课件：高中基础物理声音是一种波动.pptVIP

第四章 聲 音,4-1 聲音是一種波動,4-2 聲音的反射,4-3 樂音與樂器,4-4 噪音,4-1 聲音是一種波動,當物體振動時，同時伴隨聲音的產生。當 振動體不再振動時，聲音也隨之停止。所以 從生活的觀察中可以歸納出：聲音是由物體 的振動所引起。,1 of 14,4-1 聲音是一種波動,2 of 14,聲音須經由介質來傳播。,如右圖，當玻璃罩內的空氣被 抽走，我們就聽不到鈴聲了。,當物體振動時，造成了周圍 介質的擾動，藉由介質的傳 動過程，將振動的能量傳遞 出去。,4-1 聲音是一種波動,聲波在不同介質中的傳播速率並不相同。 一般說來： v固體 v液體 v氣體,3 of 14,4-1 聲音是一種波動,聲波在空氣中傳播時，與當時的風速、溫度 及溼度都有關係。,4 of 14,在乾燥無風的空氣中，0oC時的聲速為 331 m/s。氣溫每升高1oC，聲速增加 0.6m/s。,v=331 + 0.6 t,若空氣中聲速為 340m/s，則人可 聽到聲音的波長範圍為何?,4-1 聲音是一種波動,聲波在空氣中的傳播,5 of 14,1.當音叉兩股向外擴張時，外側 空氣受到擠壓形成密部。,2.當音叉兩股向內收縮時，外側 空氣較稀薄，形成疏部。,3.音叉連續來回振動時，外側空氣不斷地被擾動， 形成疏密相間的連續週期波。,4-1 聲音是一種波動,頻率的定義：每秒內振動的次數，以f表示。,6 of 14,音叉來回振動一次，產生一個密部與疏部， 構成一個全波形，因此聲波的頻率和振動體 的頻率相同。,頻率的單位為1/秒(s-1)，或稱赫茲(Hz)。,空氣分子做一次振動所需的時間稱為週期， 以符號T表示(單位為秒)。,週期的倒數即是頻率：,4-1 聲音是一種波動,波動上的每一點偏離平衡位置的最大位移 稱為振幅，習慣上以符號R表示。,7 of 14,在一個週期的時間內，波前進的距離稱為 波長，以符號l(讀成爛繨) 表示。,4-1 聲音是一種波動,8 of 14,聲波的波速與介質的種類、狀態有關，和波長、 頻率無關。,因為,而波動在一個週期(T)的時間內前進了一個波長(l),重要公式，務必充分瞭解！,由於v=fl，且波速不受波長、頻率影響， 所以波長與頻率有反比的關係。,4-1 聲音是一種波動,當聲波在空氣中傳播時，由於空氣分子的 振動方向和聲波前進的方向平行，所以在 空氣中傳播的聲波屬於縱波。,9 of 14,傳遞的聲波中，其疏密部分的空氣壓力不同 ，密部壓力大，疏部壓力小。因此聲波在其 傳播的路徑上，造成空氣壓力的變化，但是 變化的幅度很小。,4-1 聲音是一種波動,耳朵的構造如右圖所示，分成 外耳、中耳和內耳三部分。,10 of 14,聲波使鼓膜做相同頻率的振動 ，此振動再經由中耳的鎚骨、 砧骨、鐙骨的槓桿作用，傳至 緊接鐙骨的卵圓窗。,鼓膜上所受的壓力傳至卵圓窗薄膜時，壓力訊號 被放大約30倍。卵圓窗的薄膜振動傳入耳蝸內， 刺激聽覺神經傳至大腦產生聽覺。,4-1 聲音是一種波動,人類耳朵所能聽到的頻率範圍約在20至 20000赫茲，稱為可聞聲。,11 of 14,當物體振動時，低於20赫茲的聲音稱為 次聲 ；超過20000赫茲的聲波，人耳 無法聽到，則稱為超聲波。,利用超聲波的高頻振動可作為洗淨和焊接 小物件之用。