1、本文由【中文word文檔庫(kù)】 搜集整理。中文word文檔庫(kù)免費(fèi)提供海量教學(xué)資料、行業(yè)資料、范文模板、應(yīng)用文書、考試學(xué)習(xí)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等word文檔第一章 聲現(xiàn)象（全章概述和課時(shí)建議） (一)全章概述 這一章主要是通過(guò)對(duì)生活、生產(chǎn)中豐富多彩的聲現(xiàn)象的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解：聲音是怎樣產(chǎn)生和傳播的?聲音有哪些特性?以及人們是怎樣利用和控制聲音的。 通過(guò)這一章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該使學(xué)生了解振動(dòng)使物體發(fā)聲，聲音的傳播需要介質(zhì)，聲是一種波，頻率越高，音調(diào)越高；振幅越大，響度越大；實(shí)際中既要合理地利用聲音，同時(shí)也要有效地控制噪聲。 這一章特別注意使學(xué)生了解聲音在生活(12、17、18、24、25等頁(yè))、生產(chǎn)(13、27等頁(yè)

2、)和社會(huì)(25、26、29頁(yè))等方面的應(yīng)用和對(duì)人類生活的影響，教學(xué)中應(yīng)注意結(jié)合本地的實(shí)際情況，加強(qiáng)與實(shí)際的聯(lián)系，使學(xué)生獲得更多的實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)科學(xué)的樂(lè)趣。 這一章的教學(xué)，很多處可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)和探究進(jìn)行，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)他們的觀察能力、初步的探究物理規(guī)律的能力，以及應(yīng)用物理規(guī)律解釋簡(jiǎn)單現(xiàn)象的能力等。 (二)課時(shí)建議第一章 聲現(xiàn)象（全章概述和課時(shí)建議）(一)全章概述這一章主要是通過(guò)對(duì)生活、生產(chǎn)中豐富多彩的聲現(xiàn)象的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解：聲音是怎樣產(chǎn)生和傳播的?聲音有哪些特性?以及人們是怎樣利用和控制聲音的。 通過(guò)這一章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該使學(xué)生了解振動(dòng)使物體發(fā)聲，聲音的傳播需要介質(zhì)，聲是一種波

3、，頻率越高，音調(diào)越高；振幅越大，響度越大；實(shí)際中既要合理地利用聲音，同時(shí)也要有效地控制噪聲。 這一章特別注意使學(xué)生了解聲音在生活(12、17、18、24、25等頁(yè))、生產(chǎn)(13、27等頁(yè))和社會(huì)(25、26、29頁(yè))等方面的應(yīng)用和對(duì)人類生活的影響，教學(xué)中應(yīng)注意結(jié)合本地的實(shí)際情況，加強(qiáng)與實(shí)際的聯(lián)系，使學(xué)生獲得更多的實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)科學(xué)的樂(lè)趣。 這一章的教學(xué)，很多處可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)和探究進(jìn)行，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)他們的觀察能力、初步的探究物理規(guī)律的能力，以及應(yīng)用物理規(guī)律解釋簡(jiǎn)單現(xiàn)象的能力等。 (二)課時(shí)建議本章共分五節(jié)，建議6課時(shí)。 第一節(jié)聲音的產(chǎn)生與傳播1課時(shí) 第二節(jié)我們?cè)鯓勇牭铰曇?

4、課時(shí) 第三節(jié)聲音的特性1課時(shí) 第四節(jié)噪聲的危害和控制1課時(shí) 第五節(jié)聲的利用1課時(shí) 復(fù)習(xí)和總結(jié)1課時(shí) 說(shuō)明與建議章首圖及配文 本章的章首圖是大象，并給這幅圖配了文字。這樣安排主要是為了引起學(xué)生的興趣。雖然大象的圖片不像其他一些圖(如編鐘、鑼鼓)更具有明顯的聲特征，但是由于立意比較新鮮、奇特，有意想不到的效果，對(duì)激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探究的欲望可能會(huì)有較好的作用。 對(duì)章首圖文字中的問(wèn)題，本書在第20頁(yè)交待了“大象可以用我們?nèi)祟惵牪坏降穆曇暨M(jìn)行交流”的問(wèn)題。 此書各章前的章首圖及與之相配的文字主要是為了引起學(xué)生的興趣而編寫的，注意了與其他學(xué)科間的滲透。這部分內(nèi)容對(duì)學(xué)生沒有具體的教學(xué)要求，有些詞語(yǔ)個(gè)別學(xué)

5、生不懂也無(wú)關(guān)緊要。 本章內(nèi)容的引入可以從不同的角度、不同的方面來(lái)設(shè)計(jì)，不一定拘泥于課本。如果想從課本介紹的“大象是如何進(jìn)行交流的?”角度引入，可以按下面的方式進(jìn)行教學(xué)。 學(xué)生看過(guò)課本第10頁(yè)大象的圖后，可讓學(xué)生思考、討論如下的問(wèn)題： 關(guān)于大象你了解多少?(大小、種類、生活習(xí)性等) 你認(rèn)為大象之間如何進(jìn)行交流?(多數(shù)學(xué)生可能只能說(shuō)出大象用聲音交流，而提不出次聲的問(wèn)題。如果學(xué)生提出大象可以用皮膚接觸進(jìn)行交流也是對(duì)的。) 讓學(xué)生閱讀課本第11頁(yè)的文字，然后讓學(xué)生討論、猜測(cè)“大象可以用人類聽不到的聲音進(jìn)行交流”中的“聲音”指的是什么聲?還可提出如下的問(wèn)題讓學(xué)生思考、討論： 你知道還有哪些動(dòng)物能產(chǎn)生人類

6、聽不到的聲嗎? 你知道哪些動(dòng)物能聽到人類聽不到的聲嗎?然后告訴學(xué)生，這些問(wèn)題學(xué)過(guò)這一章后就都可以解決了。 閱讀指導(dǎo) “閱讀指導(dǎo)”可讓學(xué)生在學(xué)習(xí)之前，對(duì)這一章有個(gè)概括的了解，也可以在學(xué)過(guò)這一章之后讓學(xué)生以此為綱自己總結(jié)這一章所學(xué)的主要內(nèi)容。 第一章 聲現(xiàn)象（一、聲音的產(chǎn)生和傳播）目 標(biāo)1、知識(shí)與技能 通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)初步認(rèn)識(shí)聲音產(chǎn)生和傳播的條件。 知道聲音是由物體振動(dòng)發(fā)生的。 知道聲音傳播需要介質(zhì)，聲音在不同介質(zhì)中傳播的速度不同。 2、過(guò)程與方法 通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)的方法探究聲音是如何產(chǎn)生的?聲音是如何傳播的? 通過(guò)學(xué)習(xí)活動(dòng)，鍛煉學(xué)生初步的觀察能力和初步的研究問(wèn)題的方法。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)

7、教師、學(xué)生雙邊的教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)科學(xué)的求知欲望，使學(xué)生樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理。 注意在活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生善于與其他同學(xué)合作的意識(shí)。說(shuō)明與建議聲的產(chǎn)生 聲現(xiàn)象豐富多彩，教材通過(guò)圖111中的四幅圖，從不同的方面給出了聲音產(chǎn)生的情況，意在給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)情景，使學(xué)生可以就這幾幅圖或圖以外其他物體發(fā)聲的情況，談?wù)勎矬w發(fā)聲時(shí)都要振動(dòng)的共同特征。 教學(xué)中最好是組織學(xué)生互相討論、交流。 課本圖111中左上圖人是通過(guò)聲帶的振動(dòng)發(fā)聲的，右上圖主要是水撞擊石頭，引起空氣的振動(dòng)發(fā)出聲音，右下圖青蛙是通過(guò)氣囊的振動(dòng)發(fā)聲的，左下圖主要是工件和砂輪相互磨擦，引起工件和砂輪的振動(dòng)發(fā)出聲音。 探究

