初中八年级物理“声现象”核心知识清单

初中八年级物理“声现象”核心知识清单一、声音的产生与传播（一）声音的产生【基础】【必记】1、一切发声的物体都在振动。振动停止，发声也停止。但声音的传播并不随振动的停止而立即消失，因为声音需要时间传播。2、发声体可以是固体、液体或气体，但声音是由物体的振动产生的。固体如敲击的鼓面，液体如溅落的水滴激起的水面振动，气体如吹响的哨子内部空气柱的振动。3、研究方法——转换法【高频考点】：将发声体的微小振动通过某种方式放大，以便于观察。例如，在鼓面上撒碎纸屑，通过纸屑的跳动来显示鼓面的振动；将发声的音叉放入水中，溅起水花。（二）声音的传播1、传播条件：声音的传播需要介质，介质可以是固体、液体或气体。真空不能传声。【非常重要】（1）气体传声：我们通常听到的声音是通过空气传播的。（2）液体传声：钓鱼时，岸上的说话声会把鱼吓跑，说明水（液体）能传声。（3）固体传声：伏在铁轨上能听到远处火车的声音，说明钢铁（固体）传声效果比空气好。俗称“隔墙有耳”也证明了固体可以传声。2、声波：发声体的振动在介质中是以声波的形式向四面八方传播的。这是一种疏密相间的波动。3、声音的传播速度【高频考点】（1）声速的大小与介质的种类和介质的温度有关。【难点】（2）一般情况下，声音在固体中传播最快，液体中次之，气体中最慢。即v固>v液>v气。（3）声音在空气中（15℃）的传播速度为340m/s，这是一个需要牢记的常数。温度升高，声速略有增大。（4）声速的计算公式：v=s/t。在回声测距等问题中，声音走过的路程是距离的两倍，即s=vt/2。（三）人耳如何听到声音1、人耳听到声音的途径：外界传来的声音引起鼓膜振动，这种振动经过听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经把信号传给大脑，人就听到了声音。2、骨传导【了解】：声音通过头骨、颌骨也能传到听觉神经，引起听觉。科学家利用骨传导原理制作了助听器、骨传导耳机。音乐家贝多芬耳聋后，就是用牙咬住木棒的一端，另一端顶在钢琴上来听自己演奏的琴声，这就是利用了骨传导。（四）回声1、定义：声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来的现象。2、听到回声的条件：回声到达人耳的时间比原声晚0.1s以上，人耳才能将回声和原声区分开。如果不到0.1s，回声就会和原声混合在一起，使原声加强。【重要】3、利用回声测距：利用公式s=vt/2计算障碍物的距离，其中t是从发声到听到回声的时间差。这是声呐系统的工作原理。【高频考点】二、声音的特性（一）音调【非常重要】【高频考点】1、定义：声音的高低。例如，女高音、男低音就是指音调的高低。2、决定因素：音调由发声体振动的频率决定。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。（1）频率：物体每秒振动的次数。单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。3、波形与音调：在示波器上，音调高的声音，其波形看起来更密集（频率大）；音调低的声音，波形更稀疏（频率小）。4、探究实验——影响音调高低的因素：（1）钢尺实验：将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。改变钢尺伸出桌边的长度，用相同的力拨动钢尺。伸出端越短，尺子振动越快，频率越高，音调越高；伸出端越长，振动越慢，频率越低，音调越低。结论：音调的高低与发声体振动的快慢（频率）有关。（2）水瓶乐器：向暖瓶中灌水时，随着水位的升高，听到的声音音调变高。这是因为瓶内空气柱变短，振动变快，频率变高。用嘴吹瓶口，是空气柱发声；用筷子敲击瓶身，是瓶子和水发声，二者音调变化规律相反，需注意区分。【易错点】5、超声波与次声波【基础】（1）人耳能听到的频率范围：大约从20Hz到20000Hz。（2）超声波：频率高于20000Hz的声波。