初中物理微专题-探究声音特性的相关影响因素的实验 学案

这是一份初中物理微专题-探究声音特性的相关影响因素的实验 学案，共7页。

探究声音特性的相关影响因素的实验除传统实验器材外往往还会结合各种乐器进行设计，期中主要分为弦乐器、管乐器、打击乐器等。弦乐器为弦振动发声，管乐器为空气柱振动发声，打击乐器为打击面振动发声。
1.探究响度与哪些因素有关：响度与振幅、距离声源的远近、声波的离散程度有关。
（1）在探究响度与振幅等关系时，通过用大小不同的力拨动琴弦，打击乐器，或吹奏乐器，使其发出大小不同的两次声音，同时对比观察物体偏离原来位置的幅度即可得出结论。
（2）探究响度与距离声源的远近关系几乎不考察。
（3）探究响度与声波的离散程度时需要使用喇叭筒等辅助器材，减小声波的离散程度。在声波对应的方向上采用测量听不到声音时的位置距声源的远近比较响度的大小。
2.探究音调与频率的关系：对于弦乐器，琴弦越短，振动频率越快音调越高，对于管乐器，空气柱越短，振动频率越快音调越高。除此之外还可用塑料片等器材通过滑动梳齿，触碰间隔不同的齿轮等改变振动的频率进行探究。
3.探究音色的相关实验设计几乎不考察。
若实验中振动不易观察可采用转换法，通过乒乓球，纸屑，沙子等将微小振动放大使实验效果更明显。
1．请你利用生活中的物品设计一个实验，探究声音的音调和频率的关系。
(1)实验方案： 。
(2)实验结论： 。
2．小明同学要研究声音的响度与振幅有关，如何去研究请你帮助设计这次实验的全过程．要求：写出所需器材、研究步骤，设计一个实验记录表格．
3．如图，请利用一个鼓（包括鼓槌）和碎纸屑设计实验来说明振幅和响度之间的关系。
4．小阳在“探究声音产生的原因”实验中观察到了如图所示的一些现象：发声的音叉放入水中，水花四溅；发声的鼓，鼓面上的纸球弹跳起来；轻质小球碰到正在发声的音叉会不停的跳动，因此小阳认为“物体与发声体接触才能受到力的作用”．一旁的小红说：“发声体产生声波，与发声体不接触也可以有力的作用．”请利用：一根蜡烛，火柴，剪刀，矿泉水瓶，气球和细线，设计一个实验证明小阳的观点是错误的．请你写出主要实验步骤和实验现象．
5．小明发现播放音乐碟时，用手触摸音箱感觉有微微的振动，而当音乐停止时，振动也停止．他心想：声音的产生是否由物体的振动引起的，为了证实自己的想法，他设计了如下的实验：把音箱平放，在音箱上面撒些细纸屑．当音箱播放音乐时，纸屑上下跳动；而当音乐停止时，纸屑也停止跳动．
A.这个现象说明了
B.参照以上的实验，你能否设计一个实验证明：“声音的响度与什么因素有关？”
（1）猜想：声音的响度可能与 有关
（2）选用器材：
（3）设计实验：
（4）现象：
（5）结论：
6．动画片《星球大战》中，神鹰号太空船将来犯的天狼号击中，听到天狼号“轰”地一声被炸毁，神鹰号宇航员得意地笑了。
(1)你觉得这段描写符合科学道理吗？
(2)减弱噪声的途径有哪些？
(3)请你设计一个小实验，证明“物体振动的幅度越大，产生的声音幅度越大”。
参考答案：
1． 见解析
频率越高，音调越高
【详解】(1)[1]可以选择钢尺、塑料尺、梳子和硬纸片、皮筋等进行实验。如选择钢尺或塑料尺，可改变它伸出桌面的长度来改变振动频率，如选择梳子和硬纸片，可改变拨动的快慢来改变振动频率；如选择皮筋，可改变它的松紧、长短来改变振动频率。实验时，都要控制用力的大小。实验中，要同时注意物体振动频率和此时发出声音的音调。所以，可设计方案如下：
将钢尺一端紧压在桌上，一端伸出桌边，拨动伸出桌面的部分，听它发出的声音。改变伸出桌面的长度，用同样的力拨动，观察钢尺振动的快慢，听它发出的声音。