,除以上所言，你認為超聲波還有什麼用途?,4-1 聲音是一種波動,由於聲波的傳播是從聲源處往四周散開， 所以聲音的強度隨傳播距離的增加而減弱。,12 of 14,就同長的傳播距離而言，以在空氣中傳播的 聲音強度衰減最大，其次為液體，在固體中 則最小。,課本在這段說明中，舉了哪些例子? 想想看，還有其他例子嗎?,4-1 聲音是一種波動,13 of 14,數位資訊以 0 和 1 兩種位元所組成的二進位數 來儲存或傳送。一電腦所輸出的電壓訊號為00001 0000100001.的二進位週期性數列，其中 0 和 1 各表示一個位元，而輸出的電壓與時間的關係如 下圖所示。若該電腦以 9600 位元/秒的速率將此 訊息傳送至喇叭播放，則下列何者最接近喇叭所 發出的聲音頻率？ ()9600Hz ()4900Hz ()1920Hz ()960Hz ()480Hz。94.學測,解：(C）,網路資源：,1.聲波原理：物理遊樂場,2.教學示範影片：物理遊樂場,3.物理動畫(波以耳實驗、聲速)：好好玩物理網,4.物理動畫(波動分類)：教學示範實驗教室,14 of 14,5.物理動畫(波動的特性 )：教學示範實驗教室,4-2聲音的反射,聲音是一種波動，遇到障礙物會產生反射。,1 of 6,當我們聽到來自障礙物反射的聲音，此聲音 稱為回聲。,大致來說，回聲接收和原聲發出的時間需 相隔在0.1秒以上，才能為我們所辨別。,4-2聲音的反射,傳聲筒的形狀，使發出的聲音經過筒壁反射 後，傳播方向變得較為集中，因此同樣強度 的聲音，可傳至較遠的地方。,2 of 6,音樂廳或禮堂的舞臺上方或後方，常 安裝反射面，使聲音能較完整地 傳播到聽眾席上。,4-2聲音的反射,超聲波的波長比較短，傳播時比較不會散開 ，可以朝固定的方向前進。此外，還具有能 被較小物體所反射的特性，因此常被用來 作為探測的工具。,3 of 6,課本在超聲波的內容敘述中，提到哪些應用?,除此以外，你還能想到其他應用嗎?,4-2聲音的反射,4 of 6,海水中聲速約1500公尺秒。潛艇每隔10秒發出一 個聲波脈衝，探測海底。若偵測到的聲波（包含發 射波與反射波）強度隨時間變化如下圖所示，則潛 艇距離海底約是多少公尺？()1500 ()3000 ()4500 ()9000 ()15000。94.學測,解：(C）,4-2聲音的反射,5 of 6,解：(D）,老師站立在學校操場上，為百公尺賽跑鳴槍。她於 槍響後 0.3 秒聽到槍聲經牆壁甲反射的回聲，再經 0.4秒聽到經牆壁乙反射的回聲。若聲速為vo公尺/秒 ，則王老師站立於下圖中()至()的哪一方塊區 ？92.學測補考,2019/8/6,21,可编辑,網路資源：,1.封閉空間的聲學現象,2.超音波的應用：醫用超音波,3.超音波的應用：超音波檢測,4.超聲波的工程應用,5.蝙蝠的回聲定位與超音波：台灣蝙蝠學會,6.蝙蝠的回聲定位與超音波：蝠爾摩沙,6 of 6,7.回聲: 好好玩物理網,4-3 樂音與樂器,4-3-1 響度,4-3-3 音色,4-3-0 樂音三要素,4-3-2 音調,4-3-0 樂音三要素,從聲學的分析角度來看，樂音有三個主要 特徵：響度、音調、音色，這三項特徵 稱為樂音三要素。,2 of 13,在生活的周遭充斥著各種聲音，其中聽起來 悅耳的，都稱為樂音。,樂音通常由規律的振動所產生，例如 歌聲、蟲鳴鳥叫、樂器的演奏等。