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第二章 声现象（原卷版）
课时2.2 声音的特性
2022年课程标准 物理素养
物理观念：了解音调、响度、音色以及影响因素。
科学思维：通过实验，认识声音调与频率、响度和振幅的关系。能
2.3.2 了解声音的特性。了解现 对音调、响度、音色作出正确判断。
代技术中声学知识的一些应用知 科学探究：通过钢尺的振动实验得出音调与频率的关系；通过乒乓
道噪声的危害及控制方法。 球被音叉弹起知道决定响度的因素。
科学态度与责任：培养学生发现问题和提出问题的能力、动手操作
的能力、分析和推理能力、表达和交流的能力。
知识点一、音调
问 题
蚊子和蝴蝶在飞行时翅膀都在振动，为什么我们能听到讨厌的蚊子声，却听不到蝴蝶翅膀振动发出
的声音？
1.声音的特点
生活中的声音 声音的特点
蚊子嗡嗡声 尖细、刺耳
音调高
女高音歌声 尖细、婉转
牛的叫声 低沉粗壮
音调低
男低音歌声 低沉、浑厚
我们接触到的声音，有的听起来尖细，声音高，音调高；有的听起来低沉，声音低，音调低。
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、男低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】声音的音调高低和什么因素有关？
【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，同时注意
钢尺振动的快慢。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。
【实验步骤】
①把钢尺紧压在桌上，使钢尺的 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 、 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：
钢尺伸出桌面的长度 振动的快慢 声音音调的高低
快 高
较慢 较低
慢 低
【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 表示。
（3）单位：赫兹，符号是Hz.
如物体1s内振动了100次，则这个物体振动的频率 。
（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.音调的波形图波形图反映音调的高低：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。
6.超声波和次声波
（1）分类
分类 定义 人类能否听到 共性
次声波 把低于20Hz的声叫次声波 否
人能感知的声音频率有一定的范围。多数人能
声音、超声波、
声音 听到的频率范围大约在20Hz—20000Hz之间。物 能
超声波统称为声
理学中把人类能听到的声叫声音
超声波 把高于20000Hz的声叫超声波 否
（2）人和一些动物的听觉频率范围
特别提醒
1.超声波和次声波都是由物体振动产生的；
2.超声波和次声波的传播也需要介质，在真空中不能传播；
3.在介质种类和温度相同时，超声波和次声波的传播速度与声音的传播速度相同。
（23-24八年级上·福建莆田·阶段练习）在探究影响音调的因素实验中小明将直尺一端
压在桌面上，另一端伸出桌面。（1）拨动钢尺刻度尺，看到了钢尺伸出桌面的部分在振动，同时听到钢尺另一端拍打桌面发出的声音，
小华的实验操作存在的问题是 ；
A．没有控制变量 B．伸出桌面的钢尺太短
C．手没有压紧钢尺 D．伸出桌面的钢尺太长
（2）小明规范实验操作后，将钢尺按紧在桌面上，一端伸出桌边，改变钢尺伸出的长度，用
的力再次拨动直尺（填“相同”或“不同”），观察直尺振动的 ，听钢尺发出的声音的变化，
