专题01 声现象
一、声音的产生与传播 声音的产生产生条件发声体（声源）振动产生声音。声源声源可以是固体、液体和气体。探究实验有些振动无法直接用肉眼观察，通过其他现象反映。常见的实验验证有：（1）敲鼓时，鼓面上纸屑的跳动或者鼓面附近的蜡烛火焰晃动；（2）敲击音叉时，音叉附近的乒乓球跳开；或者用音叉接触水面，观察水面的变化；（3）说话时，用手按住声带，感受声带的振动；（4）音箱发声时，用手按住音箱的纸盆。声音的传播需要介质（1）声音的传播需要介质，介质可以是气体、液体或固体；（2）声音不能在真空中传播。声速（1）声音在不同介质中传播速度不同； （2）声速大小与介质种类、温度的关系；一般情况下，v固>v液>v气；在15 ℃的空气中声速约为340 m/s。听到回声的条件回声到达人耳比原声晚0.1 s以上（15 ℃空气，人与障碍物距离大于17 m）
二、声音三个特性的区别与联系 影响因素音调响度音色与发声体振动的频率有关，频率越快，音调越高与发声体振动的振幅及距离发声体的远近有关，振幅越大，距离发声体越近，响度越大与发声体的材料和结构等自身因素有关 生活实例①声音的“粗”、“细”；②男高音、女高音；③管乐器的空气柱越长，音调越低；④弦乐器的弦、打击乐器的鼓皮绷得越紧，音调越高；⑤声音越尖细，音调越高等①声音的“大”、“小”；②打击乐器时，用力越大，响度越大；③调整收音机音量，响度变化；④“声振林木”、“歌声嘹亮”、“响彻云霄”、“震耳欲聋”等①“闻其声知其人”；②声纹锁；③区分不同发声体的依据等区别①音调和响度没有必然的联系，音调高的声音响度不一定大； ②在声音的传播过程中，音调、音色一般不会变化，响度随传播距离的增大逐渐减小
三、声可以传递信息 声传递的信息归纳远处隆隆的雷声大雨就要来了不同的声音会传递给人们不同的信息。声音可以传递信息下课铃声响起下课时间到了铁路工人用铁锤敲击钢轨，钢轨发出异常声音有螺栓松动了医生用听诊器听心脏跳动的声音人体健康状况利用仪器接收次声波地震、台风的位置及强度
四、声波传递能量在生产、生活中的应用 领域应用医疗医生利用超声波去除病人体内的结石工业（1）利用超声波对钢铁、陶瓷、宝石、金刚石等坚硬物体进行钻孔和切削加工； （2）超声波去污：利用超声波使清洗液剧烈振动，把物体上的污垢清洗下来而不损坏被清洗的物体，可以用来清洗机器零件、精密仪器、医疗设备等； （3）超声波焊接：利用超声波的热效应，人们研制了超声波焊接机，利用这种焊接机可以焊接塑料制品、缝制化纤纺织品等； （4）超声波除尘：单反相机中的超声波滤镜，安置在快门之后，能够通过每秒万次的高速振动，将吸附在感光器上的灰尘碎屑震落，达到除尘的目的农业超声波育种：经过超声波处理的种子可以提前发芽，且抗病性强日常生活利用超声波清洗牙齿、利用超声波出去人体内结石等次声波武器由于次声波传播的距离远、穿透能力强，且较低频率的次声波达到一定强度时可以致人死亡，因而次声波正越来越多地应用在军事上。
五、乐音和噪音的辨析 类别乐音噪声 区别物理学角度发声体规则振动，稳定整齐，有一定频率振动无规则，没有一定的频率环保角度听起来悦耳、让人感觉舒服妨碍休息、学习、工作和交流波形有规则杂乱无章，无规则实例钢琴笛子演奏车子机器运转声联系乐音和噪音并没有明显的界限，若乐器演奏声在某一场景中是乐音，在另一场景中可能属于噪音。
六、控制噪音从三个方面入手 在声源处防止噪声产生，即在声源处减弱噪声在传播过程中阻断噪声传播，即在传播过程中减弱噪声在入耳处防止噪声进入耳朵，即人在耳处减弱噪声
