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第2节 声音的特性 （导学案）
【学习目标】
1. 了解声音的特性。知道声音的音调跟发声体的频率有关。知道声音的响度跟发声体的振幅有关。
知道不同发声体发出声音的音色不同。
2. 通过实验，进一步了解和学习研究物理学问题的方法。
3. 通过研究现实世界中丰富多彩的发声现象，使学生更加热爱科学。
【学习重点】
声音的三种特性及其影响因素。
【学习难点】
音调和响度的区别。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1．频率是表示物体振动快慢的物理量，它的单位是赫兹，符号为Hz。大多数人能够听到的声音
的频率范围是20Hz 到20000Hz，频率高于这个范围的声音叫做超声波，频率低于这个范围的声音叫做
次声波。
2. 声音的高低称为音调。音调与物体振动的频率有关，物体振动频率越高，发出声音的音调就越
高；物体振动频率越低，发出的声音的音调就越低。
3. 声音的强弱叫响度。物体的振幅越大，产生声音的响度越大。响度除跟发声体发声时的振幅有
关外，还跟人距离发声体的远近有关系。
4. 音色是指声音的特色、品质。不同发声体的音色是不同的，音色取决于发声体本身的材料、 结
构等因素。我们能区分不同的人或物体发出的声音，就是因为它们的音色有差别。
【合作探究】
探究一、音调
1. 音调
（1）探究声音的特点
【做一做】如图1所示，拿一张硬纸片在梳子上划过，一次快划，一次慢划；仔细听两次硬纸片
发出的声音有什么不同？
【实验现象】当快速划过时，硬纸片发出的声音尖细；慢速划过时，硬纸片发出的声音低沉（选
填“快”或“慢”）。
【想一想】牛与蚊子发出的声音有什么不同？男低音与女高音歌唱家发出的声音有什么不同？
牛发出的声音低沉，蚊子发出的声音细高。男低音低沉浑厚，女高音婉转高亢。以上事例表明，声音有高低。
图1 图2
（2）音调
声音的高低叫做音调。通常女生比男生的音调高，女高音、男中音就是指音调的高低。
（3）探究影响音调高低的因素
【提出问题】音调的高低与什么因素有关？
【猜想和假设】音调可能和振动的快慢有关，可能和振动的幅度有关。
【设计实验】控制变量法：控制钢尺的振动幅度不变，只改变钢尺伸出的长短（改变钢尺振动的
频率）。如图2所示，将一把钢尺按紧在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，
同时观察振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，使钢尺两次振动的幅度大致相同，再次拨动。
【进行实验】
①把钢尺紧压在桌上，使钢尺的3/4伸出桌面外，用手向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢尺振动
的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中；
②再分别把钢尺的1/2、1/4伸出桌面外，仍用同样大小的力向下压伸出的钢尺使其振动，观察钢
尺振动的快慢并听钢尺发声的高低，记录在表格中。
实验记录表：
振动钢尺长度 振动快慢 声音高低
钢尺长度的3/4 慢 低
钢尺长度的1/2 快 高
钢尺长度的1/4 更快 更高
【实验结论】
音调的高低与发声物体的振动快慢有关。振动得越快，发出声音的音调 越高；振动得越慢，声音
的音调越低。
（4）频率
①物理意义：用来描述物体振动快慢的物理量。物体振动快，则频率高；振动慢，则频率低。
②定义：物体在1s振动的次数叫频率。用符号f表示.