8、 聲是怎樣產(chǎn)生的? 在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生動(dòng)手做一些活動(dòng)(如尺子振動(dòng)發(fā)聲、聲帶振動(dòng)發(fā)聲、擊打紙片發(fā)聲等)，來(lái)進(jìn)一步探究物體發(fā)聲時(shí)的共同特征?；顒?dòng)中應(yīng)盡可能地發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，最好讓學(xué)生自己想出做什么樣的活動(dòng)，并觀察物體是怎樣發(fā)聲的。 也可以將學(xué)生間的討論與探究聲音是怎樣產(chǎn)生的活動(dòng)結(jié)合在一起展開教學(xué)，讓學(xué)生邊活動(dòng)、邊探討，最后歸納出“聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的”結(jié)論。 想想議議 “想想議議”這個(gè)欄目中，應(yīng)該盡量讓學(xué)生互相交流。這里，如果學(xué)生能夠說(shuō)一些新奇的關(guān)于發(fā)聲的現(xiàn)象，不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，而且也是鍛煉學(xué)生交流能力的機(jī)會(huì)。 若學(xué)生之間的討論調(diào)動(dòng)不起來(lái)，教師也可提些有趣的發(fā)聲問(wèn)題讓學(xué)生討論。

9、例如“笑樹是怎么發(fā)出笑聲的?”(果實(shí)的外殼上面有許多小孔，經(jīng)風(fēng)一吹，殼里的籽撞擊殼壁發(fā)出聲音)“長(zhǎng)頸鹿為什么總是那么安靜?”(長(zhǎng)頸鹿沒有發(fā)聲器官) 課本圖112中的蟬是通過(guò)腹部的發(fā)聲器官來(lái)發(fā)聲的。 只有雄蟬才會(huì)鳴叫，因?yàn)樾巯s腹部有發(fā)音器，而雌蟬則沒有發(fā)音器，在腹部只有接收聲音的器官。 圖11為雄蟬腹部發(fā)聲器官的結(jié)構(gòu)圖。雄蟬腹部下方有一層薄薄的發(fā)音膜，當(dāng)發(fā)音肌收縮時(shí)，引起發(fā)音膜振動(dòng)，這些振動(dòng)通過(guò)共鳴室的放圖11雄蟬腹部發(fā)聲器官的結(jié)構(gòu)大，最后發(fā)出非常響亮的聲音來(lái)。 課本圖113是早期的“粗紋”唱片的表面放大圖，它記錄的振動(dòng)是橫向的，唱片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，唱針左右擺動(dòng)?，F(xiàn)在還有一些唱機(jī)可以使用機(jī)械唱片，但是多

10、數(shù)機(jī)械唱片都是“密紋”的，唱片上記錄的振動(dòng)是縱向的，唱機(jī)工作時(shí)，唱針上下振動(dòng)。 聲音的傳播 教學(xué)中應(yīng)使學(xué)生體會(huì)到，要想使聲音從發(fā)聲地傳播出去，必須要有傳播的載體介質(zhì)。教材對(duì)固、氣、液三態(tài)物質(zhì)傳聲的教學(xué)安排是，重點(diǎn)讓學(xué)生自己探究固體傳聲，教師演示氣體傳聲，學(xué)生設(shè)計(jì)液體傳聲。這樣安排是因?yàn)楣腆w傳聲實(shí)驗(yàn)易做，氣體傳聲實(shí)驗(yàn)條件要求高。 固體傳聲的實(shí)驗(yàn)比較好做，關(guān)鍵是讓學(xué)生領(lǐng)悟到聲音可以在固體中傳播，聲音傳播需要介質(zhì)。 探究 用課桌做實(shí)驗(yàn)的目的是器材易得，不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。 這一章的“探究”相對(duì)后面的幾章而言比較容易，教學(xué)中應(yīng)注意讓學(xué)生體會(huì)探究問(wèn)題的一般方法。 演示 空氣是傳播聲音的一種重要介質(zhì)，容易被人們

11、忽視，所以教學(xué)中要做好空氣傳聲的實(shí)驗(yàn)。學(xué)校如果有課本圖114所示的真空罩實(shí)驗(yàn)儀，把響鈴的鬧鐘放在罩外和放在漸漸被抽空的真空罩內(nèi)，聽起來(lái)音樂(lè)聲的強(qiáng)弱有著明顯的不同，因而學(xué)生很容易理解“空氣是傳播聲音的一種重要介質(zhì)，真空不能傳播聲音”。如果鬧鐘的鈴聲不強(qiáng)或響的時(shí)間不夠長(zhǎng)，可換用小收音機(jī)或電鈴。 如果學(xué)校沒有真空罩實(shí)驗(yàn)儀，也可讓學(xué)生自己做如圖12所示的實(shí)驗(yàn)，來(lái)體驗(yàn)真空不能傳播聲音。實(shí)驗(yàn)做法如下： 圖12真空不能傳聲把小鈴鐺拴在線上，線的上端穿出橡皮塞(如圖12甲所示)。照?qǐng)D乙那樣，把橡皮塞塞到燒瓶上，然后搖動(dòng)燒瓶，聽小鈴鐺此時(shí)的響聲。 取下橡皮塞，向燒瓶中倒少許水，給燒瓶加熱，使燒瓶中水沸騰，大量水

12、蒸氣涌出后，停止加熱，并迅速照?qǐng)D乙那樣塞緊橡皮塞。冷卻一會(huì)兒，待燒瓶中水蒸氣大部分凝結(jié)，瓶中氣體稀薄時(shí)再搖動(dòng)燒瓶，聽小鈴鐺此時(shí)的響聲。比較兩次鈴鐺響聲的強(qiáng)弱，可以明顯地感到氣體稀薄時(shí)響聲弱。由此可推得，真空不傳聲。 課本圖116重在讓學(xué)生理解聲音也是一種波。波是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)非常重要的一種形式，應(yīng)讓學(xué)生了解。這里將聲波與水波做類比，便于學(xué)生理解，同時(shí)也為后面用示波器顯示聲波的波形打下了基礎(chǔ)。 想想議議 對(duì)于學(xué)生設(shè)計(jì)液體傳聲的實(shí)驗(yàn)要求不可過(guò)高，重點(diǎn)應(yīng)放在學(xué)生相互討論和實(shí)驗(yàn)方案的提出上。 液體傳聲的實(shí)驗(yàn)可以將一振源(機(jī)械表、電鈴等)放在塑料袋里，然后把塑料袋密封后放在水里，看看水是否傳聲。 聲速 自然界

13、中的許多現(xiàn)象可以說(shuō)明聲音的傳播需要時(shí)間，例如回聲、雷電等。田徑比賽時(shí)，在遠(yuǎn)處先看到發(fā)令槍的煙霧，后聽到槍的聲音，也是很好的例子。 關(guān)于速度的概念，盡管本書是放在后面講，但是學(xué)生在小學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)中就已學(xué)過(guò)這一概念，因此一般性地使用速度這一概念是可行的。這一觀點(diǎn)和處理方法本書在后面還將用到，例如能量的概念也是直接使用的。 物體的彈性好，聲音在其中傳播的速度就快。一般來(lái)說(shuō)，在固、液、氣三種物態(tài)中，固體的彈性最好，氣體的最差，因此聲音在固體中傳播得最快，在氣體中傳播得最慢。 小數(shù)據(jù)中，銅、鋁和鐵后面都標(biāo)有(棒)的字樣，這是因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)金屬有兩種聲速，一種是在有限棒中傳播的速度，一種是在無(wú)限大金屬中傳播

