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1、4.1声音的产生与传播探究目标1.知识与技能 知道声音是怎样产生的；知道声音传播需要介质声音在不同介质中传播的速度不同；知道声音反射及人耳是怎样听到声音的.2.过程与方法 通过“真空罩中的闹钟”实验，培养初步观察能力并掌握初步研究方法；通过回声现象学会运用物理知识解决实际问题.3.情感、态度与价值观 在活动中学会与他人合作及尊重他人的好习惯.探究指导物理宫殿1.声音的产生通过图中所所示的现象可以得出发生的物体都在振动，振动停止、发声也停止。在这里用到了“转换法”把微小的振动放大，即把鼓面的振动转化成纸屑的振动、音叉的振动转换成乒乓球的振动。2.声音的传播气体、液体和固体这些能够传播声音的物质叫
2、做介质（medium）.声音靠介质传播（如图4.2-1甲、乙）.图4.2-1说明 （1）真空不能传声，这是由于真空中没有物质粒子，因而振动无法在真空中产生声波.如图4.2-2所示；图4.2-2（2）固体、液体、气体传播声音是因为它们的物质粒子随着声源振动形成声波.如果物质粒子是紧紧靠拢的，传声的效果就好.【例1】 如图4.2-3所示，把正在发声的闹钟放在玻璃罩内，闹钟和罩的底座之间垫上柔软的泡沫塑料.逐渐抽出罩内的空气，你听到的闹钟声音会有什么变化？再让空气逐渐进入罩内，闹钟声音又怎样变化？闹钟和罩的底座之间为什么要垫上柔软的泡沫塑料？图4.2-3 真空罩中的闹钟思想与技巧 声音靠介质传播，抽
3、气前罩内有空气；可听见闹钟声，当不断抽出空气后，传声介质（空气）粒子变少，听起来声音就变小.若不垫上柔软布声音可通过底座（固体）传到外面，达不到理想的实验效果.答案 逐渐抽出罩内的空气，听到闹钟声逐渐变小；当空气逐渐进入罩内，听到闹钟声逐渐变大；垫上泡沫塑料是防止闹钟直接通过底座传到外面.3.声速声在每秒钟内传播的距离叫声速.声速跟介质的种类和温度有关.15时空气中的声速为340ms-1.声音在固体中的传播速度比在液体中快，在液体中的传播速度比在气体中快.【例 2】 假如声音在空气中的传播速度变为 0.1ms-1，会出现什么现象？请结合学过的知识，再加上你丰富的想像，写出三个合理的场景.思路与
4、技巧 声音在空气中传播速度是340ms-1，若变为 0.1ms-1，其大小为原来的，这样慢的速度，会使生活中许多与声音传播的有关现象发生变化.如在教室里听课，老师的讲话后排同学可能要1.5min才能听见.这是一开放性问题，任何可能的猜想都有道理.答案 （1）在公路上，汽车鸣笛要很长时间才能听见，易发生交通事故（2）在野外，发现紧急情况进行呼救，声音不易被人发觉（3）击鼓后，要很长时间才听得见.如图4.2-4.图4.2-44.人耳的构造人耳是由耳廓、外耳道、鼓膜、前庭、耳蜗及听觉神经构成，如图4.2-5所示.图4.2-5 人耳结构5.人耳是怎样听到声音的外界传来的声波引起鼓膜振动，这就像鼓槌击鼓
5、使鼓皮振动一样.鼓膜振动通过前庭及其他组织传到听觉神经，听觉神经信号传给大脑产生听觉.其过程如下：【例3】 试根据人耳的结构，简述人的听觉丧失的主要原因有哪些？思路与技巧 人耳由鼓膜、前庭及耳蜗组成，声音以声波形式通过鼓膜传到听觉神经，任何一个部分出现障碍都会丧失听觉.答案 （1）鼓膜损坏或破裂、穿孔导致失聪（就像击一面破鼓一样）（2）脑部损伤导致前庭及其组织间失去连接，声波不能传到耳蜗（3）身体老化而失聪，随着人年龄的增大，人耳蜗中听觉细胞觉察信号的功能变差.6.骨传导声音通过头骨、颌骨传到听觉神经，引起听觉的传声方式叫骨传导.音乐家贝多芬晚年失聪后还能继续谱写出伟大的作品来，就是用牙齿咬住