③单位：赫兹，符号是Hz。如物体1s内振动了50次，则这个物体振动的频率f=50 Hz.（5）音调和频率的关系
频率决定声音的音调。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。
（6）音调的波形
【演示】将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个不同频率的音叉做实验，
边听边分析它们的波形有何不同。
【总结】通过观察示波器中的波形，我们可以清楚地看到，音调的高低与波形间的关系：
高音调的声音频率高，波形密集；低音调的声音频率低，波形较稀疏（选填“密集”或“稀
疏”）。
2. 超声波和次声波
（1）可听声：
人耳感受的声音频率有一定的范围，大多数人能够听到的频率范围从20Hz 到20000Hz；
图5
（2）超声波：把频率高于 20000 Hz 的声叫超声波，因为超过人类听觉的上限；
（3）次声波：把频率低于20Hz 的声叫次声波，因为低于人类听觉的下限。
阅读课本34页《人和一些动物的发声和听觉频率范围》，了解人和一些动物的发声和听觉频率范
围。回答：能听到次声波的动物有哪些？能听到超声波的动物有哪些？
【归纳】动物的听觉频率范围一般和人的不同。有的动物能听到超声波，有的动物能听到次声波。
能听到次声波的动物有：狗、大象；能听到超声波的动物有：狗、猫、蝙蝠、海豚。有些动物既能听
到超声波也能发出超声波，如蝙蝠、海豚等。
【想想议议】一只蚊子从你耳旁飞过，你能听到它翅膀振动所发出的声音。可是一只蝴蝶飞过你的
耳旁时，你却听不见，这是为什么？【解析】蝴蝶翅膀的振动频率不超过10Hz，蚊子翅膀的振动频率500~600Hz，由于蝴蝶的翅膀振
动的频率低于人耳能够听到的频率范围，所以人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。而蚊子翅膀的振
动频率在人耳的听频范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。
【例题1】如图1所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出约为尺长的一半，拨动钢尺，听它
发出的声音，并观察它的振动情况。然后减小钢尺伸出长度约为尺长的1/4，再次实验，得到的结论是
（ C ）
A．振动快慢不变 B．振动变慢 C．频率变高 D．频率变低
【解析】钢尺伸出桌面的长度越短，振动越快，频率越高，音调越高。所以选项C正确。
图1 图2
【例题3】根据图中2所给信息，判断下列说法正确的是（ D ）
A．蝙蝠可以发出频率为400Hz的声音
B．人能听到蝙蝠发出的所有频率的声音
C．15Hz的声音只要振幅足够大，人耳是能听到的
D．人听觉频率范围比人发声频率范围要大
【解析】A．由图蝙蝠的发声频率为10000Hz 120000Hz，所以蝙蝠不能发出频率为400Hz的声音，
故A错误； ∼
B．人的听觉范围为20Hz 20000Hz，蝙蝠的发声频率为10000Hz 120000Hz，所以人只能听到蝙
蝠发出的部分频率的声音，故∼B错误； ∼
C．15Hz的声音低于人听觉的下限20Hz，由振动的频率决定，与振幅没有关系，故C错误；
D．人的发声频率为85Hz 1100Hz，听觉范围为20Hz 20000Hz，人听觉频率范围比人发声频率范
围要大，故D正确。所以选D。∼ ∼
探究二、 响度声音有音调的不同，也有强弱的不同。
1. 响度：物理学中把声音的强弱叫响度，也就是声音的大小。
2. 探究响度和振幅的关系
【提出问题】响度的大小与哪些因素有关?
【猜想假设】响度可能振动幅度有关，物体的振幅越大，产生的声音响度可能越大。
【进行实验】
①把系好乒乓球的细线拴在铁架台上，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。
②用大小不同的力敲击音叉，使音叉发出响度不同的声音，重做上面的实验，观察乒乓球被弹开的