1．“放大法”探究声音产生的原因：许多发声体振动不明显，不易观察，可借助轻小物体将这样的发声体的振动进行“放大”。放大法是转换法中的一种重要方法。 2．理想实验法、类比法 （1）理想实验法（科学推理法）：在真空罩里面放闹铃的实验中，玻璃罩内空气越稀薄，听到的声音越小，故此可以推断：当玻璃罩内抽成真空时，将听不见声音，也就是声音不能通过真空传播。这种实验方法叫理想实验法，也叫科学推理法。 （2）类比法：声波是看不见的，而水波是我们所熟悉且常见的，通过水波来认识声波，用了类比法。 3．反射面光滑，反射效果较好，易听到回声；反射面粗糙、疏松多孔，声音会被吸收，不易听到回声。如电影院的墙壁。 4．辨别声音三个特性的方法 明概念响度指声音的强弱，音调指声音的高低，音色指声音的品质知因素声源的振幅影响声音的响度大小，声源振动的频率影响声音的音调，声源的材料、结构影响音色晓听觉响度的听觉的感觉是声音的大小，音调的听觉感觉是声音尖细或低沉，音色的听觉感觉是声音品质的差异
5．声的利用
模型1 声音的产生与传播
（2023 无锡）如图所示，系在细绳上的乒乓球在竖直方向静止不动，将正在发声的音叉慢慢靠近并接触乒乓球，观察到乒乓球被弹起，说明声音是由物体 产生的，音叉发出的声音通过 传入我们的耳中。
【答案】振动；空气。
【分析】（1）声音是由物体振动产生的；
（2）声音的传播需要介质，可以在气体、液体、固体中传播。
【解答】解：将正在发声的音叉慢慢移近乒乓球且轻触乒乓球时，观察到乒乓球被弹起，说明了正在发声的音叉在振动；即发声体在振动；我们听到的声音是通过空气传播过来的。
名师点拨：本题考查了“放大法”探究声音产生的原因实验，涉及声音的传播，注重考生物理思想方法的培养。
【变式练1】如图所示，在鼓面上撒一些纸屑，敲一下鼓面，在听到鼓声的同时会观察到纸屑 。这一现象说明，发声的物体在 ，将敲响的鼓面用手按住，响声会消失，这是因为 。
【答案】跳动；振动；振动停止
【解答】解：声音是由物体的振动产生的，鼓面振动时，会引起了鼓面上纸屑的跳动，反过来，纸屑的跳动，说明鼓面在振动，如果用手按住鼓面，鼓面的振动停止，所以声音会消失。
【变式练2】（2022 山西）如图所示，是博物馆珍藏的古代青铜“鱼洗”，注入半盆水后，用双手搓把手，会发出嗡嗡声，盆内水花四溅。传说，众多“鱼洗”声能汇集成千军万马之势，曾吓退数十里外的敌军。这反映了我国古代高超的科学制器技术。下列分析正确的是（ ）
A．“水花四溅”说明发声的“鱼洗”正在振动
B．“鱼洗”发出嗡嗡声不是由物体振动产生的
C．“鱼洗”发出的声音只能靠盆中水传入人耳
D．众多“鱼洗”声汇集改变了声音的传播速度
【答案】A
【分析】（1）正在发出声音的物体（声源）是在振动的；（2）声音是由物体的振动产生的；（3）声音的传播需要介质；（4）响度的大小与振幅有关，振幅越大，响度越大。
【解答】解：A、“鱼洗”发出的声音是由“鱼洗”的振动发出的，“水花四溅”说明发声的“鱼洗”正在振动，故A正确；
B、“鱼洗”发出嗡嗡声是由物体振动产生的，故B错误；
C、人能听到“鱼洗”发出的声音是靠空气传入人耳的，故C错误；
D、众多“鱼洗”声汇集改变了声音的响度，声音在空气中的传播速度一般是不变的，故D错误。故选：A。
【点评】本题通过古代器皿考查了声音的产生、声音的传播、声音的响度等，体现了物理来源于生活，应用于社会的特点。
【变式练3】在不同的介质中，声音的传播速度差异很大。在一根很长的自来水管一端敲一下，另一端的人会听到三次敲击声，请判断传来的三次响声的介质按照先后依次是（ ）
A．铁管、水、空气
B．水、空气、铁管
C．空气、水、铁管
D．水、铁管、空气
【答案】A
【解答】解：声音会分别沿着固体水管、水、空气向另一端传播，由于声音在三种介质中的传播速度不同，即固体中最大，其次是液体，再次是气体；故在另一端的人先听到由固体水管传来的声音，其次是通过水传来的声音，最后是通过空气传来的声音；故正确，错误。
