文档内容
2.2 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】
1. 感知声音特性之间的区别；
2. 认识音调及其决定性因素。
【自主预习】阅读教材第39页第2节《声音的特性》，并完成以下内容：
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，发出声音的音调越高；物
体振动频率越低，发出的声音的音调越低。
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. 探究声音的特点
【做一做】如图所示，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？歌唱家男低音与女高音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。
2. 音调：声音的高低叫作音调。女高音、男低音就是指音调的高低，通常女生比男生的音调高。
3. 探究影响音调高低的因素
【想一想】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（可以改变钢尺振动的频率）。如图所示，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。
③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2s内振动了50次，则这个物体振动的频率f=25 Hz.
（4）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。
5. 音调的波形
【实验】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（如下图所示），我们可以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”）。
6. 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41页《人和一些动物的听觉频率范围》，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 。
【例题1】如图是“探究影响音调高低因素”的实验装置。下列说法不正确的是（ ）
A．通过改变钢尺伸出桌面的长度来改变钢尺振动的频率
B．多次实验中，保持钢尺振动的振幅相同，运用了控制变量法
C．钢尺伸出桌面越长，振动越慢
D．钢尺振动越快，频率越高，发出的声音音调越低
【答案】D.
【解析】A．如图，实验用同样大小的力拨动钢尺，通过改变钢尺伸出桌面的长度，达到改变钢尺振
动频率的目的，故A正确，A不符合题意；
B．在多次实验过程中，每次都要用同样大小的力拨动钢尺，就是为了保持钢尺振动的振幅相同，这
是运用了控制变量法，故B正确，B不符合题意；
CD．通过观察实验现象可知，钢尺伸出桌面的部分越长，就振动得越慢，音调就越低；钢尺伸出桌面
的部分越短，就振动得越快，频率就越高，音调就越高；故C正确，C不符合题意；D错误，D符合题意。
如果用手按住鼓面，鼓面的振动停止，所以声音会消失。
故选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
【分析与论证】分别用不同的力敲击时，听两次音叉发出声音的强弱，观察两次小球被弹开的幅度；
用力越大，乒乓球被弹开的幅度越大，声音的响度也越大。
【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（如下图所示）。
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】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，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3】AI（人工智能）语音播报能够模仿不同人物的声音，是因为它学会了模仿人物声音中的哪
个特性（ ）
A．音调 B．响度 C．音色 D．振动频率
【答案】C。
【详解】不同发声体发出的声音音色不同，AI（人工智能）语音播报能够模仿不同人物的声音，是因为它学会了模仿人物声音的音色，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C.
【例题4】如图所示，将一把钢尺压在桌面上，一部分伸出桌面，用手拨动其伸出桌外的一端，轻拨
与重拨钢尺，则钢尺发出声音的______不同；改变钢尺伸出桌面的长度，保持尺的振动幅度不变，则钢尺
发出声音的______不同；换用一把塑料尺子继续实验，其他条件不变，则尺子发出声音的______ 不同。
（均选填“响度”、“音调”和“音色”）
【答案】响度，音调，音色。
【详解】轻拨与重拨钢尺，会导致钢尺振动幅度不同，响度就不同；改变钢尺伸出桌面的长度，用同
样大小的力拨动其伸出桌面的一端，这样会导致钢尺振动的快慢不同，即发声音调不同，换用一把塑料尺
子继续实验，其他条件不变，则尺子发出声音的音色不同。
探究四、乐音和乐器
阅读课本42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：乐器可以分为打击乐器、弦乐器和管乐器等不同类型。
（1）打击乐器：编钟、鼓、锣等乐器受到敲击时发生振动，产生声音。演奏编钟时，敲击大小不同
的钟能发出不同音调的声音。击鼓时的力度越大，鼓面的振动幅度就越大，声音就越响亮。
（2）弦乐器：古琴、琵琶、二胡、小提琴和钢琴等乐器通过弦的振动发声。长而粗的弦发声的音调
低，短而细的弦发声的音调高。绷紧的弦发声的音调高，不紧的弦发声的音调低。弦的振动幅度越大，声
音就越响。弦乐器通常有一个共鸣箱来使声音更洪亮。
（3）管乐器：箫和笛等乐器，包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动发声。手指在不同的音孔上，就
会改变空气柱的长度，从而改变音调。长的空气柱产生低音，短的空气柱产生高音。
【例题5】古筝，因其音域宽广、音色优美、演奏技巧丰富、表现力强而被称为“众乐之王”，亦称
为“东方钢琴”，是中国独特的、重要的民族乐器之一。如图所示是表演者弹奏古筝的情景，下列有关说
法正确的是（ ）
A．演奏时用力拨动琴弦，音调升高B．演奏时拨动琴弦越快，声音传播速度越快
C．演奏前需要调弦，绷紧的弦发声的音调高
D．演奏时的声音悦耳动听，细琴弦发声的响度大
【答案】C。
【详解】A．演奏时用力拨动琴弦，琴弦振动的幅度会变大，响度变大，故A错误；
B．演奏时拨动琴弦越快，琴弦振动的越快，音调越高，声音传播的速度是跟温度与介质有关，故B
错误；
C．演奏前需要调弦，绷紧的弦振动的快，发声的音调高，故C正确；
D．演奏时的声音悦耳动听，是细琴弦发声的音色好，故D错误。
故选C.