14、的速度。銅(棒)、鋁(棒)和鐵(棒)后面的聲速值給出的就是聲音在有限棒內(nèi)傳播速度的大小。 想想做做 對(duì)“想想做做”中說(shuō)的“每組想出一個(gè)測(cè)量聲速的方法”，不要誤解為每組的方法必須是不同的。其實(shí)初中階段學(xué)生也只能想出類似測(cè)量發(fā)令槍的發(fā)令地點(diǎn)到觀測(cè)地點(diǎn)的距離，以及看到發(fā)令槍發(fā)令時(shí)的煙霧到聽到槍聲的時(shí)間的方法來(lái)測(cè)量聲速。當(dāng)然如果學(xué)生想出類似用鐵錘擊打鋼板、鐵片等，然后測(cè)量鐵錘落下和聽到鐵錘擊打鋼板的聲音的時(shí)間，再測(cè)量擊打點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離的方法來(lái)測(cè)聲速也應(yīng)該給予鼓勵(lì)。 動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理 1、學(xué)生想出的辦法只要能說(shuō)明桌子是振動(dòng)的就可以。比如在桌子上固定一個(gè)彈性較好的細(xì)棍，當(dāng)用手敲桌子時(shí)，就可以看到細(xì)棍振動(dòng)，

15、可以說(shuō)明桌子是振動(dòng)的。 2、此題是一個(gè)開放性的問(wèn)題。首先在實(shí)際中聲音是不可能從北京傳播到上海的，這里題目的設(shè)問(wèn)，只是一種假設(shè)。另外聲速、北京到上海的距離、火車的速度、大型噴氣式客機(jī)的飛行速度等數(shù)據(jù)，都沒有直接告訴學(xué)生，需要學(xué)生自己查找數(shù)據(jù)。實(shí)際上，由于這種計(jì)算不必太精確(也不可能太精確)，根據(jù)查找到的數(shù)據(jù)，或者自己知道大致的數(shù)值，最后估算即可。 如果學(xué)生對(duì)火車和飛機(jī)從北京到上海的時(shí)間是直接查到或自己知道的，也是允許的。有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 北京到上海的鐵路線距離約為1500km(實(shí)為1463km) 北京到上海的航線距離約為1200km K14(北京上海）快車平均每小時(shí)運(yùn)行105km 737客機(jī)平均每

16、小時(shí)行駛約600km 3、會(huì)聽到兩次敲打的聲音，一次是從鐵管中傳來(lái)的，一次是從空氣中傳來(lái)的。 第一章 聲現(xiàn)象（二、我們?cè)鯓勇牭铰曇簦┠?標(biāo)1、知識(shí)與技能 了解人類聽到聲音的過(guò)程。 知道骨導(dǎo)的原理 了解雙耳效應(yīng)及其應(yīng)用。 2、過(guò)程與方法 通過(guò)實(shí)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，體驗(yàn)人是如何聽到聲音的。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 學(xué)會(huì)關(guān)心他人，特別是關(guān)心殘疾人。 說(shuō)明與建議學(xué)過(guò)聲音的產(chǎn)生與傳播之后，學(xué)習(xí)我們自己是如何聽到聲音的，非常必要。體現(xiàn)了物理是“生活中的物理”，是“身邊的物理”的思想。 人耳的構(gòu)造 學(xué)生在初中一年級(jí)下學(xué)期的生物課上，已經(jīng)從生理學(xué)的角度學(xué)習(xí)了人耳的結(jié)構(gòu)。物理課中要充分利用學(xué)生已有的知識(shí)，重點(diǎn)學(xué)習(xí)聲音

17、傳播的“物理過(guò)程”。 一般來(lái)說(shuō)，耳聾分兩類。一類是神經(jīng)性的，是由于聽覺神經(jīng)損壞而引起的；一類是非神經(jīng)性的，是聲音的傳導(dǎo)發(fā)生了障礙(如耳膜損壞)而引起的。前者不易治愈，后者比較容易治療。 人耳的構(gòu)造非常奇妙，其中有非常典型的物理原理的利用。例如與耳膜相連的聽小骨就是利用杠桿的原理來(lái)放大聲音的。 想想做做 這個(gè)實(shí)驗(yàn)最好兩個(gè)學(xué)生一組，輪換聽音叉的聲音。如果音叉數(shù)量有限，也可用少數(shù)的音叉輪流做此實(shí)驗(yàn)，盡可能讓所有的學(xué)生都能親自感知這個(gè)實(shí)驗(yàn)。 骨傳聲的實(shí)驗(yàn)，把發(fā)聲的音叉放在牙齒上體驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的效果最好。其他的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，由于音叉不直接跟骨頭相接觸，所以“聽”到的聲音較弱。 科學(xué)世界 雙耳效應(yīng)對(duì)于理解立體聲有

18、很好的作用。這部分內(nèi)容可讓學(xué)生自己查找資料，然后開個(gè)小研討會(huì)，說(shuō)說(shuō)雙聲道和多聲道是怎么回事，實(shí)際中是如何實(shí)現(xiàn)的。 兩只耳朵可以分辨聲源的方向主要有三方面的原因。一是對(duì)同一聲音，兩只耳朵感受到的強(qiáng)度的不同。假如聲源在右方，則右耳聽到的聲音就比左耳強(qiáng)。這種響度的差別，在實(shí)踐中就形成了辨別方向的感覺。這時(shí)，我們會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)頭顱，直到兩耳聽到同樣的響度為止，此時(shí)聲源便處在我們的正前方或正后方。二是對(duì)同一聲音，兩只耳朵感受到的時(shí)間有先后。假如聲源在右方，右耳比左耳離聲源近，聲音傳來(lái)，右耳先聽到，左耳后聽到。這個(gè)聲音到達(dá)右耳和左耳的時(shí)間差別，同樣在實(shí)踐中形成了聲源方向的感覺。時(shí)間差別越大，越易辨別，感覺越準(zhǔn)確。

19、在這一點(diǎn)上，大象比人更有利，因?yàn)樗膬芍欢溟g的距離比人的大得多。三是對(duì)同一聲音，兩只耳朵感受到的振動(dòng)的步調(diào)有差別。由于聲音傳到兩耳有時(shí)間差別，因而兩耳感受到的振動(dòng)的步調(diào)也就不同，這樣就會(huì)引起方向感。不過(guò)這種情況對(duì)低頻聲音較為有效，因?yàn)楦哳l聲音振動(dòng)快，在兩耳聽音的時(shí)間差內(nèi)很可能聲音又振動(dòng)了一個(gè)或幾個(gè)全周期，這時(shí)兩耳感受到的振動(dòng)步調(diào)又是一致的了，而低頻聲音的周期長(zhǎng)，較難得到同步。 動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理 1、有些收音機(jī)沒有“STEREOMONO”開關(guān)，但多數(shù)立體聲收音機(jī)有此開關(guān)。盡可能讓學(xué)生觀察，并做此實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)立體聲和非立體聲的不同。如果耳機(jī)不是立體聲的，將開關(guān)放在MONO位置聽到的聲音較靈敏。 2、

20、此題主要是讓學(xué)生開放式地學(xué)習(xí)，看看物理知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用。 助聽器普及的原因應(yīng)該是多種的，比如質(zhì)量越來(lái)越好，人們的經(jīng)濟(jì)實(shí)力逐步提高等。這類題應(yīng)該沒有統(tǒng)一的答案，只要學(xué)生做了這方面的調(diào)查，就應(yīng)給予肯定。 第一章 聲現(xiàn)象（三、聲音的特性）目 標(biāo)1、知識(shí)與技能 了解聲音的特性。 知道樂(lè)音的音調(diào)跟發(fā)聲體的振動(dòng)頻率有關(guān)，響度跟發(fā)聲體的振幅有關(guān)。 不同發(fā)聲體發(fā)出樂(lè)音的音色不同。 2、過(guò)程與方法 通過(guò)做“音調(diào)與頻率有關(guān)的實(shí)驗(yàn)”和“響度與振幅有關(guān)的實(shí)驗(yàn)”進(jìn)一步了解和學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問(wèn)題的方法。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 體會(huì)現(xiàn)實(shí)世界物體的發(fā)聲是豐富多彩的，更加熱愛世界，熱愛科學(xué)。 說(shuō)明與建議聲音的特性這一節(jié)比較重