幅度。将观察到的现象记入表格中。
乒乓球被弹开幅度 振幅大小 响度大小
大 大 大
小 小 小
【实验现象】音叉发出声音的响度小，乒乓球被弹开的幅度小，音叉振动的幅度小；音叉发出声音
的响度大，乒乓球被弹开的幅度大，音叉振动的幅度大。
【实验结论】响度跟发声体振动的幅度有关，物体振动的幅度越大，产生声音的响度越大。
3. 振幅（振动的幅度）
物理学中用振幅来描述物体振动的幅度。振幅是指发声体偏离原来位置的最大距离，物体的振幅越
大，产生声音的响度越大。
4. 用波形图表示响度的大小
【演示】将音叉发出的声信号输入计算机中，观察声音的波形。换一个响度不同的音叉做实验，
边听边分析它们的波形有何不同。甲
乙
比较甲、乙两个发声体声音的波形可知：甲的振幅大，响度大；乙的振幅小，响度小。
5. 影响响度大小的因素
【想一想】响度还与其它因素有关吗？请同学们列举一些事例。
【分析】拿出手机听音乐，离的近可以清楚地听见手机的声音，离得远几乎听不见。表明响度还
跟离发声体的远近有关。距离越远，声音越分散，响度越小。减小声音的发散，可增大响度。生活中
的喊话器、医生用的听诊器都利用了这个道理。
【总结】①响度的大小与振幅有关：发声体的振幅越大，产生声音的响度越大。
②响度的大小与人距发声体的远近有关：离发声体距离越远，声音越分散，响度越小。
6. 区分音调与响度
音调和响度是声音的两个不同的特征。响度大的声音，音调不一定高；音调高的声音，响度也不
一定大（选填“一定”或“不一定”）。
【想想议议】蚊子的叫声与黄牛的叫声相比，哪个音调高？哪个响度大？
蚊子的叫声音调高；黄牛的叫声响度大。
【例题3】男低音独唱时由女高音轻声伴唱，对二人声音的描述正确的是（ A ）
A. 男低音比女高音音调低、响度大 B. 男低音比女高音音调低、响度小
C. 男低音比女高音音调高、响度大 D. 男低音比女高音音调高、响度小
【解析】题中的“男低音”和“女高音”中的“低”和“高”专指音调的高低。由此可知，男低
音比女高音音调低。女高音“轻声”伴唱，“轻声”指响度不宜过大。所以A正确。
探究三、音色
【做一做】①找几名同学站在你看不见处念一首诗，每人读一句，你能否判断出每一句分别是哪一
位同学念的。为什么？
②播放用不同的乐器演奏的古典音乐《梁祝》，控制音调和响度差不多相同，你能分辨它们是哪
种乐器发出的吗？为什么？
【归纳】频率的高低决定声音的音调，但是不同的物体发出的声音，即便音调相同，我们还是能
够分辨它们。这表明在声音的特征中还有一个因素是十分重要的，它就是音色。1. 探究不同发声体的音色
【演示或播放视频】将音叉、钢琴与长笛发出的声音分别输送到计算机（或示波器）中，观察声
音的波形图，比较他们的波形有何异同。
【分析】根据观察到的声音波形可以知道：
①音叉、钢琴、长笛发出的声音波形，总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，音调相同。
②振动幅度相同（振幅相同），响度相同。
③波的形状不同，即音色不同（以上均选填“相同”或“不相同”）。
2. 音色
声音的品质叫做音色，又叫音品，它反映了每个物体发出的声音特有的品质。
3. 音色的决定因素
①音色是由发声体的材料、结构等因素决定的。不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色
就不同。“闻其声而知其人”就是利用每个人发出声音的音色不同来辨别的。
②音色是由发声体本身决定的，发声体有变化，音色也将变化。例如，有经验的铁路工人师傅，
可以通过用铁锤敲击钢轨发出的声音的音色而得知钢轨上的螺丝是否松动。
【例题5】为鼓励抗击新冠肺炎疫情的信心，2020年央视春晚，由6位央视主持人共同表演的情景
报告《爱是桥梁》作为春晚临时增加节目，引起人们的强烈关注和高度好评。下列说法正确的是（ D
）
A．表演者发出的声音是由空气振动产生的
B．表演者的声音可以在固体、液体和真空中传播
C．后排观众听到的声音比前排小，是因为他们听到的声音音调低
