第2节声音的特性（高效培优讲义）（原卷版）

第2节声音的特性【题型导航】TOC\o"13"\h\z\u【重难题型讲解】 1题型1音调 1题型2响度 4题型3音色 6【能力培优练】 9【链接中考】 15【重难题型讲解】题型1音调1、音调：声音的高低叫音调。2、频率（1）定义：物体每秒振动的次数叫频率。用字母f表示。（2）物理意义：描述物体振动快慢的物理量。（3）单位：赫兹，简称赫，用符号Hz表示。如果一个物体在1s时间内振动100次，它的频率就是100Hz，表示f=100Hz。（4）音调与声源振动频率的关系：频率决定声音的音调的高低。频率越高，音调越高，声音听起来越清脆；频率越低，音调越低，声音听起来越低沉。3、探究影响音调高低的因素：如图，将一把钢板尺压紧在桌面上，分别将钢板尺的不同长度伸出桌面边缘，用力波动钢板尺伸出桌面的部分，使其振动发声，听声音高低的变化，观察钢板尺振动快慢情况。钢板尺伸出桌边的长度越长，钢尺振动得越慢，发声的音调越低。因而可知，物体振动得快，发声的音调就高；振动得慢，发声的音调就低。4、超声波与次声波（1）人能感知的声音频率有一定的范围。多数人能听到的频率范围大约在20Hz—20000Hz之间。物理学中把人类能听到的声叫声音（2）把高于20000Hz的声叫超声波，把低于20Hz的声叫次声波。★特别提醒（1）超声波和次声波也是由物体振动产生的。（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声音的传播速度相同。5、人和动物的发声和听觉频率范围（1）人和动物听觉频率范围各不相同。另外，不同人的听觉频率范围也略有不同，即使是同一个人，在不同年龄段听觉频率范围也不同，所以听觉频率范围20Hz—20000Hz仅仅是理论上的。（2）地震、海啸、台风、火山喷发等一般会伴有次声波产生，很多动物都能听到，如狗、大象等。（3）海豚、蝙蝠等能发出超声波，而大象能发出次声波，它们可以用人类听不到的声音完成交流和捕食。【探究归纳】声音的高低，由发声体的振动频率决定，物理学中，振动快慢用每秒振动的次数来表示，称为频率。频率越高，音调越高。频率越低，音调越低。【典例11】在东南亚和南亚地区2004年12月26日由强烈地震引发的巨大“海啸”造成了数十万人员伤亡，被称为“世纪之灾”。但令人感到惊讶的是“海啸”过后，人们没有发现野生动物大规模死亡的情况，如果从物理知识的角度分析，其中的原因可能是（

）A．动物反映灵敏 B．有些动物能听到超声波C．有些动物能听到次声波 D．动物能观察到地震【典例12】AI声音克隆技术日益成熟，利用该技术可以随时模仿任何人声音；AI声音克隆主要是克隆了声音的（填声音的特性），某种昆虫靠翅膀的振动发声，如果这种昆虫的翅膀在2s内振动了600次，人们（选填“能”或“不能”）听到该频率的声音。【典例13】如图，在八个相同的玻璃瓶中，灌入质量不同的水，水面的高度不等。(1)若用相同的力量分别敲击它们，就可以发出不同的音调，此时发出的声音的声源主要是（选填“空气柱”或“瓶壁和水柱”）的振动，盛水越多，敲击时发出的声音的音调就越；(2)若用嘴依次用同样的力量吹瓶口，也可以发出不同的音调，此时发出的声音的声源主要是（选填“空气柱”或“瓶壁和水柱”）的振动，盛水越多，瓶中的空气柱越短，振动的越快，发出的声音的音调就越；(3)由此联想到，往保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断壶里水位的高低，因为随着水位的不断升高，音调逐渐（选填“升高”、“降低”或“不变“）。(4)若要产生i八个音阶，则产生1音的是图中（填字母）玻璃瓶。跟踪训练1监测器测得某次鸟鸣和猫叫的声音信息如下表，则下列相关说法中（