模型2 声音的特性
（2023 牡丹江）如图所示，中国科技馆中的展品“曾侯乙编钟”，用青铜铸成，17个大小不同的钟悬挂在一个钟架上。用大小相同的力敲击不同的钟，能发出不同的声音，这是指声音具有不同的（ ）
A．响度 B．音色 C．音调 D．传播途径
【答案】C
【分析】声音的三个特征包括音调、响度和音色；音调的高低与发声体的振动频率有关，频率越大，音调越高；响度的大小与振幅和距离声源的远近有关，在距离一定时，振幅越大，响度越大；音色反映了声音的品质与特色，与发声体的材料和结构有关，是辨别不同声音的依据。
【解答】解：用大小相同的力敲击不同的钟，编钟的质量不同（体积不同），振动的快慢不同，即振动频率不同，所以发出声音的音调不同，故只有C符合题意。
名师点拨：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。
【变式练1】（2023 徐州）制作一组长度不同的PVC管，用胶板拍击管口就能演奏简单的音乐。PVC管发出的声音是由空气 产生的。拍击不同长度的PVC管，发出声音的 不同。由于和其他乐器的材料、结构不同，PVC管发出声音的 不同。
【答案】振动；音调；音色。
【分析】声音是由物体振动产生的；声音的音调和物体振动频率有关；音色反映的是声音的品质与特色，它跟发声体的材料和结构有关。
【解答】解：声音是由物体振动产生的，故PVC管发出的声音是由空气振动产生的；拍击不同长度的PVC管，管的长短不同，筒内空气柱的长短就不同，振动时频率就不同，所以发出声音的音调就不同；音色反映的是声音的品质与特色，它跟发声体的材料和结构有关，PVC管和其他乐器的材料、结构不同，所以PVC管发出声音的音色不同。
【变式练2】（2023 新疆）医生给病人检查时使用听诊器，是为了增大声音的（ ）
A．音调 B．音色 C．响度 D．频率
【答案】C
【分析】响度指声音的大小，它与振幅和发声体的远近有关。
【解答】解：听诊器是利用声音在管内空气中集中传播，减小声音的分散，提高声音的响度，从而可以听到更清楚的声音。故选：C。
【变式练3】（2023 重庆）广泛应用在航海上的中国古代四大发明之一是 ，它推动了地理大发现、科学技术进步和人类文明发展。爱华同学想起这些心中自豪感油然而生，常常会轻声哼唱《爱我中华》，“轻声”的“轻”是指声音的 小。
【答案】指南针；响度
【分析】指南针广泛应用在航海上；响度表示声音的大小。
【解答】解：广泛应用在航海上的中国古代四大发明之一是指南针，指南针推动了地理大发现；“轻声”的“轻”是指声音的响度小。
模型3 波形图
如图所示，分别是音叉和钢琴发出的两列声波在同一示波器上显示的波形，则这两列声波（ ）
A．音调相同 B．响度不同
C．音色相同 D．音调、响度和音色均不同
【答案】A
【解答】解：由图知道，两幅图中音叉、钢琴振动的快慢相同（即频率相同），因此两列声波的音调相同；振幅是物体振动时偏离原位置的大小，两幅图中振幅相同，因此两列声波的响度相同；两列声波的波形不同，且发声体不同，故音色不同，故A符合题意，BCD不符合题意。
【变式练1】（2022 黑龙江）通过观察下列的声音波形图， 的音调相同， 的响度相同。
【答案】A、B、D；A、B、C。
【分析】音调和频率有关，响度和振幅有关。
【解答】解：音调和频率有关，响度和振幅有关；
由波形图可知，相同时间内A、B、D的振动次数相同，即它们的振动频率相同，因此音调相同；A、B、C偏离原位置相同，因此响度相同。
【变式练2】如图所示是将话筒接在示波器上，用不同乐器对着话筒都发出C调1（duo）的波形图，比较三种乐器发出声音特性不同的是（ ）
