声音

我们要探索声音的世界是怎么样的

我们的学习目标:声音是什么

                             有什么特征

                             他们是怎么运作的以及为什么




声音是什么

你知道的声音是怎么样的,我们先看几张声音的图片:

声波图

这些都是声波的图形,能找出几种共同点?

1.是不是有个中轴,波形在上下反复振动

2.有些地方比较密,有些比较疏,是不是密的振动次数多点,疏的少点

拍球大家都会,声波图有没有跟拍球类似?拍球上下反复弹跳,而且也有高度,这个高度我们叫振动的幅度,振幅。拍球有快和慢,1s内拍球的次数就叫频率。

那么我们就知道声音是什么了,声音是”拍球“,是振动,有振幅和频率两个属性,那这两个属性在声音里起什么作用呢?



声音的特征


响度

我们听到的声音有大和小,就叫声音的响度。如果你要拍桌子要怎么拍得响呢,是不是手要高高举起用力拍下,高高的拍下来,运动幅度就大,这样声音会比较响,

换种说法,是不是振幅越大,声音的响度就越强

(这里有个推测,如果发声的腔体越大,那么振幅就可能越大,声音响度就越强,刷题有遇到可以测试下)

音调

我们拍球有时要拍得高,有时是拍得快,那么我们拍得很快频率就高,如果声音频率很高,我们听到尖细的声音,就是高音,频率低我们听到低沉的声音,是低音,这是声音的音调。这跟爬楼梯一样,爬的快就越高,高音,高的地方比如塔尖都是又尖又细;爬的慢就低,低音,地基一样低沉结实。频率的单位是Hz赫兹,我们耳朵能听到的范围是20Hz~2万Hz,高于2万Hz的就叫超声波,低于20Hz的就叫次声波,超出这个范围我们就听不到了。

音色

我们不用看到,只要听下声音,就知道是谁在说话,是什么乐器发出的,我们是如何做到听音分辩声源呢

我们买西瓜的时候会敲下,根据声音的不同,判断西瓜好不好。为什么可以做到呢,我们先看下西瓜不同成熟度,含水量会不同,密度会不同等,当用相同力度敲西瓜,西瓜产生振动但因为西瓜结构不一样就会发出的不同的振幅和频率,产生不一样的声音,从而判断西瓜好坏。

音色是声源振幅和频率的烙印,发声体不同的材质和材质结构会产生不同的振幅和频率,形成独特的声音特征,音色就是对这一特征的描述。

响度和音调是对同一振动源的声音特征描述,音色则是对不同发声源的声音特征描述。




声音如何与外界联系,如何传播?


发试卷

我们先看下教室里是如何发试卷的,一组10个人10张试卷,第一排同学拿走自己那份,将余下9张转给第二排,第二排拿走自己那份,将8张转给后排同学,直到最后一排拿到最后一张。我们看下这个分发过程是如何实现的。

1.是不是首先要有试卷,没有试卷就不用分发,就不用启动这个分发过程

2.是不是需要10个同学,没有同学,空的教室,也没法分下去

这是分发过程的两个结构,说好了结构,我们看下结构是如何运作的

1.试卷是不是逐步减少,第一排是10张,最后一排是1张

2.同学是不是都在自己座位上,转身发好了就回归原位,不用怎么大动作就完成分发的任务

3.试卷是不是可以从第一排开始往后发,也可以从最后一排往前发

4.如果有12张试卷,发了10个人后面没人也遇到了墙,就发不下去了

这是我们对发试卷的一些分析。


连续发试卷


波的传播方式

我们看下发试卷这样的传播方式与振动传播方式的类比

发试卷传播的内容是试卷,通过同学们的原地传播,试卷从第一排传到最后一排

振动要传播的振幅和频率,通过传播的介质,声音往四周扩散

这样的运动方式叫做波,波是振动的传播。声音是振动,振动以波的方式传播,那么声音以波的方式进行传播。


声音的传播

先看结构

内容:是不是要有试卷,对于声音而言,就是先有振动源,才有声音

介质:试卷分发需要同学们,声音传播需要介质(气体,固体,液体),在真空里声音无法传播

         分试卷同学们是挨个坐的,如果中间有个空位,发试卷就比较吃力了。同样如果介质间隔比较大,比如在气体中,分子间间隔大,振动传播的速度就低了,声音在空气中的传播速度是340米/秒 ,在液体和固体中速度又不一样,一般来说固体传播速度大于液体大于气体,当然更进一步,温度越高的话分子活跃度增加,那么声音传播速度会更快些。

运作方式

我们看声音传播是如何运作的,

1.我们知道试卷逐步减少,波传递出去的振动也是逐步减弱,离声源越近,声音能量越足,响度就越大

2.试卷分发可前可后,波也是这样,声音没有方向限制,可以往外传播,可以往声源方向传播

3.声音遇到不同介质时,比如碰到教室墙壁,一部分会反弹传播,若我们听得到,就是回声了。当然传播需要时间,如果足够快,比如17米范围内,我们耳朵就听不到回声了,迟于这个时间0.1秒,我们就可以捕捉到回声了。


声音与人

我们对声音和传播方式了解了,我们去使用这样的声音工具了。

声音的利用

声音有传播速度,传播遇到不同介质时会反射回来,由此产生回声,我们根据回声的方位和时间,就可以知道我们面对的是多大的障碍物和距离了。蝙蝠、海豚,雷达,医院B超,台风自身产生的次声波,这些都通过声波来进行定位和测距。

波传递了振动的能量,我们还利用超声波清洗机械,加热,去除人体结石等各种用途。

噪声的控制

我们周边有太多东西可以振动,都是发声源,都会发出声音,一些是我们不影响我们工作生活,一些妨碍了我们的就属于噪声。

声音响度有强弱之分,我们用一个数值来表示,分贝,响度大的分贝就大,我们舒服的环境是30-40分贝,超过70分贝就影响工作,超过90分贝就影响听力了,超过150分贝,会使鼓膜破裂,听力丧失。

我们要减少噪声从上面学的几个方面入手,减少振幅,降低响度,切断传播介质,用隔音材料来降低传播效率,其次是用防护耳罩把声音隔绝在外面。

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