）声音鸟鸣猫叫声音的频率/Hz5000800声音强弱的等级/dB3060①鸟鸣的响度大

②猫叫的响度大

③鸟鸣的音调高

④猫叫是次声波A．只有①④正确 B．只有②③正确 C．只有①③正确 D．只有③④正确跟踪训练2在“音乐公路”上匀速行驶的汽车每经过一个凹槽，就会上下振动一次。若某段路上汽车1s内经历了400个凹槽，则该音符的频率是Hz；若每个凹槽宽0.04m，该车行驶的速度是m/s。跟踪训练3在探究影响音调和响度的因素实验中，小林同学将直尺一端压在桌面上，另一端伸出桌面，如图所示。(1)小林拨动直尺，观察到直尺在振动，同时听到了直尺发出的声音，接着减小直尺伸出桌面的长度，再次用相同的力拨动直尺，小林观察到直尺的振动变（选填“快”或“慢”），直尺发出声音的音调变（选填“高”或“低”）；(2)小林保持直尺伸出桌面的长度一定，发现用更大的力拨动直尺，听到直尺振动的声音更响，这是因为直尺振动的越大，声音的越大。题型2响度1、响度：物理学中，声音的强度（大小）叫响度。2、振幅：物理学中用振幅来描述物体振动的幅度。（1）声音的响度与发声体振动的幅度有关。发声体振动的幅度越大，产生声音的响度大；发声体振动的幅度越小，产生声音的响度越小（2）人听到的声音是否响亮，除了跟发声体发声时的振幅有关外，还跟人距发声体的远近有关。3、减少声音分散的方法（1）将手做成喇叭状或用喇叭形的传声筒喊话，可以减少声音的分散，使处于喇叭前方的听到的声音更响亮，也可以使声音传播得更远；（2）利用管状物（例如听诊器），也能减少声音的分散，增强传声效果。4、放大法：在上述实验中，我们通过音叉弹开乒乓球的距离来间接反映音叉振动幅度的大小，这种方法叫放大法。放大法是转换法的一种。★特别提醒要区分开音调和响度，音调是由频率决定的，响度是由振幅决定的，发声体的频率越高，音调越高。发声体的振幅振幅越大，响度越大。如用力击鼓和轻敲鼓面，鼓面振动的幅度不同，鼓声的响度不同，男低音放声歌唱，女高音轻声伴唱，男低音响度大，女高音响度小，但是音调高。【典例21】成语是汉语中的一种独特表达方式，不仅能传达具体的意思，还丰富了语言表达。下列成语对声现象有着生动的描述，其中描述声音响度小的是（）A．低声细语 B．引吭高歌 C．悦耳动听 D．曲高和寡【典例22】AI智能音箱已广泛应用于生活中，它让用户以语音对话的交互方式实现多项功能的操作。当对AI智能音箱发出调小声音的指令时，音箱内部的扬声器的振幅（选填“增大”“减小”或“不变”），从而自动改变音箱发声的（选填“音调”“响度”或“音色”）。【典例23】为了比较泡沫、锡箔纸、棉布的隔音性能，小明将某声源放入鞋盒内，在其四周塞满待测材料，设计了以下两种实验方案：方案A：边听声音，边向后退，直至听不见声音为止，比较此处到鞋盒的距离方案B：站在距鞋盒一定距离处，比较听见声音的响度根据两个方案分别进行实验，观察到的现象及测出的数据如下表所示：AB材料泡沫锡箔纸棉布材料泡沫锡箔纸棉布距离/m0.51.20.8响度弱较响较响(1)本实验中适合用作声源的是（选填“音叉”或“机械闹钟”）；(2)你认为（选填“A”或“B”）方案更好，理由是；(3)按照隔音性能由好到差的顺序，表中三种材料排序为。跟踪训练1小明用手机调弦软件在同一位置测吉他弦刚发声的参数，两次拨A弦后界面如图，则正确的是（）A．拧松A弦后，再次拨动发出声音的频率变高B．第一次测得的音调比第二次低C．第一次的振幅比第二次小D．第一次测得A弦每秒振动56次跟踪训练2体育铸就梦想，健康方为底色。10月18日上午，灿烂阳光与微笑洋溢的日子里，某中学田径运动会拉开帷幕。如图，开幕式鼓手们挥舞着鼓槌奋力敲打鼓面，声势浩大。鼓手们奋力敲打鼓面，是为了增大声音的，在教学楼前的同学们也能听到这令人澎湃的鼓声，是因为声音可以在传播。跟踪训练3探究响度的大小与振动幅度的关系如图所示的装置下，用不同的力度，敲打同一个音叉，观察发现：敲打的力越大，乒乓球被弹开的幅度越，音叉发出声音的响度越，这种物理方法叫做；（1）思考响度大小与距离的关系坐在前排的同学听到老师声音的响度比后排的同学要大。这是因为声音是从发声体向四面八方传播的，越到远处越分散，所以距离发声体越远，听到的声音越小；（2）结论：声音的响度与有关，越大，响度越大；此外，响度还与有关。题型3音色1、音色：音色又叫音品，反映声音的品质与特色。2、影响音色的因素：音色与发声体的材料、结构等因素有关，不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色也不相同。3、音色的利用（1）根据音色可以分辨出不同乐器（发声体）和不同人的声音。在欣赏交响乐时，人们能根据音色分辨出不同乐器发出的声音；“闻其声而知其人”也是因为不同人发出的声音的因素不同。（2）同一发声体，如果其结构发生变化，音色也将发生变化。因此，可以根据音色来辨别瓷器内部是否产生了裂痕、机器运转是否正常等。4、声音的三特性音调响度音色定义声音的高低声音的强弱声音的品质影响因素声源的振动频率，频率越高音调越高声源的振幅，振幅越大响度越大声源的结构、材料听觉表现音调高：声音清脆、尖细；音调低：声音低沉响度大：“震耳欲聋”；响度小：“轻声细语”不同声源的声音，即使音调、响度相同，听起来也有差异★特别提醒（1）音调和响度是常放在一起考的一对声音的特性，要注意二者分别指声音的高低和大小，音调由发声体的振动频率决定，响度由振幅决定。（2）在不同情境下“高”和“低”有时指音调，有时指响度，二者的区分是常考点。5、声音的波形图频率：频率决定了音调的高低。波形图中的波峰和波谷之间的距离反映了频率。如图所示波形越密，频率越高；波形越疏，频率越低。振幅：振幅决定了响度的大小。波形图的上下高度表示振幅。如图所示波形越高，振幅越大；波形越低，振幅越小。波形：波形反映了音色的特点。如图所示不同的波形代表不同的音色【探究归纳】波形图的阅读方法（1）比较音调：观察波形图的疏旁程度。（2）比较响度：观察波形图的上下高度。（3）比较音色：观察波形的形状。【典例31】小明拿来规格分别为256Hz和512Hz音叉各一根，敲响256Hz音叉将声音输入示波器的波形图如左图所示。又敲响512Hz音叉将声音输入同一示波器。下列说法错误的是（）A．实物图中A音叉的规格为512Hz、B音叉的规格为256HzB．敲响512Hz音叉的声音输入同一示波器，波形图可能是图甲C．敲响512Hz音叉的声音输入同一示波器，波形图可能是图乙D．敲响512Hz音叉的声音输入同一示波器，波形图可能是图丙【典例32】小雪同学家养了一只成年猫和一只幼年猫，同学一回到家，两只猫都会一边“喵喵”的叫着一边跑上去迎接，小雪只听声音就能确定是哪只猫在叫。猫的叫声是由于产生的，根据猫叫声的不同可以判断出是哪只猫的叫声。跟踪训练1如图所示声波的波形图，下列说法正确的是（

