回来后进行信号分析、处理，除掉干扰，从而显示出目标所在的方位和距离。

第二次世界大战期间，由于战争需要声呐装臵更趋完善。

战后，人们开始实验使用军舰上的声响探测鱼群。

不但测到了鱼群，而且还能分辨出鱼的种类和大小。

人们在此基础上研制出各种鱼探机，极大地促进了渔业的发展。

回声在地质勘探中也有广泛的应用。

例如在石油勘探时，常采用人工地震的方法，即在地面上埋好炸药包，放上一列探头，把炸药引爆，探头就可以接收到地下不同层间界面反射回来的声波，从而探测出地下油矿。

在建筑方面，设计、建造大的厅堂时，必须把回声现象作为重要因素加以考虑。

在封闭的空间里产生声音后，声波就在四壁上不断反射，即使在声源停止辐射后，声音还要持续一段时间，这种现象叫做混响。

混响时间太长，会干扰有用的声音。

但是混响太短也不好，给人以单调、不丰满的感觉。

所以设计师们须采取必要的措施，例如，厅堂的内部形状、结构、吸声、隔声等，以获得适量的混响，提高室内的音质。

轻松演练
1．(2011年绵阳市)以下利用了超声波的反射来获取信息的是（）A．大象的“声音”交流
B．蝙蝠的“回声”定位
C．外科医生对结石病人的“超声”排石
D．站在天坛中央说话，会感到声音特别洪亮
2．(2011年宜昌市)声波可以用来传递信息和能量，下列事例中属于利用声波传递能量的是（）
A．播放歌曲 B．教师讲课
C．超声波洁牙 D．敲打西瓜鉴别生熟
3．(2011年德州市)下列有关声的说法中正确的是（）
A．只要物体振动，我们就能听到声音
B．考场周围禁鸣喇叭是在人耳处减弱噪音
C．“听诊器”能使人的心脏振动幅度增大，音调升高
D．用超声波能击碎人体内的结石，说明声波具有能量
4．蝙蝠通常是夜间活动，它飞行时发出一种__________，这些声波碰到昆虫会反射回来，根据回声到来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的__________．
5．外科医生可以利用超声除去人体内的结石，是利用了声波能传递_________，中国传统中医有“望、闻、问、切”检查病人，其中：“闻”就是__________的意思，它是利用声波能传递__________．
2.4 噪声的危害和控制
预习梳理
一、了解噪声的来源和危害：为了保护听力，声音应不超过；为了保证工作和学习，声音应不超过；为了保证休息和睡眠，声音应不超过。

二、知道防治噪声的三条途径：防止噪声；阻断噪声；防止噪声。

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噪声的利用
声名狼藉的噪声，一向为人们所深恶痛绝。

但是，也许你不知道，随着现代科学技术的发展，人们已能利用噪声造福人类。

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。

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臵，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。

最近科学家又提出一种声波清除法，利用噪声来消除噪声，……看来，掌握科学知识并善于利用它，可以为人类做许许多多有益的事。

图2-4
轻松演练
1.从环境保护的角度看，凡是______人们正常休息，______和工作的声音，以及对
____________的声音产生______的声音，都属于噪声。

2.图2-4中甲、乙是两种声音的波形，由图可知图甲是的波形，理由
是；图乙是的波形，理由
是。

3、居民区，清晨有一家饭店大声播放优美动听的流行音乐，这种音乐______（填“属于”
或“不属于”）噪声。

4.有效控制噪声的主要途径有：防止噪声的______，阻断噪声的______，防止噪声进入
______。

5.现代城市里常在主要街道上设置噪声检测设备，若某一时刻该装置显示的示数为53.26
的数据，这个数字的单位是______，当有摩托车驶过时，显示屏上的数据将会______。

（填“变大”，“变小”或“不变”）
6．在地震来临之前，常常会看到一些动物烦躁不安甚至恐慌，科学家们研究发现，原来是因为它们听到了来自地下的震动声，但此时的人却一无所知，原因__________ _ _ _ 。

7.从环境保护的角度来看，不属于
．．．噪声的是（）
A.车辆刹车声
B.冲击钻发出的声音
C.优美的小提琴声
D.音响设备发出的震耳的歌声
8.有一闹钟正在响铃，将闹钟用泡沫塑料垫起，使其响铃声音减弱，这是（）
A.在发声处减弱噪声
B.阻断噪声的传播途径
C.在人耳处减弱噪声
D.为了使闹钟的使用寿命延长
9.下列措施中，不是为了减弱噪声的是（）
A.给摩托车的排气管安装消声器
B.在城市主要道路两旁安装隔音板
C.利用声呐探测海水的深度
D.在纺织车间工人带上耳罩
10.假如邻居经常大声播放音乐，干扰你的学习和休息，下列措施中无效的是（）
A.赶快将门窗关紧
B.用棉花塞住耳朵
C.将窗户打开，让空气加快流通，使声音跑出去
D.将棉被挂在窗户上
11.从环境保护的角度看，不属于噪声的是（）
A.上课了，学校附近办喜事的人家放礼炮的声音
B.清晨，公园里播放着优雅琴声，伴随着老年人的晨练，令人心旷神怡
C.听讲座时，几个同学在一起旁若无人地高声谈笑，表现十分开心
D.公路上机动车辆的鸣叫声，发动机的排气声。