1.What(定义):
(1)声音是由宏观物体做机械振动时【产生】的能量。声能(能量状态)
(2)声音是在宏观介质中以波的形式【传播】的能量。声波(运动状态)
(3)声音可由(耳蜗内)声能感受器【接受并转换】生成生物电信号,再经过传入神经输送到达(大脑皮层)听觉神经中枢,形成刺激产生听觉。听觉(信息状态)
思考:发出声音的物体一定在振动,振动的物体不一定发出声音。对吗?(观察声音现象的物理过程:发——传——收。)
2.Where(范围/条件):
宏观物体(固体、液体、气体)都可以作为声源,或者是声音传播的介质。
拓展:声音的传播速度与介质种类、温度有关,声音在空气传播速度为340m/s(15℃)。
一般情况下,声音在(固体中传播速度5000m/s铁)大于(在液体中1500m/s水)大于(在气体中)。
3.How:声音的特性
(1)音调:声音的高低叫音调
①频率:物体每秒振动次数叫做频率。
用来描述【物体振动快慢】的物理量;符号:f,单位:赫兹(Hz)。
②物体振动越快,频率越大,音调就越高。
拓展:人耳能够听到的声音频率范围:20Hz<f<20000Hz,低于20Hz称次声波,高于20000Hz称超声波。
应用:蝙蝠/海豚。声纳。
大象/鲸。
(2):声音的强弱叫响度(或者音量),单位:分贝,符号:dB。
①振幅:声源振动的幅度
②人到声源距离一定时,声源振动幅度越大,声音的响度就越大。
当声源振幅一定时,人到声源的距离越远,能量损耗越多,声音的响度就越小。
拓展:0dB是人刚能听到的最微弱的声音,30dB—40dB是较为理想的安静环境,70dB 会干扰人们谈话、影响工作效率,长时间处于大于100dB的环境中对耳的听力会造成损伤,大于 120dB 的声音则会导致耳疼痛,甚至会造成永久性听觉障碍而听不到任何声音。
(3)音色:反应声音品质与特色;不同发声体的材料、结构不同,发出的音色就不同,人对声音的感觉也就不一样。借助示波器,可以观察到音色不同的声音的波形。
不同乐器的声音的波形图不同
(4)噪音污染
声音分类(按照人主观感受进行分类):
①乐音:使人感觉轻松愉快,我们把这类声音叫做乐音
②噪音:使人烦躁不安,我们把这类声音叫做噪声
从环保角度看:凡影响人们正常工作、生活和休息的声音都是噪声
拓展:我国政府规定,工厂和工地的噪声不能超过85~90分贝。居民居住区的噪声,白天不能超过50分贝,夜间不能超过40分贝。
(5)声波的特性:
振幅A,频率f/周期T
波长d, 波速v=df
声波的反射,声纳。
声波的衍射:未见其人,先闻其声。
4.Why:声音的本质
为什么宏观物体的振动会在介质中产生声波?(宏观物理现象的微观机制:结构和运作)
(1)宏观物体的微观结构:
宏观物体都是由分子,原子,离子这些微观粒子组成。
(2)微观粒子间存在吸引和排斥的相互作用(电磁相互作用)。
会保持特定的距离和空间结构,使得宏观物体呈现出特定的物态和形状。
(3)声源物体周期性振动所产生的能量,在介质空间的大量微观粒子中,通过粒子间的电磁相互作用不断向周围扩散传递。其运作模式可以类比于大型体育场馆中的人浪表演。
(4)声波在介质中传递的是声源振动的机械能。它能够持续影响附近介质中的微观粒子在平衡位置附近的运动能力,并通过粒子间的电磁相互作用把这种能力向周围更远的粒子传递。
(5)声音现象的本质(物理过程)是声源以声波的形式通过介质传递声能到听觉感受器。
5.Do:关于声音的实验、问题和应用
(1)“音乐”酒瓶
(2)“回声”与“共鸣”
(3)“千里传音”,渔民预测海啸台风。
(4)“次声波”与“超声波”
(5)“共振”,固有频率。张飞喝断长板桥
(6)“多普勒效应”
(7)“声悬浮”。声能灭火,声能清洗,声能加湿。
(8)“耳朵听音定位的秘密”(耳廓)
(9)超音速飞机【马赫角】计算
(10)高速公路声纳测速计算
(11)水里的鱼能听见钓鱼人的歌声吗?
(12)“埋瓮侦听”,“余音绕梁”,
“隔墙有耳”,“悬丝诊脉”。
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