21、要。通過(guò)這一節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng)該使學(xué)生了解頻率的大小決定音調(diào)的高低；振幅的大小決定聲音的響度；音色決定聲音的品質(zhì)。 在學(xué)習(xí)這些物理知識(shí)的同時(shí)，要注意讓學(xué)生體會(huì)探究這些物理規(guī)律的方法，以及這些物理規(guī)律在實(shí)際中的應(yīng)用。 音調(diào)探究 音調(diào)的探究實(shí)驗(yàn)并不難做，器材也比較易得。實(shí)驗(yàn)時(shí)，按尺子的手要用力，使尺子比較緊地壓在桌面上。另外要提醒學(xué)生注意觀察尺子露出桌面長(zhǎng)短不同時(shí)，振動(dòng)快慢的不同。 如果學(xué)生基礎(chǔ)比較好，也可只提出問(wèn)題，至于用什么方法探究、規(guī)律如何，都由學(xué)生自己完成。這樣更能培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。 課本中的這個(gè)實(shí)驗(yàn)比較易做，學(xué)生活動(dòng)好開展。如果學(xué)校有發(fā)音齒輪，也可用發(fā)音齒輪做頻率不同、音調(diào)不同

22、的實(shí)驗(yàn)。 由振動(dòng)快慢不同，音調(diào)不同，引出頻率的概念。再由人耳聽到聲音的頻率范圍，引出超聲波和次聲波的概念。這樣就可以聯(lián)系本章章題圖中的大象應(yīng)用次聲波來(lái)進(jìn)行交流的現(xiàn)象。 人能聽到聲音的頻率為20Hz20000Hz，其中最敏感的頻率2000Hz3000Hz。老年人的聽覺隨著年齡而衰退，能聽到的頻率約為50Hz12000Hz。 人的歌唱聲的頻率不同，大約男低音的頻率為60Hz，女高音的頻率為2500Hz，通常男子說(shuō)話聲的頻率為95Hz142Hz，而女子說(shuō)話聲的頻率為272Hz553Hz。 關(guān)于超聲波和次聲波的資料很多，教師可引導(dǎo)學(xué)生交流。教學(xué)中也可以向?qū)W生補(bǔ)充有關(guān)的知識(shí)，例如海豚是如何利用超聲波的，

23、動(dòng)物在地震前的一些異常反應(yīng)與次聲波的關(guān)系等。 演示 觀察聲波的波形的演示實(shí)驗(yàn)，主要目的是讓學(xué)生比較形象地認(rèn)識(shí)聲波，同時(shí)引起他們學(xué)習(xí)的興趣。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)，最好是先讓學(xué)生通過(guò)示波器觀察兩個(gè)頻率不同的音叉發(fā)出聲音的波形，獲得具體的感性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生獲得不同頻率的聲音在波形上是怎么表現(xiàn)的。然后再將學(xué)生發(fā)出的聲輸入示波器中，讓學(xué)生觀看不同同學(xué)發(fā)出聲音的波形，進(jìn)而比較男女學(xué)生聲音波形的不同。一般來(lái)說(shuō)，女同學(xué)的音調(diào)比男同學(xué)的高，波形就密一些。 想想議議 蝴蝶的翅膀一秒鐘振動(dòng)不超過(guò)10次，蚊子的翅膀一秒鐘振動(dòng)500600次，由于蝴蝶的翅膀振動(dòng)的頻率低于人耳的聽頻范圍，當(dāng)然人耳聽不到蝴蝶翅膀振動(dòng)發(fā)出的聲音。而蚊子翅

24、膀的振動(dòng)頻率在人耳的聽頻范圍內(nèi)，人耳就能聽到蚊子翅膀振動(dòng)發(fā)出的聲音。 響度探究 怎樣才能使物體振動(dòng)發(fā)出的聲音更響，學(xué)生很容易想到應(yīng)該使物體振動(dòng)的幅度更大些，關(guān)鍵是應(yīng)該讓學(xué)生想出一些切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)他們的猜想。 如果學(xué)校沒有較多的音叉做學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，課本中圖134的實(shí)驗(yàn)也可改為演示實(shí)驗(yàn)：觀察音叉響度不同時(shí)，乒乓球振動(dòng)的幅度有什么不同。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的效果比較明顯。用不同的力量敲打音叉，在音叉與懸掛的乒乓球接觸時(shí)，乒乓球振動(dòng)的幅度明顯不同。 音色 音色是聲音中比較重要的概念。 音色的概念比較抽象，不像響度和音調(diào)概念那樣容易感知。教學(xué)中應(yīng)盡量讓學(xué)生體驗(yàn)，使學(xué)生感悟到不同的物體發(fā)出的聲音，即便音調(diào)相同

25、，聲音還是有所區(qū)別的。音色的不同，也就是通常人們所說(shuō)的“音質(zhì)不同”。 想想做做 可以聽“音帶”或“CD”，也可以讓會(huì)樂(lè)器的學(xué)生用不同的樂(lè)器演奏同一首曲子，讓大家感知一下音色的含義。 演示 觀察波形的演示實(shí)驗(yàn)，目的是增加學(xué)生對(duì)不同樂(lè)器聲音音色的感性認(rèn)識(shí)。前面提到音色的概念比較抽象，但從波形圖中則可以清楚地看出不同音色聲音的本質(zhì)。由課本中的圖135可以看出，音叉、鋼琴和長(zhǎng)笛的基頻(振幅最大的振動(dòng)的頻率)相同，但是在基頻的基礎(chǔ)上還有一些附加的小的振動(dòng)，這些小的振動(dòng)和大的振動(dòng)一同決定了聲音的音色。 教學(xué)中不必講基頻、復(fù)音等概念，只需讓學(xué)生看到主要的振動(dòng)頻率相同，但小的附加振動(dòng)不一樣，所以音色不同即可。

26、 關(guān)于樂(lè)器，學(xué)生比較感興趣，教師可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生自己通過(guò)觀察或者查閱資料就某種或某個(gè)樂(lè)器，談?wù)勂浒l(fā)聲的原理，也可就此問(wèn)題讓學(xué)生寫篇說(shuō)明文。 想想做做 用錄音機(jī)錄下的聲音，聽起來(lái)不像自己的聲音，別人聽起來(lái)與直接聽自己說(shuō)話沒有多大差別。這是因?yàn)殇浺魴C(jī)錄下的是說(shuō)話人通過(guò)空氣傳來(lái)的聲音，別人平日直接聽到的說(shuō)話人的聲音也是通過(guò)空氣傳來(lái)的，所以別人認(rèn)為像說(shuō)話人的聲音。而我們聽自己發(fā)出的聲音，主要是通過(guò)“骨導(dǎo)”的方式來(lái)傳遞的，由于空氣和骨頭是不同的介質(zhì)，兩種聲音的音色不同，聽起來(lái)感覺也就不一樣了。 STS 樂(lè)器是學(xué)生們比較感興趣的內(nèi)容，教材將樂(lè)器分為三類，以便于學(xué)生從整體上掌握樂(lè)器發(fā)聲的原理。可

27、讓一些學(xué)生用不同的樂(lè)器演奏幾個(gè)樂(lè)曲，大家互相討論一下這些樂(lè)器是怎樣發(fā)聲和改變音調(diào)的。 動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理 1、可就這個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生寫篇小論文或召開個(gè)小研討會(huì)，互相交流一下。 2、這種哨子很好做，用塑料管和竹管都可以，只要是能改變所吹管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度，就可以改變音調(diào)。 3、學(xué)生能用自己做的樂(lè)器在一起演奏樂(lè)曲，都非常高興。希望老師能充分地利用這種積極性，把物理學(xué)習(xí)搞得有聲色。 第一章 聲現(xiàn)象（四、噪聲的危害和控制）目 標(biāo)1、知識(shí)與技能 了解噪聲的來(lái)源和危害。 知道防治噪聲的途徑，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。 2、過(guò)程與方法 通過(guò)體驗(yàn)和觀察，了解防治噪聲的思路。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)熱愛、保護(hù)我

