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第四章
聲現象
4.1聲音的產生與傳播
1、一切發聲的物體都在振動。用手按住發音的音叉，發音也停止，該現象說明振動停止發聲也停止。振動的物體叫聲源。
練習：①人說話，唱歌靠聲帶的振動發聲，婉轉的鳥鳴靠鳴膜的振動發聲，清脆的蟋蟀叫聲靠翅膀摩擦的振動發聲，其振動頻率一定在20-20000次/秒之間。
②《黃河大合唱》歌詞中的“風在吼、馬在叫、黃河在咆哮”，這里的“吼”、“叫”“咆哮”的聲源分別是空氣、馬、黃河水。
③敲打桌子，聽到聲音，卻看不見桌子的振動，你能想出什么辦法來證明桌子的振動？可在桌上撒些碎紙屑，這些紙屑在敲打桌子時會跳動。
2、聲音的傳播需要介質，真空不能傳聲。在空氣中，聲音以看不見的聲波來傳播，聲波到達人耳，引起鼓膜振動，再通過其他組織刺激聽神經，把這種信號傳遞給大腦就產生了聽覺。
練習：實驗可得結論真空不能傳聲，月球上沒有空氣，所以登上月球的宇航員們即使相距很近也要靠無線電話交談，因為無線電波在真空中也能傳播，無線電波的傳播速度是3×108
m/s。
②“風聲、雨聲、讀書聲，聲聲入耳”說明：氣體、液體、固體都能發聲，空氣能傳播聲音。
3、聲音在介質中的傳播速度簡稱聲速。聲速與介質和溫度有關。一般情況下，v固>v液>v氣
聲音在15℃空氣中的傳播速度是340m/s合1224km/h，在真空中的傳播速度為0m/s。
練習：☆有一段鋼管里面盛有水，長為L，在一端敲一下，在另一端聽到3次聲音。傳播時間從短到長依次是鋼管、水、空氣。
☆運動會上進行百米賽跑時，終點裁判員應看到槍發煙時記時。若聽到槍聲再記時，則記錄時間比實際跑步時間要
晚
（早、晚）0.29s
(當時空氣15℃)。
☆下列實驗和實例，能說明聲音的產生或傳播條件的是（
①②④
）①在鼓面上放一些碎泡沫，敲鼓時可觀察到碎泡沫不停的跳動。②放在真空罩里的手機，當有來電時，只見指示燈閃爍，聽不見鈴聲；③拿一張硬紙片，讓它在木梳齒上劃過，一次快些一次慢些，比較兩次不同；④鑼發聲時，用手按住鑼鑼聲就停止。
4、回聲是由于聲音在傳播過程中遇到障礙物被反射回來而形成的。如果回聲到達人耳比原聲晚0.1s以上人耳能把回聲跟原聲區分開來，此時障礙物到聽者的距離至少為17m。在屋子里談話比在曠野里聽起來響亮，原因是屋子空間比較小造成回聲到達人耳比原聲晚不足0.1s
最終回聲和原聲混合在一起使原聲加強。
利用：利用回聲可以測定海底深度、冰山距離、敵方潛水艇的遠近測量中要先知道聲音在海水中的傳播速度，測量方法是：測出發出聲音到受到反射回來的聲音訊號的時間t，查出聲音在介質中的傳播速度v，則發聲點距物體S=vt/2。
二、我們怎樣聽到聲音
1、聲音在耳朵里的傳播途徑:
外界傳來的聲音引起鼓膜振動，這種振動經聽小骨及其他組織傳給聽覺神經，聽覺神經把信號傳給大腦，人就聽到了聲音.
2、耳聾:分為神經性耳聾和傳導性耳聾.
3、骨傳導:聲音的傳導不僅僅可以用耳朵，還可以經頭骨、頜骨傳到聽覺神經，引起聽覺。這種聲音的傳導方式叫做骨傳導。一些失去聽力的人可以用這種方法聽到聲音。
4、雙耳效應:人有兩只耳朵，而不是一只。聲源到兩只耳朵的距離一般不同，聲音傳到兩只耳朵的時刻、強弱及其他特征也就不同。這些差異就是判斷聲源方向的重要基礎。這就是雙耳效應.