D．观众能依据音色的不同分辨出是哪位主持人在朗诵
【解析】A. 表演者发出的声音是由声带振动产生的；A错；
B. 声音可以在固体、液体和气体中传播，真空不能传声；B错；
C. 在振幅一定时，距离发声体越远，听到的响度越小；C错；
D. 不同人说话时的音色不同，所以观众能依据音色的不同分辨出主持人在朗诵；故D正确。
4. 乐音和乐器
阅读课本36页《科学世界》，完成下列问题：
①什么是乐音？②常见的乐器打击乐器、弦乐器、管乐器靠什么发声？音调的高低与什么有关？【总结】
（1）乐音：悠扬、悦耳，听起来很舒服的声音叫乐音。从钢琴和长笛的波形图中可以看出，乐音
的波形是有规则的（选填“有规则”或“无规则”）。
（2）乐器：知道三类乐器的发声部位。
①打击乐器：锣、鼓等受到打击时产生声音。以鼓为例，鼓皮绷得越紧，振动得越快，音调越高。
击鼓的力量越大，鼓皮的振动幅度就越大，声音就越响亮。
②弦乐器：二胡、小提琴和钢琴等通过弦的振动发声。弦乐器的音调高低取决于弦的粗细、长短
和松紧。一般来说，弦乐器的弦越细、越短、越紧，其发声时的音调越高。
③管乐器：长笛、箫等乐器，包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动发声。管乐器音调的高低取决
于所含空气柱的长短；管内空气柱越长，音调越低，反之越高。
【例题5】如图所示，将钢尺的一端紧按在桌面上，另一端伸出桌边，拨动钢尺改变钢尺伸出桌面
的长度和拨动钢尺的力度，将钢尺发出的不同声音信号输入示波器，显示的两种不同波形如图甲、乙
所示。下列对各种情况的比较正确的是（ B ）
A．甲波形图的音调比乙低
B．甲波形图的响度比乙大
C．用较小的力拨动钢尺时，对应的是甲波形图
D．钢尺伸出桌面的长度较长时，对应的是甲波形图
【解析】A．由波形图知道，甲和乙比较，相同时间内甲振动的次数多，所以甲波形图的振动频率
高，音调高，故A错误；
B．甲和乙比较，甲的振幅大于乙的振幅，说明甲声音的响度比乙大，故B正确；
C．用较小的力拨动钢尺时，钢尺的振动幅度变小，则由图知道，对应的是乙波形图，故C错误；
D．钢尺伸出桌面的长度较长时，钢尺的振动变慢，即振动频率变小，则由图知道，对应的是乙波
形图，故D错误。所以选B。
【例题6】图甲是由竹筒（A、B两端开口，C处开一小口）和“活塞”组成。将活塞从B处塞入，
在A处吹气并来回拉动“活塞”能发出悦耳的哨音，“活塞”如图乙所示。下列说法正确的是（ D
）
A．哨音在真空中也能传播 B．哨音是由竹筒的振动产生的C．换用更大的力吹气改变了哨音的音调 D．吹气时来回拉动“活塞”改变了哨音的音调
【解析】A．真空中不能传声，故A错误；
B．声音是由物体振动产生的。用嘴吹竹筒的上端，可以发出悦耳的哨音，声音是由筒内空气振动
产生的，故B错误；
C．吹出哨音的响度由吹管口的力度决定，故换用更大的力吹气改变了哨音的响度，故C错误；
D．当推拉活塞时，空气柱的长度发生改变，因此空气柱的振动快慢会发生改变，所以哨音的音调
发生了改变，故D正确。故选D。
【归纳整理】
第2节 声音的特性
音调 响度 音色
指声音的高低 指声音的强弱 指声音的
定义
（声音的粗细） （声音的大小） 特色、品质
不同发声体的材
音调由发声体振动的 响度由发声体振动的振幅和
料、结构不同，
影响 频率决定。 振动频率 听者距发声体的远近决定。
发出声音的音色
因素 越高,音调越高，频率 振幅越大，响度越大；离发
也就不同。
低则音调低。 声体越远，响度越小。
与振动的幅度、
相关 频率：物体1s内振动 振幅：物体振动的幅度
音调无关
知识 的次数。单位：Hz
【精讲点拨】
1. 音调是指声音的高低，与物体振动的快慢（频率）有关，用高、低来描述；响度是指声音的大
小，与物体振动的幅度（振幅）有关，用大、小来描述；音调高的声音不一定响度大，响度大的声音
也不一定音调高。
2. 发声体不同，所产生声音的音调、响度可能相同，但音色一般不同。可以通过音色的不同来区
分不同的乐器、不同的人。