）A．甲、乙、丙的音色相同 B．甲、乙、丙的音调相同C．甲、丙、丁的音色相同 D．甲、丙、丁的响度相同跟踪训练2温度一定时，声波在不同介质中的传播速度是的（选填“相同”或“不同”）。图中蒙住双眼的小王知道周围同学是谁在说话，她是根据声音的知道的（选填“响度”“音调”或“音色”）。跟踪训练3音乐是一门用声音创造美的艺术。人们通过它抒发情感、愉悦身心、陶冶情操、丰富精神世界。器乐和声乐是音乐的主要门类，它们既蕴含了丰富的文化内涵，又包含了许多科技知识。小明对一些中国传统乐器（如图所示）进行了调查如下：(1)敲击大小不同的编钟，能发出不同的；(2)骨笛吹奏发声时，发声体是；(3)用大小不同的力拨动同一根琴弦，琴声的不同；(4)用这三种乐器演奏同一乐曲，它们发出声音的不同。【能力培优练】1．下列有关声音的情境说法错误的是（）A．“隔墙有耳”说明固体能传声B．震耳欲聋是因为声音的响度大C．诗句“不敢高声语，恐惊天上人”中的“高”是指声音的音调高D．听不同乐器弹奏歌曲时能分辨出所用乐器，是利用了声音的音色不同2．“一声柳笛十分春”。柳笛是用嫩柳条外皮制成内部中空的哨子。因能吹出乐音声如笛，故得名柳笛。用相同力度吹柳笛，下列说法正确的是（