特点：方向性好、穿透力强、易于获得较集中的声能。应用：B超、声呐、超声波清洗、超声波焊接、超声波测速等。（3）次声波：频率低于20Hz的声波。特点：传播距离远、不易被水和空气吸收。来源：火山爆发、地震、海啸、核爆炸、龙卷风、台风、火箭发射等。应用：监测次声波可以预测自然灾害。（二）响度【非常重要】【高频考点】1、定义：声音的大小（强弱）。例如，“震耳欲聋”形容响度大，“轻声细语”形容响度小。2、决定因素：（1）振幅：发声体振动的幅度。振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。（2）距离发声体的远近：距离越远，听到的声音响度越小，声音的能量在分散。3、波形与响度：在示波器上，响度大的声音，其波形看起来幅度大（振幅大）；响度小的声音，波形幅度小（振幅小）。4、探究实验——影响响度大小的因素：（1）音叉实验：用不同的力敲击同一个音叉。用较大的力敲击，音叉的振幅大，响度大，听到的声音强；用较小的力敲击，音叉的振幅小，响度小，听到的声音弱。（2）扬声器实验：观察扬声器纸盆上小纸屑的跳动。音量开大，纸屑跳得高，说明纸盆振幅大，响度大。5、减少声音分散，增大响度的方法：例如，医生用听诊器听心跳，听诊器可以减少声音的分散，使更多声音传入医生耳朵；歌剧院或大厅里设计特殊的墙壁形状（如弧形），是为了使声音反射，减少能量损失，增大听众听到的响度。（三）音色【非常重要】【高频考点】1、定义：声音的特色、品质。也叫音品。它使我们能区分出不同发声体的声音，即使它们发出声音的音调和响度相同。例如，我们能轻易区分出钢琴和二胡的声音，就是因为它们的音色不同。2、决定因素：音色由发声体本身的材料、结构以及发声方式决定。【难点】不同发声体的材料、结构不同，发出声音的波形就不一样。3、波形与音色：在示波器上，不同乐器发出相同音调（相同频率）和响度（相同振幅）的声音时，它们的波形形状是不同的。音色的差异体现在波形图的细微结构上。4、应用：声纹锁，就是利用声音的音色来开锁的；“闻其声知其人”，也是利用音色来判断说话者是谁。三、波形图的综合对比【难点】1、波形图可以直观地反映声音的三个特性：（1）看疏密程度——对应频率，反映音调高低。波形越密，音调越高。（2）看上下幅度——对应振幅，反映响度大小。波形幅度越大，响度越大。（3）看形状——对应音色。波形形状不同，音色不同。2、典型题型：给出两到三个波形图，判断它们的音调、响度或音色是否相同。（1）若两图疏密相同，则音调相同；若幅度相同，则响度相同；若形状不同，则音色不同。四、声的利用（一）声音可以传递信息【基础】1、例子：（1）B超：利用超声波在人体内传播，在不同组织界面反射回波，形成图像，诊断病情。（2）回声定位（声呐）：蝙蝠利用超声波的回声来辨别障碍物的位置和距离；渔民利用声呐探测鱼群；军事上探测潜艇位置。（3）利用回声测距离：如测量海底深度、冰山距离等。（4）“听”诊器：医生通过听诊器听取病人体内（如心肺）的声音，根据声音的变化判断病情。（5）铁路工人用铁锤敲击钢轨，通过声音判断螺丝是否松动或有裂纹。（6）利用次声波预测地震、海啸、台风等自然灾害。（二）声音可以传递能量【基础】1、例子：（1）超声波清洗：利用超声波在液体中引起激烈振动，产生空化效应，使物体表面的污垢脱落，达到精细清洗的目的。（2）超声波碎石：利用高能量的超声波聚焦在体内的结石上，使结石破碎，随尿液排出体外。（3）超声波焊接：利用超声波的高频振动，使两个塑料或金属件的接触面产生摩擦热而熔化粘合。（4）次声波武器：利用次声波的频率与人体的固有频率相近，产生共振，对人体造成伤害。五、噪声的危害和控制（一）噪声的来源与定义【基础】1、物理学角度：噪声是指发声体做无规则振动时发出的声音。2、环境保护角度：凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音，都属于噪声。（二）噪声的等级和危害1、人们用分贝（dB）来划分声音强弱的等级。