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聲波的產生和傳播
一、知識概述
　　我們將學習聲現象，這是一個與我們的日常生活聯系緊密的物理現象，主要學習聲音的產生，并探究聲音是怎樣傳播的，理解回聲的形成并掌握與回聲有關的計算。
二、重難點知識歸納及講解
（一）聲音的產生
1、觀察或接觸正在發聲的鼓、鑼、鐘、琴等物體，或正在說話的喉頭，都能發現它們在振動。
　　聲音由振動的物體發出的，不振動的物體是不會發出聲音的。
　　一切正在發聲的物體都在振動；振動停止，發聲也停止。
　　注意：物體振動不一定發聲。
　　聲音的發生是由于物體振動，物體振動才能發聲。但不是所有振動都能使人耳有聲音的感覺，有些物體振動太快或太慢，我們都無法聽到所發的聲音。
2、常見物體的發聲原理
　　人發聲——利用聲帶的振動
　　笛子發聲——空氣柱振動
　　蜜蜂、蚊子——利用翅膀的振動
　　古琴、二胡等——利用琴弦振動發聲
　　鼓、鑼等——靠鼓面或鑼面振動發聲
（二）探究聲音是怎樣傳播的
1、聲音的傳播條件
　　如圖所示，把正在發聲的鬧鐘放在玻璃罩內，鬧鐘和罩的底座之間墊上柔軟的泡沫塑料。逐漸抽出罩內的空氣，我們將會聽到鬧鐘聲音逐漸減小，最后消失。若再讓空氣逐漸進入罩內，則鬧鐘的聲音又會逐漸增大。

　　以上現象說明了鬧鐘聲音可以在空氣中傳播，但不能在真空中傳播。
　　事實表明，聲音必須通過一定的物質（如空氣）才能傳播出去。
　　不僅僅空氣能傳播聲音，一切固體、液體和氣體都可以傳播聲音，能傳播聲音的物質叫做介質。聲音是靠介質傳播的，真空不能傳聲。
例1、下列敘述正確的是（　）
A．一切正在振動的物體都能發聲并被人所聽到
B．人講話是由于空氣振動而發出聲音
C．釣魚時，說話聲和腳步聲都會嚇跑魚，這表明水能傳聲
D．聲音在不同物質中的傳播速度是一樣的
解析：
　　聲音是振動產生的，但聲音的傳播需要介質，沒有傳播聲音的介質，人們就不可能聽到聲音，因而A是錯誤的。人們講話靠的是聲帶的振動，空氣是傳播人講話聲音的介質，因而B是錯誤的。說話聲和腳步聲都要通過水才能傳播到魚耳，魚才能被嚇跑，所以水是能傳播聲音的，因而C是正確的。在通常情況下聲音在空氣中傳播的速度最慢，在固體中傳播的速度最快，所以聲音在不同的傳聲物質中的傳播速度不一樣。D也是錯誤的。
答案：C
2、人怎樣聽到聲音
　　發聲物體的振動使它附近的空氣時而變密、時而變疏，就在空氣中形成了疏密相間的狀態，并且不斷地向遠方擴展，這就叫做聲波。聲波傳到耳道中，引起鼓膜振動，鼓膜的振動又通過三塊聽小骨傳給耳蝸，使耳蝸中的液體振動。耳蝸中的聽覺神經受到刺激，將振動信息傳至大腦皮層聽覺區，使人產生聽覺。