3．物理中的“高”、“低”只用来描述音调。而声音的“大”、“小”则用来描述响度。而在日常生活中的“高”、“低”有时指音调，有时指响度，如“这个声音很高，我唱不上去”这里的
“高”指的是音调；“引吭高歌”“低声细语”这里的“高”、“低”指的是响度，注意区分。
【课堂练习】
1. 我们平时所说的“女高音”“男低音”，这里的“高”“低”指的是（ ）
A. 音调 B. 音色 C. 响度 D. 速度
【答案】A。
【解析】声音的高低叫作音调。音调的影响因素是发声体的振动频率，频率越高，音调越高；频
率越低，音调越低。
我们平时所说的“女高音”是指声带振动频率高，即音调高；“男低音”是指声带振动频率低，
即音调低。故选A。
2．医生用听诊器诊病是因为（ ）
A．听诊器能使振动的振幅增加，响度增大
B．听诊器能提高发声体的频率，使音调变高
C．听诊器能减小声音的分散，使传入人耳的响度更大些
D．听诊器能缩短听者和发声体间的距离，使传入人耳的响度更大些
【答案】C
【解析】医生用听诊器诊病，是因为听诊器能减小声音的分散，使传入人耳的响度更大些。所以
选C。
3．2022年元宵晚会我国航天员王亚平在中国空间站用古筝弹奏《茉莉花》，为全国人民送上太空
音乐祝福，“此曲只应天上有，人间能得几回闻”。完成以下问题：
（1）琴弦的长短不同，发出声音的_______不同；
（2）演奏古筝时通过弦的_______发声；
（3）拨动同一琴弦的力越大，发声的_______越大。
【答案】（1）音调；（2）振动；（3）响度。
【解析】（1）琴弦的长短不同，振动快慢不同，即振动频率不同，则发出的声音音调不同。
（2）声音是由物体的振动产生的，演奏古筝是弦的振动而发声的。（3）拨动琴弦的力越大，琴弦的振动幅度越大，发声的响度越大。
4．如图（a）、（b）所示，在用音又和示波器研究声音的响度的实验中，某同学分别重击和轻击
音叉使它发声，观察示波器屏上波形的变化．
（1）请在图（b）中画出大致的波形图．
（2）可归纳出的结论： .
【答案】（1）见下图；（2）声音的响度与振幅有关，发声体振幅越大，响度越大.
【详解】（1）由图可知，a图中小球弹开的幅度大，说明是重击，b图中小球弹开的幅度小，说
明是轻击．敲击音叉比较轻，音叉振幅较小，但振动频率不变，所以b图中的波形个数与a图中的波形
个数相同，但振幅较小．如图所示。
（2）重击音叉时，音叉振幅大，发出的声音响度大；轻击音叉时，音叉振幅小，发出声音的响度
小．可得结论：声音的响度与振幅有关，发声体振幅越大，响度越大．
5．小明自己制作了一个哨子，如图所示。在筷子上缠一些棉花，做成一个活塞，用水蘸湿棉花后
塞入两端开口的塑料管。吹管的上端，可以发出悦耳的哨声。上下推拉活塞，可以改变声音的 ，
用大小不同的力吹，可以改变声音的 。（选填“音调”“响度”或“音色”），活塞越向下拉，
发出声音的音调越______。
【答案】音调，响度，低。
【解析】当推拉活塞时，空气柱的长度会发生变化，从而空气柱的振动快慢会发生改变，会发出
不同音调的声音。用大小不同的力吹，那么声音的振幅不同，改变的是声音的响度。
活塞越向下拉，上面的气体体积变大，振动越慢，音调变低。
6. 如图是人和一些动物的发声和听觉的频率范围，下列说法正确的是（ ）
A．地震前会发出次声波，人和狗肯定听不到，但大象能够听到
B．大象用次声波“交谈”时，人类听不见但大象能听见
C．院子里的小狗听不见家里人的悄悄话，是因为悄悄话的频率太低
D．大象和狗的发声频率无重叠区，所以狗叫声大象永远听不见
【答案】B。
【解析】A．地震前会发出次声波，由图可知，人类听不到次声波，狗和大象能够听到，故A错
误；
B．大象的发声频率为14Hz~24Hz，大象用次声波“交谈”时，人类的听觉范围20~20000Hz，大
象的听觉范围1~20000Hz，所以人类听不见但大象能听见，故B正确；
C．狗的听觉范围比人的听觉范围广，人说话的声音狗是能够听到的，故C错误；
D、大象的听觉范围是1Hz～20000Hz，而狗的发声范围是452Hz～1800Hz，因此大象是能够听到
狗的叫声的，故D错误。
所以选B.