(2)[2]通过对比物体振动快慢和声音的音调，可得出结论：频率越高，音调越高。
2．实验器材：钢尺、桌子；实验步骤：将钢尺的一端压在桌边上，另一端伸出桌面，保持伸出桌面的长度不变，分别用较轻力、较重的力和更重的力分别拨动钢尺，观察振幅的大小，听声音的响度变化．
实验记录表格：
【分析】响度是指声音的大小，响度的大小与振幅和距离声源的距离有关；故该题通过改变物体的振幅，判断声音的响度的大小变化进行设计实验．
【详解】实验器材：钢尺、桌子；实验步骤：将钢尺的一端压在桌边上，另一端伸出桌面，保持伸出桌面的长度不变，分别用较轻力、较重的力和更重的力分别拨动钢尺，观察振幅的大小，听声音的响度变化．
实验记录表格：
3．见解析
【详解】在鼓面上放些碎纸屑，用鼓槌敲击鼓面，纸屑就随鼓面一起振动。当用较大的力击鼓时，鼓声的响度大，纸屑被弹得高，说明鼓面的振幅较大；当用较小的力击鼓时，鼓声响度小，纸屑被弹得较低，说明鼓面的振幅较小，从而说明发声体振幅大，发出声音的响度大；发声体振幅小，发出声音的响度小。
4．见解析所示
【详解】①剪掉矿泉水瓶瓶底,用橡皮膜(剪开的气球)、细线将矿泉水瓶底部密封,张紧橡皮膜,去掉瓶盖.
②点燃蜡烛,瓶口正对蜡烛火焰并保持适当距离.
③用手弹击橡皮膜.
(2)实验现象:橡皮膜被弹击振动发出声音,蜡烛熄灭,说明小阳的观点是错误的.
【点睛】(1)要确定探究的课题,需要将三位同学的实验过程进行比较,找出共同之处.
(2)在明确了实验探究的问题后,根据上面的共同之处也可以确定实验结论.
(3)本小题采用的原理是一种物理变化非常不明显,但是确实发生了微小变化,这种把微小量放大有利于观察的方法在物理学里称为“微小量放大法”.
5． 声音是由物体的振动产生的 见解析 见解析 见解析 见解析 见解析
【详解】[1]根据题意知道，把音箱平放，在音箱上面撒些细纸屑．当音箱播放音乐时，纸屑上下跳动；而当音乐停止时，纸屑也停止跳动．这个现象说明了声音是由物体的振动产生的，振动停止，发声停止．
[2]由于声音的响度与振幅和距离发声体的远近有关，所以，可以猜想：响度的大小可能与振幅有关；
[3]所用的器材：塑料泡沫、鼓、鼓槌；
[4]设计实验：把塑料泡沫放在鼓面上，然后逐渐加大敲击鼓面的力度，观察塑料泡沫的跳动高度；
[5]发现越用力敲，塑料泡沫跳动越高，此时听到的响声越大，
[6]由实验现象得出结论是：声音的响度与振幅有关，振幅越大，响度也越大．
6．(1)这段描述不符合科学道理。
(2)减弱噪声的途径有在声源处减弱、在人耳处减弱、在传播过程中减弱。
(3)将刻度尺的一端夹紧在抽屉缝里，用手指使刻度尺的伸出部分弯曲，一松手，刻度尺由于振动而发出声音，刻度尺弯得越厉害，松手后听到的声音就越强，反之就越弱，以上实验证明“物体振动幅度越大，响度越大”。
【详解】(1) 这段描述不符合科学道理。理由是：在太空中没有空气，因为声音的传播是需要介质的，不能在真空中传播，所以天狼号爆炸发出的声音根本无法传到神鹰号上。
(2)减弱噪声的途径有三种，分别是在声源处减弱噪声、在人耳处减弱噪声、在传播过程中减弱噪声。
(3)用控制变量法探究响度和振幅、距声源的远近的关系。在距声源一定时，改变刻度尺偏离原位置的大小，来感受声音的响度。具体做法：将刻度尺的一端夹紧在抽屉缝里，用手指使刻度尺的伸出部分弯曲，一松手，刻度尺由于振动而发出声音，刻度尺弯得越厉害，松手后听到的声音就越强，反之就越弱。以上实验证明：“物体振动幅度越大，响度越大”。
实验次数
振幅
响度
1
2
3