4.2樂音（音調、響度、音色）
樂音及三個特征
1、樂音是物體做規則振動時發出的聲音。
2、音調：人感覺到的聲音的高低。用硬紙片在梳子齒上快劃和慢劃時可以發現：劃的快音調高，用同樣大的力撥動粗細不同的橡皮筋時可以發現：橡皮筋振動快音調高。綜合兩個實驗現象你得到的共同結論是：音調跟發聲體振動頻率有關系，頻率越高音調越高；頻率越低音調越低。
物體在1s振動的次數叫頻率，物體振動越快
頻率越高。頻率單是赫茲，記作Hz
。
練習：解釋蜜蜂飛行能憑聽覺發現，為什么蝴蝶飛行聽不見？蜜蜂翅膀振動發聲頻率在人耳聽覺范圍內，蝴蝶振動頻率不在聽覺范圍內。
3、人的聽覺頻率為20Hz—20000Hz
（1）次聲波：頻率低于20Hz的聲音叫做次聲波。
特點：頻率低，傳播距離遠，無孔不入等，主要發生于大型的自然災害：地震、海嘯、火山爆發、臺風、核爆炸等。
（2）超聲波：頻率高于20000Hz的聲音叫做超聲波。
特點：頻率高，波長短，方向性好、穿透能力強、易于獲得較集中的聲能等，可用于測距、測速、清洗、焊接、B超等。
（3）動物的聽覺范圍通常與人不一樣，比如狗的聽覺范圍就比人的聽覺范圍大，貓、蝙蝠、海豚的聽覺上限都比人類高。大象的語言對人類來說就是次聲波。
（4）、人能聽到聲音的條件：必須要有發聲體、介質、良好的聽覺器官、足夠的響度和一定的頻率范圍。
4、響度：人耳感受到的聲音的強弱。響度跟發生體的振幅和距發聲距離的遠近有關。物體在振動時，偏離原來位置的最大距離叫振幅。振幅越大響度越大。增大響度的主要方法是：減小聲音的發散。
練習：☆男低音歌手放聲歌唱，女高音為他輕聲伴唱：女高音音調高響度小，男低音音調低響度大。
☆敲鼓時，撒在鼓面上的紙屑會跳動，且鼓聲越響跳動越高；將發聲的音叉接觸水面，能濺起水花，且音叉聲音越響濺起水花越大；揚聲器發聲時紙盆會振動，且聲音響振動越大。根據上述現象可歸納出：⑴
聲音是由物體的振動產生的
⑵
聲音的大小跟發聲體的振幅有關。
5、音色：由物體本身材料，結構，方式決定。人們根據音色能夠辨別樂器或區分人。
6、區分樂音三要素：聞聲知人——依據不同人的音色來判定；高聲大叫——指響度；高音歌唱家——指音調。
音調：B高
響度：A大
聲速：A=B
4.3噪聲與環保
當代社會的四大污染：噪聲污染、水污染、大氣污染、固體廢棄物污染。
物理學角度看，噪聲是指發聲體做無規則的雜亂無章的振動發出的聲音；環境保護的角度噪聲是指妨礙人們正常休息、學習和工作的聲音，以及對人們要聽的聲音起干擾作用的聲音。
噪聲的等級和危害：人們以分貝為單位表示聲音的強弱。大于50dB，會影響休息和睡眠；大于70dB，會影響學習和工作；大于90dB，會破壞聽力。為了保護聽力，聲音不能超過90dB；為了保證學習和工作，聲音不能超過70dB；為了保證休息和睡眠，聲音不能超過50dB。
控制噪聲的途徑：①
在聲源處減弱噪聲，比如摩托車的消聲器。
②在傳播過程中減弱噪聲，比如城市的隔離墻，公路邊的植物等。
③在人耳處減弱噪聲。耳機，耳塞等。
4.4聲現象在科技中的應用
1、超聲波及其利用
（1）定義：頻率高于20000Hz的聲波叫作超聲波。
（2）特點：頻率高，波長短，容易會聚，成一束定向發射。
（3）利用：聲吶，回聲定位，B超，檢查金屬，擊碎人體結實，清洗物品等。
2、次聲波
（1）定義：頻率低于20Hz的聲波叫作次聲波。
（2）特點：頻率低，波長長，在空氣中傳播的距離遠，耳機不易被吸收。
（3）應用：可以預測海嘯，火山爆發，雷暴，龍卷風等。
2、聲的利用：
（1）利用聲來傳遞信息。當聲音在傳播過程中遇到障礙物時，聲音就會被反射回來形成回聲，根據聲音返回的時間，可以判斷障礙物的位置。現在人們用來探測海底的“聲吶”裝置，醫學上的“B超”等，都是利用了回聲的原理。
（2）利用聲波傳遞能量。聲音以波的形式向外傳播，即物體振動的能量可以通過介質以聲波的形式傳遞出去。如聲波可以用來清洗鐘表等精密機械；外科醫生可以利用超聲波振動除去人體內的結石等。
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