7．将话筒安在示波器的输入端，将三种声音输入，且发出声音的时间相同，根据波形分析：（选
填“频率”、“振幅”、“音调”、“响度”、“音色”）
（1）甲和丙相比，甲振动的 _____大，所以 _____高；
（2）甲和丁相比，甲振动的 _____大，所以 _____大；
（3）甲和乙相比，两者的 _____不同。【答案】（1）频率，音调；（2）振幅，响度；（3）音色。
【解析】从声音波形可以看出：甲丙比较，甲振动的快，频率高，音调高；甲丁比较，甲的振幅
大，甲的响度大；甲乙的波形图不同，故音色不同。
8．男女两位歌唱家分低高音声部二重唱时，两位歌唱家的声音最有可能（ ）
A．音调相近 B．音色相近 C．频率相近 D．响度相近
【答案】D
【解析】A C．男女生音调不同这是因为男女生的声带振动频率不同，男生的声带相对较长，振动
频率相对较低，发出的声音音调较低；而女生的声带相对较短，振动频率相对较高，发出的声音较高，
故AC不符合题意；
B．两位歌唱家声音各具特色，音色不同，故B不符合题意；
D．男女歌唱家站有同等重要的地位，都是主唱，故可能发声的力度相同，声带振动的幅度相同，
响度相同，故D符合题意。
故选D。
9．音乐小组的几位同学制作了各自的乐器，乐器发声的波形图如图所示，对此说法正确（ ）
A．乐器甲和乙发声的响度相同 B．乐器甲和丙发声的音调相同
C．乐器甲和乙发声的音调相同 D．乐器丙和丁发声的音色相同
【答案】C
【解析】AC．乐器甲和乙发声的振幅不同，响度不相同，频率相同，音调相同，故A错误，C正
确；
B．乐器甲和丙发声的频率不同，音调不相同，故B错误；
D．乐器丙和丁发声的波形不同，音色不相同，故D错误。
故选C。
10．如图所示，将塑料刻度尺的一端紧压在桌面上，另一端伸出桌面，拨动刻度尺使之振动，听
塑料尺振动时发出的声音．（1）实验通过改变 来改变声音的响度，通过改变 来改变声音的音调．
（2）换用钢尺做此实验，钢尺伸出桌面的长度、振动幅度和频率与塑料尺均相同时，听到声音的
主要差异是 (选填“响度”“音调”或“音色”)不同．
（3）实验设计隐含的物理方法是比较法和 法．
（4）实验中当刻度尺伸出桌面的部分超过一定长度时，无论如何用力拨动也听不到声音．原因是
．
【答案】（1）拨动塑料尺的力度，塑料尺伸出桌面的长度；（2）音色；（3）控制变量；（4）
刻度尺振动得太慢，产生的是次声波，人耳无法听到
【解析】（1）响度与振幅有关，用不同大小的力拨动塑料尺，塑料尺的振幅不同，发出的声音响
度不同；物体振动的快慢与物体的质量、粗细、长短等因素有关，实验要通过改变刻度尺伸出桌面的
长度来改变音调．
（2）钢尺和塑料尺的材料不同，当钢尺伸出桌面的长度、振动幅度和速度与塑料尺均相同时，听
到声音的主要差异是音色的不同．
（3）实验中研究响度与振幅关系时，应控制频率不变，而在研究音调与频率关系时，则要控制振
幅相同，故实验设计隐含的物理方法除比较法外，还有控制变量法．
（4）实验中当刻度尺伸出桌面的部分超过一定长度时，无论如何用力拨动也听不到声音,原因是刻
度尺振动得太慢，产生的是次声波，人耳无法听到．
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