【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。
【归纳整理】
【课堂练习】
1. 百度地图是一款导航APP，在语音播报设置上，用户可从系统中众多演员的个性语音包中进行选择。
用户更换语音包能变更声音的（ ）
A．响度 B．音色 C．音调 D．频率
【答案】B
【详解】不同人说话时的音色不同，用户可从中选择喜欢的公众人物作为导航播报员，这是利用软件
模拟了这些人物发声的音色，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。2．下列关于中国传统乐器的描述和分析，不正确的是（ ）
A B C D
A． 弹奏琵琶时，同样大小的力拨动粗细不同的琴弦，可以发出音调不同的声音
B． 吹葫芦丝时，是因为空气柱振动产生了声音
C． 吹陶笛时，按住不同的气孔是为了改变声音的音调
D． 用大小不同的力敲击扬琴的同一位置，发出声音的音色不相同
【答案】D
【详解】A．弹奏琵琶时，同样大小的力拨动粗细不同的琴弦，琴弦振动频率不同，可以发出音调不
同的声音，故A正确，不符合题意；
B．声音是由物体振动产生，吹葫芦丝时，是因为空气柱振动产生了声音，故B正确，不符合题意；
C．吹陶笛时，按住不同的气孔是为了改变空气柱振动的长短，进而改变空气中振动的快慢，改变声
音的音调，故C正确，不符合题意；
D．用大小不同的力敲击扬琴的同一位置，琴弦振动幅度不同，发出声音的响度不相同，故D错误，
符合题意。
故选D。
3．曾侯乙编钟包含若干个大小不同的钟，用大小相同的力敲击不同的钟，发出的钟声不同，这是指
声音的什么特性不同（ ）
A．响度 B．音调 C．音色 D．传播速度
【答案】B
【详解】音调与振动的频率有关。钟的大小不同，即体积不同，则质量不同，用相同的力敲击时，不
同的钟振动的快慢不同，即振动的频率不同，所以发出的声音的音调不同。故B符合题意，ACD不符合题
意。故选B。
4．如图所示是甲、乙、丙三个声音在示波器上显示的波形图（纵轴数值的单位相同，横轴中1ms＝
10-3s），以下判断正确的是（ ）A．乙比甲的响度大 B．甲的音调比乙低
C．甲比丙的频率小 D．甲、丙的音色相同
【答案】D
【详解】A．如图，甲、乙图像的振幅相同，所以响度相同，故A错误；
B．如图，甲0.2ms内均振动2次、乙0.4ms内均振动2次，甲的振动频率较高，音调较高，故B错
误；
C．如图，甲、丙0.2ms内均振动2次，所以频率相同，音调相同，故C错误；
D．如图，甲、丙的波形相同，所以音色相同，故D正确。
故选D。
5．某调弦软件可以测量出吉他弦发声的参数，吉他声是由弦的 产生的。下图是先后两次拨吉
他A弦后软件界面显示的内容，此时软件显示两次拨动产生的吉他声不同，主要是指声音的 （填
“音调”“响度”或“音色”）不同。
【答案】 振动 音调
【详解】声音是由物体的振动产生的，吉他声是由弦的振动产生的。
图中所示发声体振动的频率不同，而频率影响声音的音调，因此音调不同。
6. 为了探究声音的三个特性，小伟同学用两把大小完全一样的钢尺和塑料尺分别进行了以下操作，
如图所示。
（1）将钢尺一端紧压在桌面边缘，改变钢尺伸出桌面的长度，用大小相同的力拨动它，听声音看现
象，从而得出了声音的音调与振动 的关系；
（2）保持钢尺伸出桌面的长度不变，用大小 （“不同”或“相同”）的力拨动它伸出桌面的端部，听声音看现象，从而得出了声音的响度与 的关系；
（3）在上述探究过程中用到了控制变量法。下列研究问题的方法不是采用这种方法的是 。
（选填字母代号）
A．鼓声响度的大小与敲打鼓面的力度有关
B．用悬挂的乒乓球接触正在发声的音叉，乒乓球被弹开
C．琴弦发出声音的音调高低与琴弦长短、粗细、松紧的关系
【答案】 频率 不同 振幅 B
【详解】（1）如图，改变钢尺伸出桌面的长度，用大小相同的力拨动它，能够观察到钢尺振动的快
慢不同，钢尺发出声音的音调不同，这说明声音的音调与振动频率有关。
（2）如图，保持钢尺伸出桌面的长度不变，用大小不同的力拨动它伸出桌面的端部，通过听声音看
现象发现，钢尺受力越大，振动幅度越大，声音的响度越大，这说明声音的响度与振动振幅有关。
（3）A．探究鼓声响度的大小与敲打鼓面的力度有关，要选择相同的鼓进行实验，采用了控制变量法，
故A不符合题意；
B．用悬挂的乒乓球接触正在发声的音叉，乒乓球被弹开，以此来说明声音是由物体振动产生的，这
是采用了转换法，故B符合题意；
C．探究琴弦发出声音的音调高低与琴弦长短、粗细、松紧的关系，对于三个因素要一个一个地探究，
探究某一因素时要控制另两个因素不变，采用了控制变量法，故C不符合题意。
故选B。