A．音调 B．响度 C．音色 D．声速
【答案】C
【解答】解：由图示知，三种乐器发出声音的波形的频率相同、振幅相同，形状不同，所以三种乐器发出声音的音色不同，故ABD不符合题意，C符合题意。
【变式练3】“闻其声而知其人”主要是依据讲话人声音的 来判断的。如图所示，甲、乙是2种声音的波形图，从物理学角度看甲声音是 （选填“乐音”或“噪声”）。
【答案】音色；乐音。
【解答】解：不同发声体的材料和结构不同，发出声音的音色不同，“闻其声而知其人”主要是依据讲话人声音的音色来判断的。如图所示，甲、乙是2种声音的波形图，从物理学角度看乙声音的波形振动规则，是乐音。
模型4 声音的利用
（2022 赤峰）下列事例中，利用声来传递信息的是（ ）
A．利用强超声波对金刚石等坚硬物品钻孔
B．超声波使液体微粒剧烈振动，加速溶质溶解
C．人暴露在150dB的噪声环境中，耳内鼓膜会破裂出血
D．母象与小象通过次声波交流
【答案】D
【分析】声的应用有两个方面：利用声来传递信息，如隆隆的雷声预示着一场大雨的到来等；利用声来传递能量，如用超声波排除人体内的结石等。
【解答】解：A、利用强超声波对金刚石等坚硬物品钻孔，是利用了声传递能量，故A不符合题意；B、超声波使液体微粒剧烈振动，加速溶质溶解，是利用了声传递能量，故B不符合题意；C、人暴露在150dB的噪声环境中，耳内鼓膜会破裂出血，是利用了声传递能量，故C不符合题意；D、母象与小象通过次声波交流，是利用了声传递信息，故D符合题意。故选：D。
名师点拨：本题考查了声的利用，能结合实例了解声既能传递信息，也能传递能量，属于基础知识。
【变式练1】（2023 辽宁）如图，化学老师检验氢气纯度时，用拇指堵住集满氢气的试管口，靠近火焰，移开拇指点火，会发出尖锐的爆鸣声或很小的声音，根据声音的不同来判断氢气纯度，说明声可以传递 （填“信息”或“能量”）。其中“很小”是指声音的 （填声音的特性）小。因为氢气密度比空气密度 ，所以检验时试管口要朝下，防止氢气逸出。
【答案】信息；响度；小。
【分析】（1）声可以传递信息、声音可以传递能量；（2）响度指声音的强弱或大小，与振幅和距离发声的远近有关；（3）氢气的密度小于空气的密度。
【解答】解：（1）根据声音的不同来判断氢气纯度，说明声可以传递信息；（2）“很小”是指声音的响度，是指声音的响度很小；（3）氢气密度比空气密度小，所以检验时试管口要朝下，防止氢气逸出。
【变式练2】（2023 乐山）2023年央视春晚上演员用洞箫吹奏名曲《百鸟归巢》，演奏者用洞箫以花舌吹法模拟鸟啼声，其模拟的鸟啼声使现场听众感受到了百鸟归巢的活跃气氛。下列有关说法正确的是（ ）
A．吹奏时按压不同位置的气孔，主要改变声音的响度
B．用洞箫模拟鸟啼声，主要模拟鸟啼声的音调
C．现场的听众听到乐曲声是通过笛子传播的
D．听众在乐曲声中感受到了百鸟归巢的活跃气氛，说明声音能传递信息
【答案】D
【分析】（1）声音的特性包括音调、响度和音色。音调指声音的高低，响度指声音的大小、音色是声音的品质与特色；
（2）声音的传播需要介质，固体、液体、气体都可以传声；
（3）声音既能传递信息，又能传递信息。
【解答】解：A．吹奏时按压不同位置的气孔，则发声的空气柱长度不同，振动频率不同，因此主要改变声音的音调，故A错误；B．用洞箫模拟鸟啼声，主要模拟鸟啼声的音色，故B错误；C．现场的听众听到乐曲声是通过空气传播的，故C错误；D．听众在乐曲声中感受到了百鸟归巢的轻快活泼气氛，说明声音能传递信息，故D正确。
【点评】本题考查了我们对声学多个知识点的理解，有一定综合性，但都是基础知识，难度不大。
【变式练3】如图所示是一款低音频发声灭火装置，通过发出30-60Hz的低频声波，能够在短短数秒之内扑灭火焰。关于这台低音频发声灭火装置，下列说法正确的是（ ）