这个实验用来探究声音的 和振动的 的关系；
（3）当钢尺伸出桌面的长度增大到一定程度时，小明不能听到钢尺发出的声音，原因是 。
知识点二、响度
1.响度
声音有音调的不同，也有强弱的不同。物理学中把声音的强弱叫响度，也就是声音的大小。
特别提醒
（1）日常生活中所说的声音的“高”、“低”，有时候指的是音调，有时候指的是响度。例如，
“高音我唱不上去”、“低音我唱不来”，这里“高”、“低”指的是音调；而“引吭高歌”、“低声
细语”，这里的“高”、“低”指的是响度。
（2）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。
2.响度与振幅的关系
如图所示，把系好的乒乓球细线拴在铁架台上，用正在发声
的音叉轻触乒乓球；用大小不同的力敲击音叉，使音叉发出
实验
响度不同的声音，重做上面的实验，观察不同情况下乒乓球
被弹开的幅度
用较大的力敲击音叉时，音叉发出的声音的响度大，乒乓球被弹开的幅度大；用较小的力
现象
敲击音叉时，音叉发出的声音的响度小，乒乓球被弹开的幅度小
声音的响度与发声体振动的幅度有关。发声体振动的幅度越大，产生声音的响度大；发声
结论
体振动的幅度越小，产生声音的响度越小
3.振幅
物理学中用振幅来描述物体振动的幅度，则上述实验结论可表述为：物体的振幅越大，产生声音的
响度越大；物体振动的幅度越小，产生声音的响度越小。4.响度的波形图
波形图反映响度的大小：振幅大，响度大；振幅小，响度小。
5.人听到声音是否响亮的因素
除了跟发声体发声时的振幅有关，还跟人距离发声体的远近有关。离发声体距离越远，声音越分
散，响度越小。
（23-24八年级上·北京大兴·期末）如图所示，用力敲击鼓面，可以听到鼓发出的声音，
同时观察到鼓面上的碎纸屑会跳动，这个现象可以说明发声的鼓面是 （选填“振动”或“静
止”）的。小兴第一次敲击鼓面的力度较小，鼓发出的声音较小，观察到纸屑跳动的幅度也较小；他第
二次敲击鼓面的力度较大，鼓发出的声音较大，观察到纸屑跳动的幅度也较大。请你根据小兴的实验过
程提出一个可探究的科学问题： 。
知识点三、音色
1.音色
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。
音色反映声音的品质与特色。我们能区分不同人、不同物体发出的声音，主要就是根据音色不同。
2.影响音色的因素
音色与发声体的材料、结构等因素有关，不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色也不相
同。
3.声音的波形
波的形状不同，音色不同。特别提醒
（1）根据音色可以分辨出不同乐器（发声体）和不同人的声音。在欣赏交响乐时，人们能根据音色
分辨出不同乐器发出的声音；“闻其声而知其人”也是因为不同人发出的声音的因素不同。
（2）同一发声体，如果其结构发生变化，音色也将发生变化。因此，可以根据音色来辨别瓷器内部
是否产生了裂痕、机器运转是否正常等。
（2022·上海·模拟预测）能区分男高音和男低音的主要依据是（ ）
A．响度 B．音色 C．频率 D．幅度
4.三个特性的比较
特性 音调 响度 音色
概念 声音的高低 声音的强弱 声音的品质和特色
发声体振动的幅度、距离发声体
决定因素 发声体振动的频率 发声体的材料、结构
的远近及声音的分散程度
频率高，则音调高； 振幅大，则响度大； 不同的物体发出声音的音
相应关系
频率低，则音调低 振幅小，则响度小 色一般不同
①描述声音的“粗细”
①音量的大小、声音太大了；
“高低”“低沉”；
日常用语 ②“震耳欲聋”“轻声细语” “闻其声知其人”“模仿
②歌唱家中的“女高
表述 “引吭高歌”“窃窃私语”等 明星的声音”
音”“男低音”，唱歌
时“调太高了”
说明 声音的三个特性之间没有必然的联系，互不影响
科学世界——乐音和乐器