,4-3-1 響度,演奏樂器時，怎樣調整樂器發出的響度?,3 of 13,聲音的強弱程度稱為響度。 響度和聲波的振幅大小有關。,當發音體的振幅愈大時，對空氣的擾動 愈強，造成空氣壓力變化也就愈大， 引起耳膜的振動就愈強烈。,4-3-1 響度,70分貝的聲音，是30分貝聲音強度的多少倍?,4 of 13,響度常以分貝(dB)作為比較單位。,響度每增加10分貝，表示聲音的強度增強 10倍。,分貝的定義：,( I 為待測聲音的強度、 I0 為聲音強度的參考標準),4-3-1 響度,5 of 13,4-3-2 音調,人類聲帶發音的頻率約在80至1000赫茲。 一般男聲的頻率約在95142赫茲； 女聲則約在272558赫茲。,6 of 13,聲音的高低稱為音調。,音調和聲音的頻率有關。頻率愈大， 感覺到的聲音就愈高昂；頻率愈小就 愈低沉。,4-3-2 音調,每升高八音階，頻率恰好加倍。,7 of 13,普通八音階的各音頻率：,4-3-3 音色,大部分樂器所發出的聲音，不是單一頻率， 而是由好幾種頻率的聲音所混合組成。其中 頻率最低的聲音稱為基音，其餘的頻率皆 等於或略近於基音頻率的整數倍數，統稱為 泛音。,8 of 13,每一種樂器所發出的聲音各有其獨特的 波形，稱為該樂器的音色或音品。,4-3-3 音色,9 of 13,小提琴發出某音調之各頻譜與相對強度 的關係如上圖所示，則：,1.對照表4-3，小提琴發出什麼音調的聲音?,2.上圖中，小提琴的基音頻率是多少?,3.對照圖4-13，鋼琴也有這些頻譜，為什麼 波形(音色)會不同?,4.音叉的頻譜與波形在圖中有何特殊之處?,4-3-3 音色,10 of 13,為什麼每個人的聲音各有其獨特的音色?,在偵察犯罪方面，聲紋比對是很重要 的辨識方法。,如同分析指紋一樣，分析聲音的波形有助於 辨認出發音者的身分。,4-3-3 音色,11 of 13,大部分的樂器由兩個主要的部分組成： 振動體和共鳴器。,振動體用於發出聲音，而共鳴器則將聲音 放大，例如吉他的弦用以振動發音，琴箱 則作為共鳴之用。,4-3-3 音色,12 of 13,按照發音方式，樂器分成下列四大類：,1.弦樂器：利用琴弓摩擦或手指彈動，使弦振動 發音的樂器。,2.管樂器：利用吹奏方式，使管內空氣柱振動 發音的樂器。,3.打擊樂器：利用打擊方式，使皮膜、木板或 金屬片振動產生聲音的樂器。,4.鍵盤樂器：利用敲動鍵盤的方式，帶動弦或 風管內空氣柱的振動而發音 的樂器。,網路資源：,1.聲學 (響度) :物理遊樂場,2.物理動畫(聲音三要素):好好玩物理網,3.認識客家樂器,4.認識管絃樂器,13 of 13,4-4 噪音,噪音：聽起來嘈雜、令人心煩的聲音。 如吵架聲、機器運轉聲及煞車聲。,生活中，哪些是最讓人受不了的噪音 ?,1 of 4,噪音對人的危害,2.高分貝的噪音會使人的自律神經及內分泌 系統失調。,1.低分貝的噪音會使人煩躁不安，甚至失眠。,3.80分貝的噪音會使聽力開始受損；120分貝 的音量會引起耳痛；而160分貝的巨響 會造成完全的耳聾。,4-4 噪音,眼睛遇上強光時，瞳孔會自動縮小，保護 身體；但耳朵處於噪音時，卻無法自行隔 絕聲音，使身體受到傷害。,若身體長期處於噪音中，會使得血管緊縮 ，導致主動脈硬化，引發心臟疾病；也會 造成神經緊張，引起如胃潰瘍等病害。,2 of