28、們賴以生存的“地球村”的環(huán)境意識(shí)。 說(shuō)明與建議噪聲影響人們身心健康，是當(dāng)代社會(huì)的四大公害之一。我國(guó)于1996年10月29日通過(guò)了中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治法。本節(jié)課的物理知識(shí)不多，教學(xué)要從環(huán)境保護(hù)出發(fā)，突出噪聲的危害和怎樣減弱噪聲，聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。要緊緊圍繞這個(gè)目的進(jìn)行教學(xué)，而不只是講點(diǎn)有關(guān)噪聲的物理知識(shí)。 在教學(xué)形式上，可以采用學(xué)生分組討論的方式，也可以通過(guò)社區(qū)調(diào)查，使學(xué)生對(duì)噪聲污染有切身的體會(huì)。 噪聲的來(lái)源 講述什么是噪聲時(shí)，應(yīng)該指出：由于角度不同，所指噪聲的含義也不同。這里應(yīng)該強(qiáng)調(diào)從環(huán)境保護(hù)的角度來(lái)說(shuō)，凡是妨礙人們工作、學(xué)習(xí)和生活的聲音，以及對(duì)人們要聽的聲音起干擾作

29、用的聲音，都屬于噪聲。在某些情況下，樂(lè)音也會(huì)令人厭煩，成為污染環(huán)境的噪聲。在學(xué)生明確了噪聲含義的基礎(chǔ)上，通過(guò)討論“你周圍有哪些噪聲?”，引導(dǎo)學(xué)生從自己的生活環(huán)境中列舉噪聲的來(lái)源。教師可總結(jié)為以下幾點(diǎn)： 交通運(yùn)輸噪聲：各種交通工具的喇叭聲、汽笛聲、剎車聲、排氣聲、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)聲等。 工業(yè)噪聲：紡織廠、印刷廠、機(jī)械車間的噪聲。 施工噪聲：筑路、蓋樓、打樁等。 社會(huì)生活噪聲：家庭噪聲，娛樂(lè)場(chǎng)所、商店、集貿(mào)市場(chǎng)里的喧嘩聲。 噪聲的等級(jí)和危害 噪聲的等級(jí)由聲強(qiáng)級(jí)的單位分貝數(shù)表示大小。它的定義比較抽象，教學(xué)中可以不提，只需讓學(xué)生知道分貝是計(jì)量聲音強(qiáng)弱的單位。 教學(xué)的重點(diǎn)要放在課本第26頁(yè)的表上，注意引導(dǎo)學(xué)生回

30、想在這些環(huán)境中的感受。 圖142顯示的測(cè)量交通噪聲等級(jí)的裝置許多城市都有，應(yīng)讓學(xué)生留意觀察。如果可能，可以向當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門借用便攜式聲強(qiáng)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量幾種噪聲的分貝數(shù)，以增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。 國(guó)家規(guī)定的城市區(qū)域噪聲等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下： 地區(qū)白天/dB夜間/dB特別需要安靜的地區(qū)4535一般居民區(qū)、文教區(qū)5040居民、商業(yè)混合區(qū)5545市中心商業(yè)區(qū)、街道工廠附近6050工業(yè)區(qū)6555交通干線兩側(cè)7055 教材講述噪聲的危害，是從噪聲對(duì)人的生理和心理影響兩方面來(lái)講的。噪聲還有其他危害，如噴氣式飛機(jī)產(chǎn)生的噪聲能將附近建筑物的窗玻璃震碎，噪聲導(dǎo)致工作設(shè)備“疲勞”以至斷裂等，也可在課堂教學(xué)中補(bǔ)充講解。 控制噪聲

31、控制噪聲，是強(qiáng)調(diào)減弱噪聲的最終目標(biāo)是降低人耳處的聲音響度，以此為線索來(lái)引導(dǎo)學(xué)生從發(fā)聲處、聲音傳播過(guò)程、人耳處尋求減弱噪聲的途徑。 可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受這些措施的效果。實(shí)驗(yàn)可用鬧鐘作聲源。將鬧鐘用泡沫塑料墊起(在發(fā)聲體處減弱噪聲)，或?qū)Ⅳ[鐘置于空紙盒中(在傳播過(guò)程中減弱噪聲)，或用棉花塞住耳朵，都可以感覺到噪聲減弱了。 課本圖144顯示了幾種防治噪聲的實(shí)例。生活中還有許多治理噪聲的實(shí)際例子，注意引導(dǎo)學(xué)生觀察、總結(jié)。 動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理 這個(gè)活動(dòng)的目的是培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)和參與社會(huì)實(shí)踐的興趣，在這個(gè)活動(dòng)中初步學(xué)會(huì)開展社會(huì)調(diào)查的基本方法，包括觀察、交談、記錄等等。對(duì)學(xué)生活動(dòng)的評(píng)價(jià)應(yīng)側(cè)重于投入程度，

32、以及收集和處理信息的能力。 此外，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，建議開展下面的活動(dòng)。其中活動(dòng)1可在課堂中進(jìn)行；活動(dòng)2則對(duì)學(xué)生能力要求比較高，所花時(shí)間也比較長(zhǎng)。 活動(dòng)1：角色扮演 某居民區(qū)附近新建了一個(gè)紡織廠。機(jī)器的噪聲打破了小區(qū)昔日的寧?kù)o，干擾了居民的休息。另一方面，這個(gè)紡織廠也解決了一部分下崗職工的就業(yè)問(wèn)題。這個(gè)矛盾怎樣解決? 請(qǐng)幾位同學(xué)分別扮演紡織廠廠長(zhǎng)、工人、居民、環(huán)保部門工作人員，商討解決問(wèn)題的策略。參加討論的每位同學(xué)都要事先查閱相關(guān)資料，在討論時(shí)既要為自己辯護(hù)，又要傾聽對(duì)立方面的意見。其他同學(xué)要對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。 活動(dòng)2：研究噪聲對(duì)植物生長(zhǎng)的影響 這個(gè)活動(dòng)適合以46人的小組為單位展開。學(xué)生通過(guò)

33、課堂學(xué)習(xí)和查閱資料，了解相關(guān)知識(shí)，選定要研究噪聲對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，并擬訂實(shí)驗(yàn)方案。第一章 聲現(xiàn)象（五、聲的利用）目 標(biāo)1、知識(shí)與技能 了解現(xiàn)代技術(shù)中與聲有關(guān)的知識(shí)的應(yīng)用。 2、過(guò)程與方法 通過(guò)觀察、參觀或看錄像等有關(guān)的文字、圖片、音像資料，獲得社會(huì)生活中聲的利用方面的知識(shí)。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)學(xué)習(xí)，了解聲在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用，進(jìn)一步增加對(duì)科學(xué)的熱愛。 說(shuō)明與建議教材中注意區(qū)分了聲和聲音兩個(gè)概念。聲的概念比較廣，包括聲音、超聲、次聲等；而聲音的概念相對(duì)而言面要窄得多，它僅指人耳能感覺到的那部分聲。關(guān)于聲和聲音兩個(gè)概念，教學(xué)中教師注意正確使用即可，不必對(duì)學(xué)生做出要求。 聲音在實(shí)際生活中有廣

34、泛的應(yīng)用。限于篇幅，課文中只介紹了一部分。本節(jié)的教學(xué)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生自己從生活中的感知或資料查閱中了解利用聲的實(shí)例和工作原理。另一方面，應(yīng)發(fā)揮學(xué)生的想象力，鼓勵(lì)他們搞利用聲音的小發(fā)明。 學(xué)生在日常生活中已經(jīng)接觸過(guò)利用聲的事例，因此，本節(jié)課的引入可以采用“頭腦風(fēng)暴”法。具體做法如下：請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)出所了解的利用聲的現(xiàn)象；當(dāng)有人發(fā)言時(shí)，其他人必須仔細(xì)傾聽；任何人不得對(duì)他人的發(fā)言作好壞或正誤的評(píng)價(jià)。 所謂“頭腦風(fēng)暴”，在形式上類似于討論，但前者更加自由、靈活，討論的環(huán)境更加寬松。由于討論者不必考慮自己的見解是否恰當(dāng)，因此可以保證每個(gè)人充分發(fā)表自己的意見。在這種完全自由的情境下，一個(gè)人所提出的哪怕是很不成熟的觀

