第4讲 声音的三要素

 
突破点1频率与音调的关系
例题1【4☆】音乐会上各种乐器为我们奏出了美妙的音乐．回来之后，小超和小菲都知道了乐器改变发出声音音调的方法，可是，究竟是什么因素造成了它们发出声音的音调发生了改变？

请你就图中老师提出的问题做一个猜测．
_____________________________．
小超的做法是：首先拿一把吉他，观察吉他上的各琴弦有什么不同．他发现各琴弦的粗细不同，当他拨动粗细不同的琴弦后，发现声音的音调不同．然后，他又转动吉他上的旋钮以拧紧或放松琴弦，结果，他发现同一根琴弦发出声音的音调也不同．最后，小超又用手指按在同一根琴弦上的不同位置，以改变弦振动部分的长短，结果，他发现吉他发出声音的音调又改变了．
分析与论证：弦乐器的音调高低与弦的_______、_____和___________________有关．
小菲的做法是：找音乐老师借了一支笛子，经过反复实验后，她发现笛子是靠管内空气柱的振动发声的，当用手指按住笛子上不同位置的孔，就能改变管内空气柱的长度，从而改变发出声音的音调．请你也动手进行实验探究，然后回答：
（ l ）在弦的粗细、松紧相同时，弦越____，音调越高；在弦的粗细、长短相同时，弦越_____，音调越高；在弦的松紧、长短相同时，弦越______，音调越高．
（ 2 ）在吹响笛子时，其管内空气柱的长度越长，它发出声音的音调就越______（选填“高”或“低”）．
解析：根据小超的做法可得：拨动粗细不同的琴弦后，发现声音的音调不同，说明音调高低与弦的粗细有关；转动吉他上的旋钮以拧紧或放松琴弦，发现同一根琴弦发出声音的音调也不同，说明音调高低与弦的松紧有关；用手指按在同一根琴弦上的不同位置，改变弦振动部分的长短，发现吉他发出声音的音调改变了，说明音调高低与弦的长短有关．根据小菲的做法可得：用手指按住笛子上不同位置的孔，改变管内空气柱的长度，改变发出声音的音调，说明笛子的音调高低与空气柱的长度有关．可以根据两个同学的做法，针对音调和频率的关系进行提问．
答案：弦乐器的音调高低与弦的粗细、松紧和长短有关．
粗细，松紧，长短（1）短，紧，细．（2）低．
点拨：本题考察学生对物体振动频率对音调影响的掌握情况, 不同乐器发声时，是由于不同物体振动产生．声音音调与频率有关，振动的频率小，音调低；振动的频率大，音调高．

突破点2  声源远近与音调的关系 

例题2【4☆】阅读材料，回答问题． 

你知道什么是多普勒效应吗？你若仔细听警车高速驶过时警笛的鸣叫声，就会发现一个有趣的现象：当警车向你驶来的时候，警笛的音调变高；当警车离开你向远处驶去时，音调在降低，但若你是坐在警车上，所听到的警笛声的音调却始终一样，也就是说实际上警笛的频率并没有改变，只是当听者和声源之间发生相对运动时，听者感觉到频率的改变，这种现象称为普勒效应．根据以上知识，我知道：当有人站在火车轨道旁，一列正在鸣笛的高速火车离他而去，则他听到鸣笛声的音调将怎样变化？ 

解析：根据材料得知，当物体振动频率不变时，距离声源越远，声音的音调越低，距离声源越近，声音的音调越高．当有人站在火车轨道旁，一列正在鸣笛的高速火车离他而去，距离越来越远，人感知的音调逐渐变低． 