）A．柳笛音是由柳条皮振动产生的B．长度相同时，柳笛越粗，吹出的哨音音调会越低C．粗细相同时，柳笛越短，吹出的哨音响度会越大D．长短不同的柳笛音色不同3．“眼见不一定为实，耳听不一定为真”，诈骗者利用AI语音合成技术，模仿他人的声音（），让接听者误以为是自己熟悉的人在说话。A．响度B．音调C．音色D．频率4．下列实验能说明声波可以传递能量的是（）A．发声的电铃放入钟罩，从钟罩抽气B．点燃的蜡烛放在音箱前，加大音量C．改变尺子伸出桌面的长度，拨动尺子D．拨动绷紧的粗细不同的橡皮筋5．如图所示，网红“音乐公路”的路面上建有一条条宽度深度不一的凹槽，汽车每经过一个凹槽就会上下振动一次，每条凹槽就像一个音符。以下说法正确的是（）doremifasollasi261.6Hz293.6Hz329.6Hz349.2Hz392Hz440Hz493.8HzA．如果汽车驶入该公路后加速通过，则后一小段时间听到音乐的音调会明显变高B．假设汽车的速度是72km/h，相邻凹槽间的距离为6.8cm，则发出的音符近似为doC．假设汽车的速度是54km/h，发出的音符为“sol”，则相邻凹槽间的距离约为3.84cmD．行驶在音乐公路上，欣赏的乐曲是以次声波的形式传入人耳的6．如图是儿歌“两只老虎”的一段歌词与乐谱，如表是一组音阶及其频率。小艾同学正确演唱“跑得快”这三个字时，关于声音变化的描述，正确的是（）音符345音名mifasol频率/Hz320341.3384A．音调越来越高 B．响度越来越大C．音色越来越大 D．波速越来越大7．关于声现象，下列说法正确的是（