35、點(diǎn)也可能激發(fā)其他人的思維，產(chǎn)生一系列新的想法。 在同學(xué)們充分發(fā)表了各自的看法后，教師可對(duì)聲在社會(huì)生活中應(yīng)用的情況進(jìn)行分類：可以按照課本分為“聲與信息”和“聲與能量”兩類，也可按照聲音在醫(yī)療、工業(yè)、軍事、日常生活等方面的利用分類，然后根據(jù)分類進(jìn)行總結(jié)性的講解，在講解中應(yīng)對(duì)學(xué)生們遺漏的例子進(jìn)行補(bǔ)充。 聲與信息 聲吶(SONAR)是英文soundnavigationandranging(聲音導(dǎo)航與測(cè)距)的縮寫。對(duì)聲吶的系統(tǒng)研究與一艘著名的輪船“泰坦尼克”號(hào)有關(guān)。1912年“泰坦尼克”號(hào)首次出航即觸礁沉沒，這件事震驚世界，隨即有人提出用聲學(xué)方法遙測(cè)航道上的冰山。緊接著在第一次世界大戰(zhàn)中，出于探測(cè)敵方潛

36、水艇的需要，對(duì)聲吶的研究得到了進(jìn)一步發(fā)展。通過(guò)這些歷史事實(shí)引入下文，可能會(huì)引起學(xué)生的極大興趣。 在講蝙蝠的聲吶系統(tǒng)之前，可以先回顧一下第一節(jié)“聲速”的概念，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算題使學(xué)生了解“根據(jù)回聲到來(lái)的時(shí)間，蝙蝠可以確定目標(biāo)的位置”。 課本圖154是B超圖像。在做B超檢查時(shí)，通常是將一束超聲波垂直發(fā)射進(jìn)入人體。超聲波在傳播時(shí)，碰到組織分界面(不同內(nèi)臟器官分界處、內(nèi)臟與骨骼分界處以及異物與組織交界處)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生反射。反射波會(huì)在同一位置被記錄，根據(jù)反射波滯后于發(fā)射波的時(shí)間差，可以知道分界面在體內(nèi)的深度。如果不斷改變發(fā)射探頭的位置，就可以得到與體表相垂直的縱切面的圖像。 聲與能量演示 演示聲波遞能量

37、時(shí)，用可樂(lè)瓶自制的教具演示，效果很明顯。自制教具的做法是：去掉可樂(lè)瓶的瓶底，給開口處蒙上橡皮膜并扎緊。對(duì)著火焰敲橡皮膜，由于膜的振動(dòng)，壓縮空氣?？靠諝獾臄D壓，可將燭焰吹滅。 超聲波清洗精細(xì)機(jī)械，主要依靠“空化”效應(yīng)。超聲波在清洗液中疏密相間地向前傳播，對(duì)液體產(chǎn)生拉伸和擠壓作用，使液體內(nèi)產(chǎn)生數(shù)以萬(wàn)計(jì)的微小氣泡。這些氣泡迅速產(chǎn)生，又迅速閉合，形成的瞬間高壓，超過(guò)大氣壓的1000倍。連續(xù)不斷的高壓就像一連串小“爆炸”不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達(dá)到物件表面凈化的目的。超聲波清洗方式超過(guò)一般的常規(guī)清洗方法，特別是對(duì)表面比較復(fù)雜的工件(如鐘表等精密機(jī)械的零件表面凹凸不平)

38、，或?qū)η鍧嵍扔休^高要求的產(chǎn)品(如電子元器件等)，使用超聲波清洗都能達(dá)到很理想的效果。第一章 聲現(xiàn)象（參考資料）人的發(fā)聲 人的發(fā)聲器官在喉頭，由聲帶、軟骨韌帶結(jié)構(gòu)的支架、控制聲帶位置和張力的肌肉群組成。肌肉的活動(dòng)由神經(jīng)來(lái)支配。聲帶位于人體喉腔中部，是附著在內(nèi)壁上的肌肉組織，并呈瓣?duì)?，表面覆以粘膜，具有一定的彈性，是發(fā)聲器官的主要組成部分。兩聲帶間的開口(矢狀裂隙)為聲門裂(俗稱聲門)。從氣管經(jīng)喉頭、咽部至嘴和鼻孔的管道為聲道，如圖13所示。 當(dāng)空氣從肺部經(jīng)氣管呼出時(shí)，呈一定張力的聲帶，由于受氣流的不斷沖擊，引起振動(dòng)而發(fā)聲。人的發(fā)聲是多諧的，其基頻的高低取決于聲帶的長(zhǎng)短、張力(松緊)和聲門的大?。?/p>

39、聲音強(qiáng)度則取決于氣流的大小和速度。說(shuō)話時(shí)基頻范圍大約為100Hz300Hz，男聲較低，女聲和童聲圖13人的聲道和喉頭較高。這是由于男人聲帶的質(zhì)量比女人和兒童的大，而張力差不多，所以振動(dòng)頻率較低的緣故。人發(fā)聲的某些諧波成分可因口、鼻、咽等腔的共振而增強(qiáng)，形成共振峰(表示受迫振動(dòng)系統(tǒng)的振幅與強(qiáng)迫力頻率之間關(guān)系的曲線，在共振頻率附近，該曲線形似山峰，通常稱為共振峰)。各共振峰的頻率由這些共振腔的大小和形狀決定。發(fā)聲時(shí)通過(guò)主動(dòng)對(duì)共振腔的控制便可得到不同的元音。氣流通過(guò)聲道時(shí)由于摩擦產(chǎn)生噪聲，通過(guò)控制聲道的縫隙便可得到相應(yīng)的輔音。胸腔和頭部也有共振作用，對(duì)人聲音的音色有一定的影響。歌唱家的音域 在合唱中

40、，一般分四個(gè)聲部，這四個(gè)聲部的音域(頻率范圍)分別是：女高音2469Hz9878Hz，女低音1648Hz6592Hz，男高音110Hz440Hz，男低音734Hz2937Hz。 深沉的男低音發(fā)出的最低音的頻率可達(dá)654Hz。 花腔女高音發(fā)出的最高音的頻率可達(dá)11772Hz。聲強(qiáng)級(jí)的單位分貝 物理學(xué)上對(duì)聲波強(qiáng)弱用聲強(qiáng)來(lái)描述，在實(shí)際生活中，人們遇到的聲音的強(qiáng)弱變化范圍很大，從人耳剛能聽到的聲音(聽閾)，其聲強(qiáng)為1pW/m2(10-12W/m2)，到耳朵震痛得難以忍受的聲音，其聲強(qiáng)為1014pW/m2(102W/m2)，相差1014倍。另外，人們感覺到的聲的強(qiáng)弱，并不與聲強(qiáng)的大小成比例，而是與其對(duì)數(shù)

41、值成比例。為了方便，聲學(xué)中用聲強(qiáng)的對(duì)數(shù)量(叫做聲強(qiáng)級(jí))來(lái)表示聲音的大小。對(duì)數(shù)的底取10，單位為貝耳，簡(jiǎn)稱貝，但是實(shí)際使用中常以110貝為單位，叫做分貝。 聲強(qiáng)級(jí) LI=10lg(I/I0)。 其中LI是聲音的聲強(qiáng)級(jí)，lg是以10為底的對(duì)數(shù)，I是聲音的聲強(qiáng)，I0是聲強(qiáng)的基準(zhǔn)值，等于1pW/m2。如果某個(gè)聲音的聲強(qiáng)等于基準(zhǔn)聲強(qiáng)，I/I0=1，LI=0dB；如果I為I0的10倍，LI=10dB；如果I增大為I0的100倍，LI=20dB；如果I是I0的1014倍，LI=140dB?？梢姡肼晱?qiáng)級(jí)的概念后，就把聲強(qiáng)相差1014倍的變化范圍，改變?yōu)?14dB的變化范圍，方便了許多。 從聲強(qiáng)級(jí)的公式可以