答案：人感知的音调逐渐变低．
点拨：有些知识没有出现在课本上而是出现在阅读材料中，仔细阅读材料，从材料中找出解答问题的根据。

突破点3  响度与振幅的关系 

例题3【4☆】小明要探究声音的响度和振幅是否有关． 

实验器材：音叉，橡皮槌，铁架台，硬泡沫塑料小球，细线等． 

操作步骤： 

（1）用细线拴住硬泡沫塑料小球，悬挂在铁架台上； 

（2）用橡皮槌轻轻敲击音叉使它振动后，可以听到较______的声音．让音叉一臂的外侧靠近并接触小球（如图），可以看到小球被音叉弹开一个较小的角度． 

（3）以橡皮槌用力敲击音叉，可以听到较______的声音，且让音叉一臂的外侧接触小球．可看到小球被音叉弹开一个较大的角度． 

结论：当声源振动的_______比较大时，______较大；反之，则________较小． 

解析：响度跟物体的振幅有关，振幅越大，响度越大．小球弹起的角度小说明音叉振幅小，响度小，听到的声音小；小球弹起的角度大说明音叉振幅大，响度大，听到的声音大．
答案：小；大；振幅；响度；响度．

点拨：（1）掌握声音的三个特性：音调、响度、音色．掌握三个特性的影响因素．（2）掌握如何利用控制变量法和转换法研究响度大小的影响因素。 

突破点4  声学中的波形问题 

例题4【4☆】当声音的音调或响度改变时，示波器上所显示的波形也会改变．如图给出了相同时间内两个不同音调或响度的发声体振动的波形．其中_______波形的音调高，_________波形的响度大．

解析：如图，（1）相同时间内，A振动2.5次，B经过1次，A比B振动的快，A的音调高．
（2）A比B偏离原位置大，A的振幅大，A的响度大．
答案：A；A．
点拨：掌握声音的三个特征：音调、响度、音色．音调跟频率有关；响度跟振幅有关；音色跟材料和结构有关。
创新能力挑战
1.【4☆】如图a所示，伍实同学用示波器、钢锯条和台钳研究声音的响度.他将钢锯条的下端夹紧在台钳上，上端用手扳动一下，使钢锯条振动发声.实验中，他进行了两次实验，第一次锯条发出的声音响，第二次锯条发出的声音轻，他同时观察到示波器上显示的波形幅度分别如图b、c所示，则他得出的实验结论是：_____________________________.

2、【5☆】面是小明的一则日记：
10月15日 星期三 晴
叮铃铃，叮铃铃，清脆的铃声打破了校园的宁静，放学了．我背着书包走在回家的大街上．街上人来人往，喧闹非凡，叫卖声、车铃声、汽笛声仿佛汇成一曲美妙的交响乐．回到家里，放下书包，躺在软软的沙发上，觉得上了一天的课有些疲劳．当我打开录音机欣赏那优美的轻音乐时，全身的每一个毛孔别提有多舒服了．“小明，把录音机关掉!”这是爸爸的声音，他在书房里看书，我的心里不解，心也凉了半截…
（1）针对日记，请提出两个与声音现象有关的问题，并回答自己提出的问题．
问题1：_________________________________．
解答： _________________________________．
问题2：_________________________________．
解答：___________________________________．
（2）小明的爸爸不允许小明欣赏轻音乐的原因是什么？
（3）你能帮助小明想想办法解决这个问题，让他们都能两全其美吗？
3、【4☆】请阅读下面一段短文后，认真思考并回答有关问题．
学习声音之后，小李等同学提出这样一个问题：二胡、琵琶等弦乐器为什么能演奏出不同音调？在认真观察弦乐器之后，他们提出了这样几种猜想：①弦乐器的音调跟弦的长短有关；②弦乐器的音调跟弦的松紧有关；③弦乐器的音调跟弦的粗细有关．

为了研究猜想①是否正确，小李等同学进行了如下实验：
如图所示，将一根胡琴弦的一端绕结在桌子的腿上，另一端绕过桌边的小滑轮，挂上几个砝码，使它在桌面上拉紧，并用A、B两个三角形柱状小木块将弦支起．用一把塑料尺弹拨弦的中部，就可以听见弦发出的声音．然后在其他条件不变的情况下，改变A、B间的距离进行了多次实验，发现A、B间的距离越长，音调越低．
小李他们通过分析归纳，总结得出弦乐器的音调跟弦长短之间的关系，
（1）小李通过上述实验得出的结论是：同一根弦，松紧相同时，弦越长音调越_______．
（2）小李实验过程中，要在其他条件不变的前提下，改变A、B之间的距离．所运用的一种研究方法是_____．
（3）小提琴演员演奏时，手指要在弦上不停地移动，这样做可以改变_______．