　　我們說話時，聲帶的振動通過牙床、上下頜骨等骨頭傳入耳內，引起聽覺。這與直接接受空氣中的的聲波感覺不一樣，這也是聽錄音機播放自己的聲音總覺得不像自己聲音的原因。
3、聲音的傳播需要時間，在不同的介質中傳播的快慢不同。聲音的傳播還會受到溫度的影響，溫度越高，聲音的傳播速度越大。一般情況下，氣體中的聲速小于液體和固體中的聲速。
4、聲波在界面的反射
　　聲音在均勻介質中是沿直線傳播的。聲音在傳播過程中遇到較大的障礙物時，會被障礙物的界面反射，反射回的聲音叫回聲。
　　只要存在障礙物就存在回聲，在某些情況下，回聲的現象不明顯，但不能誤認為沒有回聲，人耳只能區分相隔0.1s以上時間的兩個聲音。如果障礙物與發聲體的距離較近，原聲與回聲的間隔不到0.1s，回聲就會與原聲混在一起，使人們不易察覺。假如聲速是340/s，人耳要將原聲和回聲區別開，人耳到障礙物的距離為：
　　 .就是說人耳到障礙物的距離至少17，才能將回聲和原聲區別開，從而才有聽到兩次聲音的感覺。
5、回聲測距的原理
　　
　　其中t為發聲到聽到回聲的時間。記下發聲時刻和聽到回聲時刻，就可計算發聲處到障礙物的距離。注意v聲在不同介質中是不同的。
例2、站在空教室里講話，聲音為什么特別響？教室內坐滿同學時這種感覺減弱，為什么？
解答：
　　教室的長與寬約8左右，在空教室講話時，聲音經墻壁反射回僅需0.04s左右，當回聲比原聲到達耳內的時間差低于0.1s時，原聲與回聲混在一起使聲音加強，這就是空教室內講話聲特別響的原因。
　　教室內坐滿同學時，聲音傳播過程中會被松軟的衣服等物質吸收，使聲音能量大大減少，這樣一即使有回聲，也因能量變小而使聲音變弱。
例3、一輛勻速行駛的汽車，在距正前方峭壁的0.45k處鳴喇叭，經過2.5s后，司機聽到回聲，求汽車行駛的速度（v聲=340/s）。
解析：
　　如果此題中汽車是靜止的，那么僅是考慮聲音運動的路程和時間。現在汽車是行駛的，就必須注意到聲音與汽車運動的路程和時間的關系，此題畫一個運動的簡圖對解題有很大的幫助。
答案：

解：
　　設汽車鳴喇叭時距峭壁的距離為S1，聽到回聲時距峭壁的距離為S2，則有：
　　
　　代入數據，得：
解得v車=20/s.
在線測試
A卷
綜合題
1、一切發聲的物體都在振動．人說話時的發聲靠___________的振動；鳥叫時的發聲靠氣管和支氣管交界處的___________振動；蟋蟀的叫聲并不是自口腔，而是它的左右翅___________產生的振動．發聲的物體常常簡稱為發聲體．
2、發聲體的振動能靠一切氣體、液體、固體物質向周圍傳播，這些物質是傳播聲音的媒介物，簡稱為___________．發聲體振動時會在它周圍的___________中激起___________，聲音就是以___________的形式向遠處傳播的．相反，如果發聲體周圍沒有___________，也就不能激起___________，從而也就不能傳播聲音．因此，聲音在真空中___________．
3、聲音在不同介質中的傳播速度一般不同，在同一介質中的傳播速度還與介質的___________有關．查表可知：聲音在15℃的空氣中的速度是___________/s，而在25℃的空氣中的速度是___________/s；聲音在金屬中比在液體中傳播得___________，在液體中比在空氣中傳播得___________．
4、聲音在傳播過程中遇到障礙物時會發生___________，形成___________．人講話的聲音在傳播過程中總是要遇到障礙物的，即總是要產生回聲的．不同的情況，人對回聲的聽覺不一樣．如果回聲到達人耳比原聲晚___________s以上，則人耳能把回聲跟原聲區分開．如果短于這個時間，回聲與原聲就混在一起，使原聲___________．
5、如圖1所示，敲擊鼓面會聽到鼓聲，若向鼓面上撒些紙屑或泡沫塑料的顆粒，還會看到它們在鼓面上跳動．如圖2所示，敲擊音叉會聽到聲音，若將發聲的音叉靠近一只懸掛著的輕質小球，小球會擺動．這些現象說明___________．其實不光是這些現象，大量的實驗觀察表明：一切___________物體都在振動．
　　
圖1　　　　　　　　　　　圖2
6、如圖所示，在教室里敲一下音叉，同學們能聽到由音叉___________而發出的聲音．在人和音叉之間傳播聲音的介質是___________．聲音傳到人耳的詳細情況是：音叉振動在空氣中激起___________，傳到人耳時引起耳內___________振動，從而產生聽覺．

7、在月球上的兩個宇航員，他們不能像在地球上那樣自由交談，而是要靠無線電話交談，這個現象可以說明月球上是___________，空間沒有傳播聲音的介質．
8、如圖所示，用一根棉線連接兩個紙筒，就做成了“土電話”．在土電話中，傳播聲音的介質是___________，而這種介質是固體，這一現象說明___________也能傳聲．