2、0dB是人们刚刚能听到的最弱声（听觉下限）。为了保护听力，声音不能超过90dB；为了保证工作和学习，声音不能超过70dB；为了保证休息和睡眠，声音不能超过50dB。3、噪声的危害：心理效应（烦躁、易怒）、生理效应（听力损伤、心血管疾病）、物理效应（高强度噪声损坏建筑物）。（三）控制噪声的途径【非常重要】【高频考点】控制噪声要从声音的整个生命周期入手，即防止噪声的产生、阻断噪声的传播、防止噪声进入人耳。1、在声源处减弱（防止噪声产生）：这是最根本的途径。（1）例如：汽车安装消声器、禁止鸣笛、城区内禁止燃放烟花爆竹、给机器加装减震垫以减少振动、更换或修理有噪声的零件。2、在传播过程中减弱（阻断噪声传播）：（1）例如：道路两旁植树、在马路和住宅区之间设立隔声板（隔音墙）、高架桥安装隔音罩、住宅安装双层玻璃、关上门窗。3、在人耳处减弱（防止噪声进入人耳）：（1）例如：工厂工人佩戴防噪声耳罩、耳塞；在嘈杂环境中捂住耳朵；飞行员佩戴隔音耳机。六、核心实验与探究题剖析（一）探究声音的产生条件1、实验步骤：（1）用力敲击音叉，将音叉靠近悬挂的乒乓球（或靠近水面），观察到乒乓球被弹开（或水面溅起水花）。（2）用手握住正在发声的音叉，声音消失，同时感觉音叉不再振动。2、实验现象：发声的音叉能使乒乓球弹开；手握住音叉，发声停止。3、实验结论：声音是由物体的振动产生的。4、实验方法：转换法（将微小的振动通过乒乓球的弹开或水花放大，便于观察）。5、考点：实验器材的选择（用乒乓球的作用）；实验现象的描述；不能得出的结论（不能说“振动使物体发声”，而应该说“发声的物体在振动”）。【易错点】（二）探究声音的传播条件（真空能否传声）1、实验装置：将正在发声的电铃（或闹钟）放在玻璃罩内，用抽气机逐渐抽去罩内空气。2、实验现象：随着罩内空气的减少，听到的铃声逐渐减弱。3、实验推理：如果罩内被抽成真空，将听不到声音。4、实验结论：声音的传播需要介质，真空不能传声。5、实验方法：理想实验法（推理法）。因为无法实现绝对真空，所以是在实验的基础上进行科学推理得出结论。【高频考点】6、考点：抽气过程中，声音（响度）变小，但电铃仍在振动发声，说明声音传播需要介质。若再让空气慢慢进入，声音又会变大，进一步证明介质的作用。（三）探究音调和频率的关系1、实验步骤：（1）将一把钢尺紧压在桌面上，一端伸出桌边。（2）用大小相同的力拨动钢尺，听它振动发出的声音，并观察钢尺振动的快慢。（3）改变钢尺伸出桌边的长度，重复以上步骤。2、实验现象：钢尺伸出桌边的长度越短，振动越快，发出声音的音调越高；伸出长度越长，振动越慢，发出声音的音调越低。3、实验结论：声音的音调与发声体振动的频率有关。频率越高，音调越高。4、实验方法：控制变量法（控制拨动钢尺的力相同，改变长度）。5、考点：为何要控制力度相同？——为了排除响度对实验观察的干扰，使实验结论更具说服力。【重要】（四）探究响度和振幅的关系1、实验步骤：（1）将音叉轻轻敲击，听声音大小，并观察悬挂在旁边的乒乓球被弹开的幅度（或观察音叉激起的水花大小）。（2）将音叉用力敲击，重复以上步骤。2、实验现象：轻轻敲击，声音小，乒乓球被弹开的幅度小（或水花小）；用力敲击，声音大，乒乓球被弹开的幅度大（或水花大）。3、实验结论：声音的响度与发声体振动的振幅有关。振幅越大，响度越大。4、实验方法：转换法、控制变量法（控制同一音叉，改变敲击力）。七、声学计算题典型题型与解题步骤（一）回声测距问题【高频考点】1、题型特征：题目中出现“回声”、“听到回声”、“对着山崖喊话”、“向海底发射超声波”等关键词，并给出时间间隔和声速，求距离。2、解题核心：声音走过的路程是所求距离的2倍。即2s=vt，所以s=vt/2。3、解题步骤：（1）明确已知量：声速v（通常为340m/s或题目给定），时间t（从发声到听到回声的总时间）。（2）写出公式：s=vt/2。（3）代入数据计算（注意单位统一）。（4）写出答案（注明单位）。4、变形题型：（1）求时间：t=2s/v。（2）若问题是求“汽车距山崖多远”、“海底深度”、“冰山距离”等，均为s。