42、看出，聲強(qiáng)級(jí)每變化10dB，就相當(dāng)于聲強(qiáng)變化10倍；而變化20dB，就相當(dāng)于聲強(qiáng)變化100倍；每變化30dB，就相當(dāng)于聲強(qiáng)變化1000倍。因此聲強(qiáng)級(jí)增大或減小20dB或30dB，聲強(qiáng)的變化是很大的?；芈?回聲是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N聲現(xiàn)象。聲波在傳播過(guò)程中，碰到大的反射面(如建筑物的墻壁等)在界面將發(fā)生反射，人們把能夠與原聲區(qū)分開的反射聲波叫做回聲。人耳能辨別出回聲的條件是反射聲具有足夠大的聲強(qiáng)，并且與原聲的時(shí)差須大于01s。當(dāng)反射面的尺寸遠(yuǎn)大于入射聲波長(zhǎng)時(shí)，聽到的回聲最清楚。 關(guān)于回聲的應(yīng)用，聲吶裝置可謂典型。課本中介紹的用回聲測(cè)海深、測(cè)冰山的距離和敵方潛艇的方位，都是由不同功能的聲吶裝置

43、完成的。 1912年，英國(guó)大商船“泰坦尼克”號(hào)在赴美途中發(fā)生了與冰山相撞沉沒的悲劇。這次大的海難事件引起了全世界的關(guān)注，為了尋找沉船，美國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)并制造出第一臺(tái)測(cè)量水下目標(biāo)的回聲探測(cè)儀，用它在船上發(fā)出聲波，然后用儀器接收障礙物反射回來(lái)的聲波信號(hào)。測(cè)量發(fā)出信號(hào)和接收信號(hào)之間的時(shí)間，根據(jù)水中的聲速就可以計(jì)算出障礙物的距離和海的深淺。第一臺(tái)回聲探測(cè)儀于1914年成功地發(fā)現(xiàn)了3km以外的冰山。實(shí)際上這就是現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、海洋開發(fā)事業(yè)的聲吶裝置的雛形。 第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，德國(guó)潛水艇擊沉了協(xié)約國(guó)大量戰(zhàn)艦、船只，幾乎中斷了橫跨大西洋的海上運(yùn)輸線。當(dāng)時(shí)潛水艇潛在水下，看不見，摸不著，一時(shí)橫行無(wú)敵。于是

44、利用水聲設(shè)備搜尋潛艇和水雷就成了關(guān)鍵的問(wèn)題。法國(guó)著名物理學(xué)家郎之萬(wàn)等人研究并造出了第一部主動(dòng)式聲吶，1918年在地中海首次接收到(23)km以外的潛艇回波。這種聲吶可以向水中發(fā)射各種形式的聲信號(hào)，碰到需要定位的目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生反射回波，接收回來(lái)后進(jìn)行信號(hào)分析、處理，除掉干擾，從而顯示出目標(biāo)所在的方位和距離。 第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)需要，聲吶裝置更趨完善。戰(zhàn)后，人們開始實(shí)驗(yàn)使用軍艦上的聲吶探測(cè)魚群。不但測(cè)到了魚群，而且還能分辨出魚的種類和大小。人們?cè)诖嘶A(chǔ)上研制出各種魚探機(jī)，極大地促進(jìn)了漁業(yè)的發(fā)展。 回聲在地質(zhì)勘探中也有廣泛的應(yīng)用。例如在石油勘探時(shí)，常采用人工地震的方法，即在地面上埋好炸藥包，放

45、上一列探頭，把炸藥引爆，探頭就可以接收到地下不同層間界面反射回來(lái)的聲波，從而探測(cè)出地下油礦。 在建筑方面，設(shè)計(jì)、建造大的廳堂時(shí)，必須把回聲現(xiàn)象作為重要因素加以考慮。在封閉的空間里產(chǎn)生聲音后，聲波就在四壁上不斷反射，即使在聲源停止輻射后，聲音還要持續(xù)一段時(shí)間，這種現(xiàn)象叫做混響。混響時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)干擾有用的聲音。但是混響太短也不好，給人以單調(diào)、不豐滿的感覺。所以設(shè)計(jì)師們須采取必要的措施，例如，廳堂的內(nèi)部形狀、結(jié)構(gòu)、吸聲、隔聲等，以獲得適量的混響，提高室內(nèi)的音質(zhì)。音 色 音色又稱音品，是聽覺感到的聲音的特色。純音不存在音色問(wèn)題，復(fù)音才有音色的不同。音色主要決定于聲音的頻譜，即基音和各次諧音的組成，也和

46、波形、聲壓及聲音的時(shí)間特性有關(guān)系，如果留聲機(jī)的唱片反向轉(zhuǎn)動(dòng)，聲音的頻譜雖然未變，音色卻顯著改變了。這說(shuō)明音色在很大程度上與各泛音在開始時(shí)和終了時(shí)振幅上升和下降的特點(diǎn)有關(guān)系。 音色對(duì)電樂(lè)器的研制有非常重要的意義。目前正是根據(jù)各種樂(lè)器聲音的頻譜、基音和各次諧音的相對(duì)強(qiáng)度，用電聲方法進(jìn)行模擬來(lái)制作電樂(lè)器。音程和音階 音程(頻程)指兩個(gè)音在頻率上的間隔，可以用這兩個(gè)音的頻率之比來(lái)表示。如音樂(lè)中C大調(diào)的“1”(Do)音的頻率f1=264Hz，“2”(Re)音的頻率f2=297Hz，它們之間的音程為f2/f1=9/8。又如C大調(diào)中的“6”(La)音的頻率f6=440Hz，“7”(Si)音的頻率f7=495

47、Hz，它們之間的音程為f7/f6=9/8。“1”和“2”，“6”和“7”，它們的音程是相等的，即等音程。C大調(diào)中的“1”(Do)頻率f1=528，“1”和“1·”之間的音程為f1/f1=2，這兩個(gè)音稱為相差一倍頻程?！?”和“1·”，“2”和“2·”等等，聽起來(lái)像一個(gè)音，只是后者比前者“尖”，它們的音程都是一倍頻程，在音樂(lè)樂(lè)理上稱它們之間相距八度，即通常所說(shuō)的高八度。 音樂(lè)中由低到高按一定音程的排列叫做音階(也叫樂(lè)律)，音階有自然音階(也叫自然律)和等程音階(也叫平均律)兩種，各音的頻率關(guān)系如下表： 音階不論怎樣劃分，都是以一個(gè)八度為一組，每組音的排列是重復(fù)相同的

48、，即這個(gè)八度內(nèi)任意兩個(gè)音的音程，同下一個(gè)八度內(nèi)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)音的音程是相同的。 自然音階在彈奏和弦(如大三和弦)時(shí)聽起來(lái)很和諧，但變調(diào)不方便。等程音階雖不如自然音階和諧，但變調(diào)方便，所以樂(lè)器都采用等程音階。 次聲波 次聲波又稱亞聲波，它是一種頻率低于人的可聽聲波頻率范圍的聲波。次聲波的頻率范圍大致為10-4Hz20Hz。 次聲波產(chǎn)生的聲源是相當(dāng)廣泛的，現(xiàn)在人們已經(jīng)知道的次聲源有：火山爆發(fā)、墜入大氣層中的流星、極光、地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)、雷暴、龍卷風(fēng)、電離層擾動(dòng)，等等。利用人工的方法也能產(chǎn)生次聲波，例如核爆炸、火箭發(fā)射、化學(xué)爆炸，等等。 由于次聲波的頻率很低，因而它顯示出了種種奇特的性質(zhì)。其中，最顯著的