6、一根木棍的一端，将另一端顶在钢琴弦上，当他弹出一个音阶时，声音通过木棍、牙齿和颅骨直接传到他的内耳（耳蜗）.【例4】 让老师用录音机录一小段自己的讲话或歌声，然后再播放出来，如图4.2-6所示.你听起来像不像自己的声音，为什么？同学们听起来像不像你的声音？图 4.2-6思路与技巧 当我们唱歌或说话的时候，我们是从两个途径听到自己的声音：一个途径是声音通过空气传到耳膜，引起听觉的；而另一个途径，则是声音直接从口腔内由头骨传到内耳，引起听觉的.然而，当别人听到我们说话声或歌声时，就只有从空气中传去的声音，而听不到从头骨传到内耳的声音.我们听到录音机放出来的声音，就像听到别人的声音，缺少了头骨传声的
7、那部分.所以，乍听之下，便会觉得不像自己的声音.而别人录音机收录的声音却很逼真.答案 听起来不像自己的声音.这是因为自己听自己讲话时，声音一方面从空气传到耳朵，另一方面通过头骨传到内耳，而录音机放出来自己的声音，只是放的从空气中传过去的那一部分，这和直接听自己讲话声传播途径是一样.因而同学听起来像自己的声音.7.立体声（双耳效应）人靠两只耳朵来判断发声物体的方位，从而对周围的声音世界有了立体的感觉.说明 声源到两只耳朵的距离一般不同，因而声音传到两只耳朵的时刻、强弱及步调不同，从而辨别声源位置的现象.如图4.2-7所示，若声源在人耳的左边，一方面，左耳距声源近先听到，右耳距声源远，后听到，声音
8、到达左右耳时间的不同，便形成了方向感，另一方面，由于人头部对声音的掩蔽作用，左耳听到的声音比右耳强一些.总之，声音传到两只耳朵的时刻、强弱及其他特征都不同，这就是双耳效应.图4.2-7 声源到达左、右耳的差别8.回声声波在传播过程中遇到障碍物会反射回来的现象.如图4.2-8.图4.2-8说明 （1）声波在传播中遇到障碍物会发生以下情况：一部分声波在障碍物表面反射；另一部分声波有可能进入障碍物，被该物体吸收甚至穿过障碍物，我们能隔墙听到相邻房间中的声音就是这种情况；（2）不同的障碍物对声波的反射和吸收能力不同，通常，坚硬光滑的表面反射声波的能力强，松软多孔的表面吸收声波的能力强；（3）当两个声音
9、传到入耳时间大于0.1s时，人耳就能分辨这两个声音.若小于0.1s则原声力强（如图4.2-9所示）.图4.2-9【例5】 一列火车以38ms的速度前进，在距某一隧道口600m处鸣笛，问当列车司机听到回声时，火车头距隧道口多远？思路与技巧 解本题时要考虑：火车前进方向有驶向隧道口和驶离隧道口两种情况，如图4.2-10.图4.2-10火车由AB所用时间t1与声波由AOB所用时间t2相等（都为t）.然后由距离关系可列方程求解.答案 当火车驶向隧道时如图甲设经t后听到回声火车通过距离SABv车t声波通过的距离SAOB=v声tSAB+SAO2sv车t+v声t2s解得 t=s=3.2s火车通过距离 Sv火
10、t=383.2m121.6m火车头离山洞 SBO（600-121.6）m478.4m当火车驶离隧道时，如图乙，设经t秒听到回声SAB+SAOB2（S+SAB）v车t+v声t2（Sv车t） t=4s.SAB=v声t3404m=1360m火车头离山洞 SOBSAB+S1960m.探究体验探究问题 怎样测出声音在空气中的传播速度？探究器材 卷尺、小铜锣、小槌、秒表、温度计进行实验和收集证据在室外选择一块空地（如运动场）上量出一段约 150300 m的直线距离；如图4.2-11所示，你站在直线的一端，让你的同学携带小铜锣站在直线的另一端；让你的同学敲击小铜锣，当你看见他敲击小铜锣时按下秒表开始计时，当