（3）若声音传播过程中，发声体本身也在运动（如行驶的汽车鸣笛），则情况更复杂，此时需要画出运动过程示意图，找出声音传播的路程和汽车运动的路程与鸣笛时距离、听到回声时距离之间的几何关系。【难点】5、例题精析：【经典题型】一辆汽车以15m/s的速度匀速驶向一座高山，司机鸣笛后4s听到回声。若声音在空气中的速度为340m/s，求司机鸣笛时距离高山多远？听到回声时距离高山多远？解题思路：（1）画出简图：鸣笛处为A，听到回声处为B，高山为C。（2）声音在4s内走过的路程：s声=v声t=340×4=1360m。（3）汽车在4s内走过的路程：s车=v车t=15×4=60m。（4）鸣笛时距离山崖的距离AC=(s声+s车)/2=(1360+60)/2=710m。（5）听到回声时距离山崖的距离BC=ACs车=71060=650m。或BC=(s声s车)/2=(136060)/2=650m。（二）声音在不同介质中传播的时间差问题1、题型特征：声音在两种介质（如空气和铁、空气和水）中传播相同的距离，由于速度不同，时间不同，存在时间差。典型例子：在铁管一端敲一下，在另一端听到两次声音。2、解题核心：时间差Δt=t慢t快。即Δt=s/v慢s/v快。3、解题步骤：（1）明确两种介质中的声速，v快和v慢。（2）写出时间差公式：Δt=s/v慢s/v快。（3）代入数据求解未知量（可能是求距离s，或求时间差Δt，或求声速v）。4、常见数据：空气（340m/s），水（约1500m/s），钢铁（约5200m/s）。5、例题精析：在一根足够长的充满水的钢管一端敲击一下，在另一端能听到几次声音？分别是什么介质传来的？答：能听到三次声音。第一次由钢管传来（固体），第二次由水传来（液体），第三次由空气传来（气体）。因为声音在固体中传播最快，液体次之，气体最慢。八、易错点与难点辨析【必看】1、“振动停止，发声停止”的理解：发声是指产生声音，振动停止，发声确实停止。但原来发出的声音可能仍在传播，所以人耳可能还会听到一段时间的回声或余音。不能错误地理解为“振动停止，声音立即消失”。2、介质与声速的关系：不能死记“固体传声一定比气体快”，要加上前提条件“一般情况下”。在特殊温度下，气体的声速可能接近或超过某些固体的声速？但这种比较通常是在同一温度下比较不同介质，所以“v固>v液>v气”是可靠的结论。3、音调与响度的辨析【极易混淆】：（1）音调指声音的高低，由频率决定，波形图看疏密。常用词：高音、低音、尖锐、低沉。（2）响度指声音的大小，由振幅和距离决定，波形图看高低。常用词：大声、小声、震耳欲聋、轻声细语。（3）判断技巧：“女高音”是指音调高；“引吭高歌”是指响度大。4、声波与电磁波的区别：声音的传播需要介质，真空不能传声；而光的传播（电磁波）不需要介质，可以在真空中传播。太空中的宇航员不能直接对话，必须借助无线电，因为真空不能传声，但电磁波可以。5、回声与原声时间间隔计算：听到回声的最小距离。人耳区分原声和回声的最短时间差为0.1s，声音在空气中的速度取340m/s，则距离障碍物的最小距离为s=vt/2=(340×0.1)/2=17m。6、乐器发声的辨析：（1）管乐器（笛子、箫、号）：主要是靠内部空气柱振动发声。空气柱越短（或开孔位置），音调越高。（2）弦乐器（二胡、小提琴、吉他）：靠琴弦振动发声。琴弦越细、越短、绷得越紧，音调越高。（3）打击乐器（鼓、锣）：靠鼓面或锣面振动发声。7、水瓶琴辨析：用嘴吹瓶口，引起的是瓶内空气柱的振动，水越多，空气柱越短，音调越高。用筷子敲击瓶身，引起的是瓶子和水的振动，水越多，整体质量越大，振动越慢，音调越低。【高频易错点】九、跨学科视野与生活物理1、与生物学的联系：（1）人耳的结构：耳廓（收集声波）、外耳道、鼓膜（产生振动）、听小骨（传递、放大振动）、耳蜗（将振动转化为神经信号）、听觉神经（传递信号）。（2）听觉的形成过程：声波→外耳道→鼓膜→听小骨→耳蜗→听觉神经→大脑皮层听觉中枢。（3）双耳效应：人们依靠两只耳朵接收声音的时间差、强度差来