9、人們要利用回聲測定海水的深度，必須要知道（　）
A．聲音在海水中的速度和聲音在空氣中的速度
B．海水的溫度和聲音在海水中的速度
C．聲音在海水中的速度和聲音在海水中豎直往返的時間
10、試解釋古代的士兵晚上睡覺時為何常枕著牛皮箭筒睡在地上（枕戈待旦）?
11、請你做一做下面的實驗：用牙齒輕輕咬住鉛筆（或圓珠筆、鋼筆等）的一端，用手指輕敲鉛筆的另一端，注意聽這個敲擊聲．然后張開嘴使牙齒不接觸鉛筆，而保持鉛筆位置不變，手指用與前面相同的力輕敲鉛筆的另一端，比較這兩次聽到的敲擊聲有什么不同．這個實驗能說明了什么問題?
12、已知聲音在空氣中的傳播速度是340/s，人站在離墻壁51遠的地方拍手，從拍手到聲音經墻壁反射回到他的耳朵需經歷___________s的時間．
13、甲、乙兩人做了這樣的實驗：有一根很長的金屬管，甲在一端敲擊，乙存另一端把耳朵輕輕地貼在金屬管上聽，甲只敲擊了一下，而乙在另一端卻先后聽到了兩次響聲．兩人討論后認為：這兩次響聲中，一次是由空氣傳的，另一次是由金屬傳的，之所以能區分這兩個聲音，是兇為聲音在空氣中和在金屬中傳播的速度___________，并且．第一次聽到的響聲是由___________傳的，因為___________．如果用一根充滿水的長金屬管做這個實驗，人能聽到___________次響聲，因為___________．如果這個實驗是在月球上做的，那么在一端敲擊一次，另一端的人（　）
A．也能聽到兩次響聲　　　　　　　　B．肯定能聽到一次響聲
C．肯定聽不到響聲　　　　　　　　　D．可能聽不到響聲
14、在一次海洋探測中，從海面發射超聲波，經2.5s海面接收系統才接收到由海底反射回的超聲波．設海水中的平均聲速是1500/s，求此處海水的深度．
15、第一次測定鑄鐵里的聲速是在巴黎用下述方法進行的，在鑄鐵管的一端敲一下鐘，在管的另一端聽到兩次響聲，第一次是由鑄鐵傳的，第二次是由空氣傳的．管長93l，兩次響聲相隔2.5s．如果當時空氣中的聲速是340/s，求鑄鐵中的聲速．
16、國慶節，人們用各種方式慶祝這一喜慶節日．在10月1日晚上，許多城市在大廣場燃放禮花，禮花在幾十米高空爆炸，發出絢麗奪目的光彩，照亮了整個城市，人們在各自家門口就可以欣賞這一美景．（1）若你在離廣場5k遠處看，對禮花爆炸時的聲音和色彩能夠同時感覺到嗎?說明原因．（2）兩者時間相差多少?
17、汽船以10米/秒速度橫渡河流，河對面有座，船鳴笛后5秒鐘駕駛員聽到回聲，求鳴笛時，船離多遠？（v聲=340米/秒）
　　1、聲帶，鳴膜，摩擦
　　2、介質，介質，聲波，聲波，介質，聲波，不能傳播
　　3、溫度，340，346，快，快
　　4、反射，回聲，0.1，加強
　　5、發聲的物體在振動，發聲
　　6、振動，空氣，聲波，耳膜
　　7、真空
　　8、棉線，固體
　　9、C
　　10、簡述：睡覺時枕著牛皮箭筒睡在地上，可以及早聽到遠處敵人偷襲時的馬蹄聲，原因是聲音在固體中的傳播速度比在空氣中大
　　11、簡述：用牙咬住鉛筆聽到的敲擊聲比不用牙咬時聽到的響得多．這個實驗說明骨骼、肌肉也能傳聲，而且傳聲性能比空氣好
　　12、0.3
　　13、不同，金屬管，聲音在固體中的傳播速度比在空氣中快，3，液體也可以傳播聲音，B
　　14、s=vt=1500×1.25=1875
　　15、設聲音在鑄鐵中的傳播時間為t，由于聲音在空氣和鑄鐵中傳播的距離相等，由此可得：
　　16、（1）不能同時感覺到．聲音在空氣中的傳播速度要比光速小得多，而色彩（光）是以光速在空氣中傳播的
　　（2）△t=14.4s
　　17、解：設船鳴笛時距S1，聽到回聲時距S2，則有
　　
即船鳴笛時距875.