A．该装置发出的低频声波属于次声波
B．该装置发出的声波能量大，可以在真空中传播
C．声波可以灭火说明声波具有能量
D．低音频发声灭火装置是高科技产品，声源不需要振动
【答案】C
【解答】解：低音频发声灭火装置发出声音的频率范围在30-60Hz，而次声波的频率要小于20Hz，所以该装置发出的不是次声波，故A错误；声音的传播需要介质，真空不能传播声音，故B错误；声波可以灭火说明声波具有能量，故C正确；低音频发声灭火装置发出的声音是由物体的振动产生的，故D错误。故选C。
模型5 声音的等级和噪音的危害
在繁华闹市区设立的噪声监测器测定的是声音的 （响度音调音色频率）。某时刻该设备的显示屏上显示58.60的数字，这个数字的单位是 ；若此时有一辆大卡车路过此地，显示屏上显示的数据将 （增大减小）；噪声监测设备 （能不能）减弱噪声的强度。
【答案】响度；分贝；增大；不能。
【解答】解：据图所示的噪声监测器显示屏显示58.60的数字，可知此时的噪声是58.60分贝；该装置是用来监测噪声强弱的仪器，故其测的时当时环境声音的响度；若有汽车驶过时，其噪声变强，所以噪声监测器的数字将会变大。噪声监测设备不能减弱噪声的强度。
名师点拨：噪声监测仪是用来监测噪声大小的仪器，测量的是声音的响度；它只能监测噪音，不能减弱噪声。
【变式练1】小明家临街而住，于是在家装了一个噪声监测仪，如图所示，此时显示环境的噪声是： ，利用噪声监测仪 （选填“能”或“不能”）减弱噪声，噪声 （选填“能”或“不能” ）在真空中传播。
【答案】；不能；不能。
【解答】解：根据图所示的噪声监测器显示屏显示的数字是54.4，可知此时的噪声是；该装置是用来监测噪声强弱的仪器，故其测的是当时环境声音的响度，不能起到减弱噪声的作用；一切声音都不能在真空中传播，所以噪声不能在空气中传播。
【变式练2】（2023 随州）如图是生活中的两个情境，图1是居民小区噪声监测器，显示环境噪声为55.5分贝。图2是钢琴调音师正在用手机上的一个调音软件播放音叉256、512、1024、2048（Hz）的标准音来校准琴音。下列说法正确的是（ ）
A．人们以分贝为单位来表示声音强弱的等级
B．分贝是音调的单位
C．2048Hz的音属于次声波
D．256Hz的音和2048Hz的音比较，256Hz的声音音调更高
【答案】A
【分析】（1）人们以分贝为单位来表示声音的等级，符号用dB表示；（2）响度表示声音的强弱；（3）振动频率低于20Hz的声属于次声波；（4）物体的振动频率越高，音调越高。
【解答】解：A．噪声的等级用分贝来划分，故A正确；B．分贝是响度的单位，故B错误；C．次声波的振动频率低于20Hz，2048Hz的音不属于次声波，故C错误；D．256Hz的音和2048Hz的音比较，256Hz的声音频率低，音调更低，故D错误。故选：A。
【变式练3】（2022 随州）每年高考和中考期间，社会各界都努力为考生创设良好的环境，防止噪声的危害是一项重要工作。下列关于考试期间控制噪声的说法和做法正确的是（ ）
A．考场周围可以大声播放音乐，因为音乐不属于噪声
B．考场附近禁止车辆行驶和鸣笛，是从声源处防止噪声的产生
C．关闭门窗可以完全消除噪声，因为固体不能传声
D．干扰的声音不可能完全杜绝，若在考场内听到80dB的噪声应属于较为理想的安静环境
【答案】B
【分析】（1）从环境保护角度看，凡是影响人们正常的生活、休息、学习的声音都是噪声；
（2）有效防治噪声的途径有三条：①在声源处；②在传播过程中；③在人耳处；
（3）声音的传播需要介质；