）A．图甲把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内，逐渐抽出其中的空气，声音的响度没有变化B．图乙中钢尺伸出桌面的长度越长，振动时，音调越低C．图丙中小白兔通过声音的音调判断出叫门的不是妈妈D．图丁中捕鱼船通过声呐确定鱼群位置利用了声波传递能量8．响亮的歌声，悠扬的琴声，婉转的鸟鸣声……，我们的世界充满声音。下列有关声现象的说法正确的是A．高声唱国歌，其中“高”指的是音调高B．琴声主要是空气柱在振动发声C．我们听到琴声，是由空气传播到我们耳朵的D．蝴蝶振翅的声音我们听不到，是因为它振动翅膀的幅度太小了9．如图所示，同一台示波器显示的不同声波的波形图，下列说法正确的是（）A．甲、乙的音调和音色均相同B．甲、丙的音调和响度均不同C．乙、丁的音调和音色均相同D．丙、丁的音调和响度均不同10．《天工开物》中记载：“凡钟为金乐之首，其声一宣，大者闻十里，小者亦及里之余。”这里的大钟发出的声音和小钟发出的声音传播的距离不同是因为两钟发出声音的不同，远处的人能够听出来是钟声，这是根据声音的来判断的。（均选填“响度”“音调”或“音色”）11．如图所示，在筷子上捆一些棉花（或碎布）做一个“活塞”，用水蘸湿棉花后插入两端开口的塑料管（或竹管）中，就做成了一个“鸟哨”，用嘴吹管的上端可以发出悦耳的哨音。哨音主要是由管中空气柱发出的；要使哨音更尖细一些，可以向上推活塞，这是改变了“鸟哨”声音的这一特性。12．如图所示的四只相同的瓶子里面装有体积不同的水。当用笔敲瓶子时，发声音调最高的是；当用口向瓶中吹气时，发声音调最高的是；当用茶壶向瓶中灌水时，是振动发声，水面升高，声音的音调逐渐变。13．如图甲所示，用硬纸卡拨动梳齿的速度越快，听到音调越，如图乙所示，保持钢尺伸出桌面的长度不变，用不同大小的力拨动时，听到声音的大小不同，说明响度与发声体的有关。14．如图所示是一款家用智能音箱，其工作过程涉及很多声学知识。当用户发出指令时，声带产生声音，通过空气传播到音箱；音箱内置的声纹识别装置主要是依据（选填“响度”、“音调”或“音色”）这一特性来辨别不同使用者的。15．如图所示，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面适当的长度，拨动钢尺，就可听到钢尺发出的声音。(1)小明逐渐增加钢尺伸出桌面的长度，保证拨动钢尺的力度不变，钢尺振动发出声音的音调会逐渐变（选填“高”或“低”）；(2)若保持钢尺伸出桌面的长度不变，用手拨动其伸出桌面的一端，则轻拨与重拨时，钢尺发出声音的（选填“音调”“响度”或“音色”）不同；换用塑料尺做此实验，塑料尺伸出桌面的长度、振动幅度和频率与钢尺均相同时，听到声音的主要差异是（选填“响度”“音调”或“音色”）；(3)当伸出桌面超过一定长度时，用同样的力拨动钢尺振动，却听不到声音，这是由于钢尺此时振动的频率低于Hz。16．如图所示，在跨学科实践活动中，小红和小兰利用几根粗细不同的橡皮筋、一个纸盒、两根木条制作了一个橡皮筋吉他。(1)小红用相同的力拨动松紧程度相同、粗细不同的橡皮筋时，（选填“粗”或“细”）橡皮筋振动得快，它发出声音的音调（选填“高”或“低”）；用相同的力拨动粗细相同、松紧程度不同的橡皮筋时，较（选填“松”或“紧”）橡皮筋振动得快，它发出声音的音调（选填“高”或“低”）。(2)小兰用大小不同的力拨动同一根橡皮筋时，用力越大橡皮筋振动的幅度越大，它发出声音的响度越（选填“大”或“小”）。(3)分析上述实验，可以得出的结论是：音调与发声体有关，响度与发声体有关。17．吉他是由两端固定的琴弦产生振动而发音的，如图1所示。为了研究同一根钢制琴弦发声音调与哪些因素有关，可利用图2所示实验装置，一块厚木板上有A、B两个楔支撑着琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板左右移动以改变琴弦振动部分AB的长度。将钢制琴弦的末端固定在木板O点，另一端通过滑轮悬挂不同个数的相同重物，重物个数越多，琴弦绷的越紧。轻轻拨动琴弦，在AB间产生振动，并用仪器测出发声频率。(1)某小组同学得到了下表中的数据，分析数据可以发现，该小组同学研究的是弦振动时发声的音调与弦的和弦的松紧程度这两个因素的关系；实验序号长度L/m重物/个数频率f/Hz10.4237520.8217034265(2)当表中的空格数据为时，可用2、3两次实验来研究弦振动发声的音调和弦的的关系；(3)分析表中两次实验数据可以发现：同一根弦在松紧程度相同时，弦越，振动时弦的音调越低；(4)在上述探究的基础上，他们又选用一根与钢制琴弦粗细相同的长为0.4m的尼龙弦，来探究音调与弦的材料的关系，则需悬挂重物个数为个；(5)该实验探究过程中用到的主要科学探究方法是法。18．了解查阅以下声学知识的数据。几种物质的声速v/(m·s1)空气（25℃）340海水1500空气（25℃）346铜（棒）3750煤油（25℃）1324大理石3810蒸馏水（25℃）1479铝（棒）5000(1)根据这些数据，可以从中获得的信息是；(2)当一名同学用锤头敲打一下长铁管的一端时，在另一端的一名同学会先后听到两次声音，则下列判断正确的是（

）A．第一次听到的声音是由空气传播的B．第二次听到的声音是由铁管传播的C．第二次听到的声音是由空气传播的D．这是那位同学的幻觉，只会听到一次声音(3)如图甲所示是人和