11、你听到铜锣声时立即停止计时；重复以上步骤几次；将测得的实验数据记录在下列表格中： 声音传播的距离/m次序声音传播的时间/s声音传播的速度/ms-1声音在空气中传播速度的平均值/ms-1123图4.2-11探究评析 测量时按下秒表时刻对结果影响较大，注意眼疾手快，眼、耳、手并用.直线距离不能，这样声音传播时间短，记录时间误差大.【例6】 图4.2-12是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，面对迎面驶来的汽车，测速仪发出超声波脉冲信号，随后接收由汽车反射回来的信号.根据发出和接收到的信号间的时间差，测出汽车的运动速度.图4.2-12乙中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2是p1、
12、p2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔t1.0s，超声波在空气中传播的速度是v340ms，若汽车是匀速行驶的，根据图乙分析：（1）从测速仪发出第一个超声波脉冲信号到接收到这个脉冲信号的反射信号共经过多长时间？（2）汽车在接收到p1、p2两个信号的反射信号的时间内前进的距离是多少？（3）汽车行驶的速度是多大？图 4.2-12思路与技巧 (1)由题设条件1s，其间共 30格，每小格表示s；（2）由图乙和12s=0.4s，9s=0.3s，说明汽车是由右向左运动，即由AB运动，如图丙则声波在AB间传播所用时间为tAB=（-）=0.05s.sAB=3400.05=17m.如
13、图4.2-13所示图4.2-13（3）如图4.2-14，发出p1信号后在A与汽车相遇，对应时刻为第一次相遇时刻A，发出p2信号后在B处与汽车相遇，对应时刻为第二次相遇时刻B，显然t=28s=0.93s，故汽车速度为v=18.3m/s. 图4.2-14答案 （l）0.4s （2）17m （3）18.3m/s.聊天室话题：三音石上为什么能听到三次回声？胖胖：我去过天坛公园，在回音壁的圆心处有一铺在地上的石块，站在它上面拍手或喊一声，可以听到三次回声，这是怎么回事？老师：天坛回音壁高6m，直径65m.当人站在回音壁中心（三音石处）拍手时，声波同时到达圆形墙面又同时垂直反射会聚到圆心处.第一次回声：声
14、音从中心O到达墙面A第一次反射到中心处，声音通过路程为两个半径（OA+AO）即射向墙面又反射到圆心：tOAO=0.2s.第二次回声：声波到达O经墙面B第二次被墙面反射，到达圆心O，从听到第一次回声到听到第二次回声所用时间tOBO0.2s，同理听到第三次回声：从听到第二次到听到第三次所用时间为tOAO=0.2 s.胖胖：都是0.2s，是以什么为记时起点？老师：是以听到回声为记时起点.即在三青石击掌后，过0.2s听到第一次回声；再过0.2s听到第二次回声；再过0.2s听到第三次回声.图4.2-15 三音石的回声现象乐乐：若站在天坛回音壁第一块石板和第二块石板上能听到三次回音吗？老师：听不到，只听到
15、一次回声和二次回声.快乐套餐1.古代士兵为了及时发现敌人的骑兵，常把耳朵贴在地面上听，下列说法正确的是（ ）A.马蹄踏在地面上时，地面发声较轻B.马蹄声不能沿地面传播C.马蹄声不能沿空气传播D.大地传声速度比空气传声速度快2.如图4.2-16所示，将一只闹钟放在密闭的玻璃罩内，接通电路，可清楚地听到铃声，用抽气机逐渐抽去玻璃罩内的空气，将会发生（ ）图4.2-16A.听到的声音越来越响B.听到的声音越来越轻C.听到的声音保持不变D.电铃逐渐停止振动3.（四川省中考题）钓鱼时不能大声喧哗，因为鱼听到人声就会被吓走，这说明（ ）A.只有空气能传播声音B.空气和水都能传播声音C.声音在水中的速度比在空气中的速度小D.声音从空气传入水中，音调发生了变化4.（南京市中考题）下表列出了相同条件下不同物质的密度及声音在其中传播的速