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。
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。问题一：区分音调、响度、音色
【角度1】根据影响因素判断声音的特性
1.三个特性的比较
特性 音调 响度 音色
概念 声音的高低 声音的强弱 声音的品质和特色
发声体振动的幅度、距离发声体
决定因素 发声体振动的频率 发声体的材料、结构
的远近及声音的分散程度
频率高，则音调高； 振幅大，则响度大； 不同的物体发出声音的音
相应关系
频率低，则音调低 振幅小，则响度小 色一般不同
①描述声音的“粗细”
①音量的大小、声音太大了；
“高低”“低沉”；
日常用语 ②“震耳欲聋”“轻声细语” “闻其声知其人”“模仿
②歌唱家中的“女高
表述 “引吭高歌”“窃窃私语”等 明星的声音”
音”“男低音”，唱歌
时“调太高了”
说明 声音的三个特性之间没有必然的联系，互不影响
2.不同物体发出声音的音调和响度可能相同，但音色却一定不同。一般模仿别人说话、分辨不同乐
器考查的都是声音的音色。
3.在声音的传播过程中，音调和音色一般不变，响度会随着传播距离的改变而改变。
4.区分具体事物或人的声音一般是利用音色的特性，例如通过音色可以知道某个人在说话；区分一
类事物或人时，一般利用音调判断，例如大合唱时区分男低音和女高音等。
【典例1】（2024·安徽滁州·模拟预测）在庆“五一”校园诗歌朗诵比赛中，王松朗诵诗歌的声音较
小，坐在后排的同学听不清楚，评委提醒他声音再大一点，这里的“声音再大一点”指的是声音的
。（填声音的特性）
【变式1-1】（2024·甘肃陇南·模拟预测）成县沙坝唢呐是甘肃省县（市、区）级非物质文化遗产之
一，唢呐声是由于空气 产生的，我们能分辨出唢呐和土琵琶的声音是根据 不同。
【变式1-2】（2024·上海·二模）调节手机的音量按键是为了改变声音的（ ）
A．频率 B．响度 C．音调 D．音色
【变式1-3】（2024·陕西渭南·三模）同州梆子是陕西省非物质文化遗产保护项目，形成于大荔县为
中心的十数县。因伴奏乐器中采用枣木梆子击节，发“桃、桃”声，故称“桃桃乱弹”或“梆子”。如
图所示为某剧团的演出，下列关于该演出的说法不正确的是（ ）A．观众区分演奏中不同的乐器是通过音色不同区分的
B．同州梆子的唱腔板式主要有六种，这六种不同的只有响度
C．枣木梆子击节发出的“桃、桃”声是该乐器振动产生的
D．台下观众听到的演出声音是通过空气传播进入人耳的
【角度2】根据波形图判断声音的特性
1.不同音调的声波在波形图中显示出疏密程度不同的波形。如图所示是甲、乙两个不
同的音叉发出声音的波形图，其中甲的频率低，声音的音调低。
2.不同响度的声波在波形图中显示出高低不同的波形，即振幅不同的波形。如图所示，乙波形图中，
振幅大，声音的响度大。
3.不同音色的声波在波形图中显示出形状不同的波形，波形不同说明音色不同。如图所示，波形不
同，即音色不同。
【典例2】（2024九年级下·上海·专题练习）声音（音调）的波形图
高音调的波形更密集一些，声音的频率高；低音调的波形更稀疏一些，声音的频率低。如图所示，
的音调高， 的音调低。【变式2-1】（2024九年级下·上海·专题练习）音色的波形图
音调相同的不同乐器发出的波形总体上的疏密程度是相同的，即 相同；但是波的形状不同，即
不同。
【变式2-2】（23-24八年级上·辽宁沈阳·阶段练习）向图甲所示的试管中吹气，其中 试管
发出声音的音调最高。图乙所示的波形图中，音调响度最低的是图 ，响度最高的是图
。（均选填“A”、“B”或“C”）
【变式2-2】（23-24七年级下·广东广州·期中）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
【角度3】判断乐器声音的特性
1.改变音调的常见方法:
