人教版初中物理第一章我們已經學完了,從這篇文章開始,我們來說說第二章《聲音現象》。這一章的內容很簡單,可以說是初高中物理中最容易的一節。大部分知識都來自于生活現象和實驗,所以主要靠死記硬背。
我們先來詳細看一下第一節:聲音的產生與傳播。這一節主要講解了四個知識點,我們來一一講解一下。
聲源:正在發生的物體稱為聲源。注意“存在”這個詞。
聲音是由物體振動產生的
現實生活中的例子包括:
移動拉伸的橡皮筋并觀察其行為。
說話時,用手觸摸脖子前面的喉嚨區域。
這兩個例子簡單易做,同時也能讓學生直觀地感受到正在發生的事情:物體在振動。
在物理學中,我們可以通過敲擊音叉并使其發出聲音來觀察音叉是否振動。
由于音叉的振動幅度較小貝語網校,當距離音叉較遠時,肉眼很難觀察到音叉的振動,因此我們在這次物理實驗中采用了“換算法”。
變換法:把難以觀察的微小變形(振動)放大,以方便我們的觀察。
具體操作方法有兩種,一是將被敲擊的音叉放入水中,觀察水是否濺起,以此判斷音叉是否在振動。
第二種方法是將被敲擊的音叉靠近乒乓球,通過觀察乒乓球是否彈起來判斷音叉是否振動。
這兩個小實驗也比較容易操作,可以由老師進行演示,也可以由學生分組完成。
大量的觀察和分析表明,聲音是由物體的振動產生的。
振動停止,聲音也停止,但是已經發出的聲音不會消失,而且會傳播得很遠。
物體如何發出聲音
1. 弦樂器
古琴、古箏、琵琶、小提琴、二胡、吉他等弦樂器主要通過琴弦的振動才能發出美妙的聲音。
2. 管樂器
笛、簫等管樂器是通過管內“氣柱”的振動來發聲的。
3. 人員
人們說話時,聲音不是由喉頭發出的,而是靠聲帶的振動發出的,聲帶位于頸部前方的喉頭處。
大家要注意初中物理聲音知識點,初中生一般都處于“變聲期”,男生的變聲期一般在14到16歲之間,到18歲就可以完成;女生的變聲期大概在13到15歲之間,最晚的在16歲左右。變聲期內一定要保護好自己的聲帶,避免損傷聲帶,否則以后說話的聲音會特別難聽。
4.蟬
相信大家對蟬都很熟悉,它的學名是“十七年蟬”,它們一般在土里呆上幾年甚至十幾年,最長的有十七年,因此得名。也就是說,我們夏天見到的蟬,都是幾年甚至十七年的。那么它們靠什么振動來發出聲音呢?
蟬的發聲器官在腹部底部,像一個鼓,外面覆有鼓膜,震動發出聲音。如果你有興趣,夏天可以抓一只蟬來看看。另外,我要告訴你,只有雄蟬會鳴叫,雌蟬不會發出聲音。
5. 蜜蜂、螽斯、蚊子
這種昆蟲通過振動翅膀發出聲音。
夏天的時候,我們聽見蚊子的聲音嗎?其實是蚊子振翅的聲音。蚊子的飛行速度大約是每小時1.5公里到2.5公里。蚊子飛行時,翅膀每秒振動約594次。非常震撼!
6.蝴蝶
相信很多同學在語文課上都聽過蝴蝶扇動翅膀飛舞,但我們從來沒描述過蝴蝶扇動翅膀發出的聲音。蝴蝶扇動翅膀也會發出聲音,但我們聽不到。至于為什么,我們在這里留個懸念,留到下一篇文章再說。
這是對常見物體所發出的聲音的簡單介紹。
聲音的傳播
1. 聲音以聲波的形式傳播到很遠的地方
聲波:振動使空氣形成稀疏和密集的波,并傳播到遠處。這些就是聲波。
可能大家對聲波不是很熟悉,那是因為我們看不見、摸不著空氣。我們可以用水波來比喻,相信大家都見過。如果你把一塊小石頭扔進水里,我們會發現水會以一圈一圈的方式向外擴散,這就是水波。
聲波的傳播過程和水波類似,當聲源在發出聲音的時候,周圍的空氣也會以圈狀向外擴散,這就是聲波。兩者的區別在于,水波是水向外擴散,是我們看得見的,而聲波是空氣向外擴散,是我們看不見的。
聲波
雖然我們肉眼看不到聲波,但是我們可以通過一個物理儀器——示波器來觀察。示波器在高中的時候就已經用過了,這里就不多說了,大家可以簡單了解一下。
聲音以聲波的形式傳播到遠處。雖然我們看不到聲波,但我們可以通過實驗觀察這一現象。如下圖所示,準備兩個不接觸的音叉。左邊的音叉在乒乓球旁邊。當我們敲擊右邊的音叉時,我們可以看到乒乓球仍然被左邊的音叉彈開。
這就說明右邊音叉的振動,使空氣形成時疏時密的聲波,向左邊傳播,到達左邊的音叉,引起左邊的音叉也振動,進而使左邊音叉旁邊的乒乓球被彈開。
2.聲音傳播需要介質,聲音無法在真空中傳播。
介質:聲音的傳播需要物質,物理學上把這種物質稱為介質。聲音傳播的介質包括固體、液體、氣體等物質。