中考解析
一、中考要求
　　歷年的中考中，對聲現象的考查份量不大，但是每年都有內容，常考查的知識點有聲音的產生和傳播，以及回聲的相關知識，常以選擇、填空的形式出現。
二、中考新題例說
1、閱讀下面的短，回答問題：
　　如圖所示，幾只鳥在樹上“歌唱”，一個聽覺良好的女孩在一間門窗緊閉的甲房間內，靠近單層玻璃她能聽到室外鳥的“歌聲”；她到另一門窗緊閉的乙房間內，靠近雙層玻璃（雙層玻璃的夾層內抽成真空），她卻幾乎聽不到室外鳥的“歌聲”。

　　（1）運用所學的物理知識，解釋為什么女孩在乙房間內幾乎聽不到室外鳥的“歌聲”。
　　（2）女孩在兩個房間都能看到室外樹上的鳥，而只能在甲房間聽到室外鳥的“歌聲”，這說明光的傳播和聲音的傳播有什么不同。
答案：
　　（1）因為聲音的傳播需要介質，乙房間的雙層玻璃間抽成真空，無法傳聲。
　　（2）聲音的傳播需要介質，而光的傳播不需要介質。
2、某學校操場外一幢高樓離跑道起點170。同學們在跑步訓練時，由于回聲導致先后聽到兩次發令槍聲。若聲音在空氣中的速度為340/s，那么聽到兩次發令槍聲的時間間隔為（　）
A．0.5s　　　　　　　　　　　B．1s
C．0.5in　　　　　　　　　　D．1in
解析：
　　
　　∴ 此題選B。
外拓展
聲音在大氣中的傳播
　　聲波與光波類似，在大氣中傳播時會發生折射、反射和衍射等現象。由于聲波波長較長，頻率最高（20000Hz）的聲音波長為17，頻率為16Hz的低音波長達21。對一般不太大的障礙物，聲音可以“繞射”到障礙物的后面，當障礙物線度比波長大很多時，在兩種密度不同介質的界面上，也會發生折射和反射現象。
　　在大氣中傳播的聲波遇到固體或液體表面時，反射的聲波基本上接近全反射，通常在空曠的大建筑物內或谷間，大喊一聲就會回聲不絕于耳，這就是由于聲音多次反射而造成的。雷暴云中雷聲隆隆也是由于云對雷聲多次反射的結果。當聲波從水中或固體中傳入空氣時則反射部分會很小，大部分能量將發生折射，進入大氣中。聲音在水面上折射規律與光波相同，而且不同波長聲音折射角相同，不會出現“色散”現象。當聲波入射角越小時，折射的能量就越多。聲波在兩種介質界面上折射角大小取決于聲音在兩種介質中的傳播速度。聲音在固體和液體中傳播的速度遠遠大于在空氣中傳播的速度。而且也隨溫度升高而增大。在17℃水中聲速為1430/s。與光線傳播規律類似，折射后聲波傳播方向應當折彎向聲速較低的介質。
　　大氣中溫度分布是不均勻的，而且各部分之間溫度是連續變化的，一般講，認為大氣水平方向基本均勻，溫度隨高度逐漸變化，這樣，聲音在大氣中的傳播速度也隨高度連續變化。類似于光學中snell定理，聲線也應是一條彎曲的曲線。曲線彎向聲速較低的大氣層，即彎向溫度較低、較干燥的大氣層。在農村，傍 晚常常聽到鄰村的鐘聲就是例子。一般講，到了大氣中上層，往往有云或逆溫層，聲音會發生反射返回地面，或發生折射，聲線再彎向地面，于是在距聲幾十千米地方聽不到聲音，但在距聲一百多千米以外又能聽到聲了。這種“異常可聞區”的分布取決于大氣溫度層結構點。
　　風速也會影響聲音的傳播速度，因此也會改變聲音的傳播路徑。當風速隨高度發生變化時聲線也應彎曲，實際聲線形狀應當同時考慮溫度層結、濕度層結與風速、風向的共同影響，實際大氣中聲音傳播情況是比較復雜的。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.lg566.com/chuer/45502.html

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