49、特點(diǎn)是傳播的距離遠(yuǎn)，而且不容易被吸收。 我們知道，聲音在大氣層中的衰減，主要是由分子吸收、熱傳導(dǎo)和粘滯效應(yīng)所引起的，相應(yīng)的吸收系數(shù)與聲波頻率的二次方成正比。由于次聲波的頻率很低，所以在傳播過(guò)程中大氣對(duì)它的吸收系數(shù)很小。例如，空氣對(duì)頻率為01Hz的次聲波的吸收系數(shù)大約是對(duì)頻率為1000Hz的聲波吸收系數(shù)的一億分之一。由于次聲波不容易被吸收，所以它的傳播距離就很遠(yuǎn)。1883年8月27日印度尼西亞的喀拉喀托火山爆發(fā)時(shí)，它所產(chǎn)生的次聲波圍繞地球轉(zhuǎn)了三圈，傳播了十幾萬(wàn)千米。當(dāng)時(shí)，人們利用簡(jiǎn)單的微氣壓計(jì)曾記錄到它。次聲波不但“跑”得遠(yuǎn)，而且它的速度大于風(fēng)暴傳播的速度，所以它就成了海洋風(fēng)暴來(lái)臨的前奏曲，人們

50、可以利用次聲波來(lái)預(yù)報(bào)風(fēng)暴的來(lái)臨。 次聲波的應(yīng)用從20世紀(jì)50年代開始，并逐漸廣泛地被人們所重視。次聲波的應(yīng)用前景大致有這樣幾個(gè)方面： (1)通過(guò)研究自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的次聲波的特性和產(chǎn)生的機(jī)理，更深入地研究和認(rèn)識(shí)這些自然現(xiàn)象的特征與規(guī)律。例如，利用極光所產(chǎn)生的次聲波，可以研究極光活動(dòng)的規(guī)律。 (2)利用所接收到的被測(cè)聲源產(chǎn)生的次聲波，可以探測(cè)聲源的位置、大小和研究其他特性。例如，通過(guò)接收核爆炸、火箭發(fā)射或者臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的次聲波，來(lái)探測(cè)出這些次聲源的有關(guān)參量。 (3)預(yù)測(cè)自然災(zāi)害性事件。許多災(zāi)害性的自然現(xiàn)象，如火山爆發(fā)、龍卷風(fēng)、雷暴、臺(tái)風(fēng)等，在發(fā)生之前可能會(huì)輻射出次聲波，人們就有可能利用這些前兆現(xiàn)象來(lái)預(yù)

51、測(cè)和預(yù)報(bào)這些災(zāi)害性自然事件的發(fā)生。 (4)次聲波在大氣層中傳播時(shí)，很容易受到大氣介質(zhì)的影響，它與大氣層中的風(fēng)和溫度分布等因素有著密切的聯(lián)系。因此，可以通過(guò)測(cè)定自然或人工產(chǎn)生的次聲波在大氣中的傳播特性，探測(cè)出某些大規(guī)模氣象的性質(zhì)和規(guī)律。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以對(duì)大范圍大氣進(jìn)行連續(xù)不斷的探測(cè)和監(jiān)視。 (5)通過(guò)測(cè)定次聲波與大氣中其他波動(dòng)的相互作用的結(jié)果，探測(cè)這些活動(dòng)特性。例如，在電離層中次聲波的作用使電波傳播受到行進(jìn)性干擾，可以通過(guò)測(cè)定次聲波的特性，進(jìn)一步揭示電離層擾動(dòng)的規(guī)律。 (6)人和其他生物不僅能夠?qū)Υ温暡óa(chǎn)生某些反應(yīng)，而且他(或它)們的某些器官也會(huì)發(fā)出微弱的次聲波。因此，可以利用測(cè)定這些次聲

52、波的特性來(lái)了解人體或其他生物相應(yīng)器官的活動(dòng)情況。超聲波的應(yīng)用 頻率高于人的聽覺上限(約為20000Hz)的聲波，稱為超聲波。 超聲波在媒質(zhì)中的反射、折射、衍射、散射等傳播規(guī)律，與可聽聲波的規(guī)律并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。但是超聲波的波長(zhǎng)很短，只有幾厘米，甚至千分之幾毫米。與可聽聲波比較，超聲波具有許多奇異特性：傳播特性超聲波的波長(zhǎng)很短，通常的障礙物的尺寸要比超聲波的波長(zhǎng)大好多倍，因此超聲波的衍射本領(lǐng)很差，它在均勻介質(zhì)中能夠定向直線傳播，超聲波的波長(zhǎng)越短，這一特性就越顯著。功率特性當(dāng)聲音在空氣中傳播時(shí)，推動(dòng)空氣中的微粒往復(fù)振動(dòng)而對(duì)微粒做功，聲波功率就是表示聲波作功快慢的物理量。在相同強(qiáng)度下，聲波的頻率越

53、高，它所具有的功率就越大。由于超聲波頻率很高，所以超聲波與一般聲波相比，它的功率是非常大的?？栈饔卯?dāng)超聲波在液體中傳播時(shí)，由于液體微粒的劇烈振動(dòng)，會(huì)在液體內(nèi)部產(chǎn)生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合，會(huì)使液體微粒之間發(fā)生猛烈的撞擊作用，從而產(chǎn)生幾千到上萬(wàn)個(gè)大氣壓的壓強(qiáng)。微粒間這種劇烈的相互作用，會(huì)使液體的溫度驟然升高，起到了很好的攪拌作用，從而使兩種不相溶的液體(如水和油)發(fā)生乳化，并且加速溶質(zhì)的溶解，加速化學(xué)反應(yīng)。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應(yīng)稱為超聲波的空化作用。 超聲波的技術(shù)應(yīng)用，概括起來(lái)主要包括兩個(gè)方面： (1)超聲探傷、測(cè)厚、測(cè)距、醫(yī)學(xué)診斷和成像。在工業(yè)生產(chǎn)中常常運(yùn)用超聲透射

54、法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)損探測(cè)(圖14)。超聲波發(fā)生器發(fā)射出的超聲波能夠透過(guò)被檢測(cè)的樣品，被對(duì)面的接收器所接收(圖14甲)。如果樣品內(nèi)部有缺陷，超聲波就會(huì)在缺陷處發(fā)生反射(圖14乙)，這時(shí)，對(duì)面的接收器便收不到或者不能全部收到發(fā)生器發(fā)射出的超聲波信號(hào)。這樣，就可以在不損傷被檢測(cè)樣品的情況下，檢測(cè)出樣品內(nèi)部有無(wú)缺陷。在醫(yī)療診斷中則常采用回聲法：將弱超聲波透入人體內(nèi)部，當(dāng)超聲波遇到臟器的界面時(shí)，便發(fā)生反射和透射。透射入臟器內(nèi)部的超聲波，再遇到界面時(shí)還會(huì)再次發(fā)生反射和透射，超聲波接收器專門接收各次的反射波。醫(yī)務(wù)人員根據(jù)所收到的各次反射波的時(shí)間間隔和波的強(qiáng)弱，就能夠了解到臟器的大小、位置及其內(nèi)部的病變等。 (2

55、)超聲處理。超聲處理主要是利用它的功率特性和空化作用，改變或者加速改變物質(zhì)的某些物理、化學(xué)、生物特性或狀態(tài)。利用強(qiáng)超聲波進(jìn)行加工、清洗、焊接、乳化、粉碎、脫氣、醫(yī)療、種子處理等，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)部門。在工業(yè)上，利用強(qiáng)超聲波對(duì)鋼鐵、陶瓷、寶石、金剛石等堅(jiān)硬物體進(jìn)行鉆孔和切削加工。平時(shí)我們用錘子和鋼釬可以一下一下地將堅(jiān)硬的巖石打出洞來(lái)，超聲加工也是這個(gè)道理。如圖15所示，緊壓在工件上的金屬桿叫變幅桿，當(dāng)繞在它上面的線圈中通過(guò)交變電流時(shí)，它便產(chǎn)生超聲振動(dòng)而不斷地敲擊工件。變幅桿下端與工件之間放有金剛砂一類的高強(qiáng)度磨料。在桿的沖擊下，磨料的顆粒就像被錘子敲擊的鋼釬一樣鏨削著工件。雖然變幅桿的伸縮量很小(只有幾十微米)，每