“隔墻有耳”這一說法說明固體可以傳遞聲音;站在岸邊的人說話,水里的魚被嚇跑了,聲音也可以通過液體傳遞到水下物體的耳朵里。但由于空氣看不見摸不著,所以我們說話時通常不會注意到是空氣在傳遞聲音。
為此,我們在物理學上設計了一個實驗來驗證空氣可以傳遞聲音。我們把一個響起的鬧鐘放在一個玻璃罩里,逐漸吸出里面的空氣,觀察是否還能聽到響鈴的聲音。
值得注意的是,這次實驗是物理學中第一個運用“理想實驗方法”的實驗。
什么是理想實驗方法?理想實驗方法是指對于某些物理結論,我們不能直接通過實驗得到,因此在實驗的基礎上加上合理的外推,從而得到最終的結論,這種方法就叫做理想實驗方法。
在這個實驗中,我們無法將玻璃罩內的空氣完全抽走,因此無法直接得出最終的結論。通過這個實驗我們發現,隨著抽走的空氣越來越多,我們聽到的鐘聲也越來越弱。最后可以合理地推斷,如果我們將玻璃罩內的空氣完全抽走,我們將完全聽不到鐘聲。
最后我們得出實驗結論:聲音的傳播需要介質,聲音無法在真空中傳播。
初中階段,只有兩個實驗采用了“理想實驗法”:
1. 聲音不能在真空中傳播
2.牛頓第一定律實驗
現在隨著科技的發展,我們人類已經登陸太空,登上了月球。這直接證明了聲音在真空中是無法傳播的。即使太空中的宇航員面對面交流,也聽不到對方在說什么。這是因為太空是真空的,沒有聲音傳播的介質。
聲音的速度
聲速就是聲音傳播的速度。我們學過速度的概念,速度是用來描述物體運動快慢的物理量。聲速就是用來描述聲音傳播速度的。聲速的大小與兩個因素有關:介質的種類和介質的溫度。
1. 介質類型對聲速的影響
一般來說,聲音在固體中傳播速度最快,在液體中傳播速度第二快,在氣體中傳播速度最慢。注意“一般來說”這個詞組,因為有些特殊情況,聲音在軟木(固體)中的速度比在液體中慢。因此,在回答這個問題時,必須加上“一般來說”這個詞組。
2、介質溫度對聲速的影響
在同一介質中,溫度越高,聲音傳播的速度越快。
回聲
1、回聲:聲音在傳播過程中如果遇到障礙物就會發生反射,反射的聲音就是回聲。
2.聽到回聲的條件:
當障礙物距離人較遠時,聲音需要較長的時間(大于0.1s)才能回到耳朵里,人才能區分回聲與原聲,聽到回聲。
根據我們的計算,人們至少距離障礙物17米的時候才能聽到回聲。
當障礙物太近的時候,聲波很快被反射回來,回聲就和原聲混合在一起了。這時候人是無法分辨出原聲和回聲的,但是因為原聲和回聲混合后聲音被加強了,所以會感覺聲音變大了。最直觀的感受就是,如果有人在電梯里說話,那么電梯里的其他人就會感覺聲音比平時大,因為電梯四面光滑,聲音被反射回來和原聲混合在一起了。
人們如何聽到聲音
人們聽到聲音的方式主要分為空氣傳導和骨傳導。
空氣傳播的就是我們平時用耳朵聽到的聲音,那么耳朵是如何感知聲音的呢?很多人可能在生物課上學過,我們來復習一下。
外界的聲音使耳膜產生振動,這種振動產生的信號通過聽小骨等組織傳遞到聽覺神經,聽覺神經再將信號傳遞到大腦,人就能聽到聲音。
如果該過程的任何部分受到阻礙(例如耳膜、聽小骨或聽覺神經受損),人就會失去聽力。
那么什么是骨傳導?
聲音還可以通過頭骨、頜骨傳遞到聽覺神經,引起聽覺,科學上把這種聲音傳遞的方式叫做骨傳導。
我們其實可以自己去體驗一下骨傳導。拿兩個棉球塞住耳朵,用橡皮錘敲擊音叉,會發現幾乎聽不到音叉的聲音。再把音叉振動的尾部貼在額頭、耳后的骨頭或者牙齒上,我們又能清晰地聽到音叉的聲音了。
日常生活中,我們梳頭、刷牙、吃餅干時發出的各種聲音,都會通過骨傳導進入大腦,從而產生聽覺。
相信大家肯定都有過這樣的經歷:錄下自己的聲音,然后聽一聽,卻發現自己的聲音很陌生,好像不是自己在說話。這是為什么呢?
因為我們說話的時候,是通過骨傳導聽到聲音的,而別人聽我們說話的時候,是通過空氣傳導聽到聲音的,我們錄下自己的聲音自己聽的時候,也是通過空氣傳導聽到聲音的。
所以你聽自己的錄音和別人聽你的聲音是一樣的,之所以感覺不一樣,是因為之前你聽自己的聲音是通過骨傳導,而聽錄音是通過空氣傳導,所以感覺當然不一樣。
你現在明白了么?
本文就以初中物理講解聲音初中物理聲音知識點,其實聲音涉及的知識也很高級,物理學里有個專業叫聲學,有興趣的話我們可以從原理的角度講講聲音。