（4）声音的强弱等级用分贝来表示。0dB是人能听到的最微弱的声音；30﹣40dB是较为理想的安静环境；70dB会干扰生活、影响工作；长期生活在90dB以上的噪声环境中，听力会受到严重的影响；超过150dB的噪声环境，会使双耳完全失去听力。
【解答】解：A、考场周围可以大声播放音乐，音乐会影响学生的考试，属于噪声，故A错误；B、考试期间学校周围禁止鸣笛，是在声源处控制噪声，故B正确；C、关闭门窗不能完全消除噪声，因为固体能传声，故C错误；D、30dB～40dB是较为理想的安静环境，故D错误。
模型6 控制噪音
（2023 锦州）关于声现象，下列说法中正确的是（ ）
A．只要物体振动，我们就能听到声音
B．声音在真空中传播的速度最快
C．戴耳罩是在声源处减弱噪声
D．利用音色能区分钢琴和笛子发出的声音
【答案】D
【分析】（1）人耳的听觉有一定的范围，只能听到20～20000Hz之间的声音；
（2）声音的传播需要介质，真空不能传播声音；
（3）减弱噪声的方式有三种，分别是在声源处减弱，在传播过程中减弱，在人耳处减弱；
（4）音色是声音的特色，与发声体的材料、结构等因素有关。
【解答】解：A、人耳的听觉范围是20～20000Hz，超出这一频率范围的声音人耳是听不到的，故有时物体振动我们听不到声音，故A错误；
B、真空不能传播声音，声音在真空中传播的速度为0，故B错误；
C、戴耳罩是在人耳处减弱噪声，故C错误；
D、不同乐器发出声音的音色不同，故区分钢琴和笛子这两种乐器发出的声音是因为它们发出声音的音色不同，故D正确。
故选：D。
名师点拨：本题考查了声音的传播条件、声音在不同介质中的传播速度、减弱噪声的方式、声音的特性等，是一道基础题，难度不大。
【变式练1】（2023 青海）如图所示，为保障藏羚羊顺利迁徙，在三江源国家自然保护区某路段设有“禁止鸣笛”的警示牌。“禁止鸣笛”是通过什么途径控制噪声的（ ）
A．防止噪声进入耳朵 B．阻断噪声传播
C．防止噪声产生 D．以上都不符合
【答案】C
【分析】减弱噪声的途径：在声源处减弱﹣﹣消声；在传播过程中减弱﹣﹣吸声；在耳朵处减弱﹣﹣隔声。
【解答】解：禁止鸣笛的标志阻止了声音的产生，所以是在声源处控制噪声，故C正确、ABD 错误。
【变式练2】（2023 东营）下列减弱噪声的措施中，通过阻断噪声传播的是（ ）
A．如图甲，摩托车上安装消声器
B．如图乙，道路旁安装隔声板
C．如图丙，中考期间考场周边建筑工地停工
D．如图丁，小区内禁止鸣笛
【答案】B
【分析】减弱噪声的途径：在声源处、在传播过程中、在人耳处，据此分析判断。
【解答】解：A、安装消声器，属于在声源处有效减弱噪声产生，故A不符合题意；B、道路旁安装隔声板属于在传播过程中减弱噪声，故B符合题意；C、中考期间考场周边建筑工地停工，属于在声源处有效防止噪声产生，故C不符合题意；D、禁止鸣笛，属于在声源处有效防止噪声产生，故D不符合题意。
故选：B。
【点评】本题考查学生对减弱噪声具体做法的理解能力，要结合防治噪声的途径方法进行分析解答。
【变式练3】（2022 深圳）深圳是全国文明城市，公民应该控制噪声，下列不属于在声源处减弱噪声的做法是（ ）
A．不高声喧哗
B．调低跳舞音响设备的音量
C．在公路上不鸣笛
D．在学校周围植树
【答案】D
【分析】防治噪声的途径，从三方面考虑：①在声源处，②在传播过程中，③在人耳处。
【解答】解：A、不高声喧哗，属于在声源处减弱噪声，故A错误；
B、调低跳舞音响设备的音量，属于在声源处减弱噪声，故B错误；
C、在公路上不鸣笛，属于在声源处防止噪声的产生，故C错误；
D、在学校周围植树，属于在传播过程中减弱噪声，故D正确。
故选：D。
【点评】有关噪声问题是声学中常见考点，理解其减弱的三个途径，还要和实际生活结合，题目比较简单。
