理论教育 声音世界:频率、分贝和波的重要属性

声音世界:频率、分贝和波的重要属性

时间:2023-07-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:物体在一秒钟之内振动的次数叫作频率,单位是赫兹,符号是Hz。声音传播带动了另一个物体的振动,说明声音也有能量。人们以分贝为单位表示声音的强弱,符号为dB。声音作为波的一种,频率和振幅就成了描述波的重要属性。频率的大小与我们通常所说的音高对应,而振幅影响声音的大小。人耳可以听到的声音的频率范围在20到20000赫兹之间。狗和蝙蝠等动物可以听到高达160000赫兹的声音。

声音世界:频率、分贝和波的重要属性

说一说

我们常常能够听到各种声音,这些声音是怎样产生的?这些声音有什么不同?

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声音的产生

声音是由物体振动发生的,正在发声的物体叫作声源。物体在一秒钟之内振动的次数叫作频率,单位是赫兹,符号是Hz。人的耳朵可以听到20~20000赫兹的声音,最敏感的是200~800赫兹之间的声音。

声音在不同介质中的传播速度一般是固体>液体>气体[例外如:声音在软木中的传播速度,小于在煤油(25℃)和蒸馏水(25℃)中],声音的传播速度与介质的种类和介质的温度有关。

声音在各类物体中的传播速度:

真空 0米/秒(也就是不能传播)

空气(25℃) 346米/秒

软木 500米/秒

煤油(25℃) 1324米/秒

蒸馏水(25℃) 1497米/秒

冰 3230米/秒

大理石 3810米/秒

铁(棒) 5200米/秒

物理中,音调指乐音的高低,响度指声音的大小强弱,音色指声音的特色,要区分开。

有时,我们站在山上高呼,会听到自己的回声,是因为声音在传播过程中,遇到障碍物会反弹回来,再次被我们听到。当两种声音传到我们的耳朵里时,时差小于0.1秒我们就区分不开了。当声源停止振动后,声音还会持续一段时间,这种现象叫作混响。当然,在一个有障碍物、阻挡物的空间内发出声音,就会有回声,也就是说,只要声音在传递过程中遇到障碍物就会反弹,发生回声现象。多数情况下,只有一个较大分贝的声音在空旷环境下,人耳才会分辨出回声。而日常生活中人耳也经常收集到回声,但由于回声的分贝低,或者在嘈杂环境中,所以人耳分辨不出回声,就会产生“日常生活中没有回声”的误解。其实,只是我们的耳朵分辨不出这样的声音,或者说大脑接收到但分辨不出而已。

自然界中有光能、水能,生活中有机械能、电能,其实声音也有能量。例如,两个频率相同的物体,敲击其中一个物体,另一个物体也会振动、发声,这种现象叫作共鸣。声音传播带动了另一个物体的振动,说明声音也有能量。

人们以分贝为单位表示声音的强弱,符号为dB。0分贝刚刚引起听觉。人们把频率高于人耳所能听到的声音叫作超声波,把频率低于人耳所能听到的声音叫作次声波。(www.daowen.com)

想一想

声音有高有低,有强有弱,我们能听出这些变化。那么,能想办法观察到声音的变化吗?请同学们分小组合作设计实验观察声音的变化。

根据你选择的研究方向,准备材料和工具,并认真规划

声音变化研究计划表

学一学

请各小组分工合作,按照实验计划进行,认真观察,及时记录,分析得出结论。

1.将尺子的一部分伸出桌面大约10~12厘米。用一只手压住尺子的一端另一只手拨动尺子的另一端。用不同的力度拨尺子,观察尺子上下振动的幅度倾听发出声音的强弱,及时做好记录,并认真分析拨动力度、尺子振动幅度和声音强弱之间的关系。

2.拨弹橡皮筋使它发出声音,再把橡皮筋拉得更长、更紧或更短、更松一些再拨弹,观察橡皮筋振动的速度,倾听发出声音的高低,及时做好记录,并认真分析橡皮筋的长短或粗细发生变化时,振动的速度和发出声音高低的关系。

研究记录表

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声音的高低强弱

声音是一种压力波,当演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时,物体的振动会引起介质——空气分子有节奏地振动,使周围的空气产生疏密变化,形成疏密相间的纵波,这就产生了声波,这种现象会一直延续到振动消失为止。

声音作为波的一种,频率和振幅就成了描述波的重要属性。频率的大小与我们通常所说的音高对应,而振幅影响声音的大小。声音可以分解为不同频率、不同强度正弦波的叠加。这种变换(或分解)的过程,称为傅立叶变换。

因此,一般的声音总是包含一定的频率范围。人耳可以听到的声音的频率范围在20到20000赫兹之间。狗和蝙蝠动物可以听到高达160000赫兹的声音。

安全提示

1.根据实验需要准备材料、工具和记录表,避免实验时手忙脚乱。

2.小组合作有条不紊,实验时认真投人、不打闹。

3.若发生划伤、弹伤等,主动联系老师或家长,及时进行消毒。

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