（1）弦乐器：改变琴弦的松紧、长短、粗细、材料；
（2）鼓类乐器：改变鼓皮的松紧，绷得越紧，音调越高；
（3）管乐器：改变空气柱的长短，空气柱越短，音调越高。
2.改变响度的常见方法：
（1）弦乐器、打击乐器：用力越大，响度越大；（2）管乐器：吹奏的力度越大，响度越大；
【典例3】（2024·重庆·一模）中阮是中华民族传统弹拨乐器，也是古琵琶的一种，已有两千多年的
历史。如图是重庆鲁能巴蜀中学文明礼仪主题活动中的中阮表演，演奏的声音是琴玹的 产生
的，拨动粗细不同的琴弦是为了改变声音的 （选填“响度”、“音调”或“音色”）。
【变式3-1】（2024·吉林·模拟预测）竹笛是我国传统民族乐器（如图），吹奏竹笛时，竹笛内的空
气 发声，用手指堵住竹笛上不同的孔去吹奏，就可以发出 不同的声音。
【变式3-2】（2024·宁夏银川·二模）银川市某民乐团在中山公园举办音乐会，有琵琶、二胡、古筝
等民乐器参加演奏，也有音乐家的独唱、合唱等。以下关于音乐会的叙述中，正确的是（ ）
A．音乐会的声音不需要任何介质就能传播到听众的耳朵中
B．二胡演奏中，演奏者通过改变拉动弓的力度来改变声音的音调
C．男高音和女低音合唱中，男高音的音调高，说明他的声带振动得更快
D．我们很容易区分二胡和琵琶的演奏，主要是通过声音的响度
【变式3-3】（2024·湖南长沙·模拟预测）如图所示是小东在演奏古琴。下列说法正确的是（ ）
A．琴声可以在真空中传播
B．琴声是由琴弦振动产生的
C．琴声响度越大，在空气中传播的速度越大
D．按压琴弦的不同位置，是为了改变音色【基础强化】
1．（23-24九年级下·重庆江津·期中）四位教师在艺术节活动中演唱的歌曲《上春山》旋律动听，歌声令
人陶醉。歌声是由演唱老师的声带 产生，观众能区分四人的声音是由于他们的 不同。
2．（2024·江苏盐城·中考真题）在音乐会演奏前，双簧管乐手发出A音，其他乐手都要以这个A音为基
准对其乐器进行校音，这是利用了A音的 。双簧管发出的声音通过 传到观众耳朵。
3．（2024·江西南昌·二模）民族乐器的使用历史源远流长。在弹奏古筝时，琴声由琴弦的 产
生，弹奏力度越大，琴声 越大。
4．（2024·江西·二模）《诗经》有云：“伯氏吹埙（xūn），仲氏吹篪（chí）。”如图所示，埙是我国最
古老的闭口吹奏乐器，吹奏时按压不同位置的气孔，主要改变声音的 ；用不同力度吹奏，主要改
变声音的 。（均选填“音调”“响度”或“音色”）
5．（2024·贵州贵阳·一模）《红楼梦》中有一段描述王熙凤出场的片段，“只听后院中有笑声说到：
‘我来迟了，不曾迎接远客’。”真所谓“未见其人，先闻其声。”在场人是通过声音的
来判断后院中的人是王熙凤的。
【素养提升】
6．（2024·河南南阳·二模）中央电视台《2023年春节联欢晚会》的戏曲节目《华彩梨园》广邀戏曲名家、
“80后”“90后”的青年一代戏曲演员和少儿戏曲爱好者同台献技。通过声音的 （选填“音调”
“响度”或“音色”）不同可以辨别出节目中有哪些乐器发出声音，演员的声音高是指声音的
（选填“音调”“响度”或“音色”）。
7．（2024·河南周口·二模）如图，小芳自制了“水瓶琴”。她往八个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水，
敲击它们就可以发出不同的声音。其中音调最高的是第 个玻璃瓶；向瓶口吹气也会发出声音，这是
由于 振动产生的声音。
8．（2024·山东聊城·三模）中国神曲－冲锋号，这个声音被外国人称为“东方魔曲”，战场上令敌人闻
风丧胆。当冲锋号响起时，宁可前进一步死，也不后退一步生，这就是中国军人的军魂。关于冲锋号的
下列说法正确的是（ ）A．冲锋号发出的声音不是由物体振动产生的
B．用力吹响冲锋号是改变了发出声音的响度
C．空气中，声音的传播速度约为3×108m/s
D．冲锋号喇叭口的作用是减小声音的分散，增大声音的音调
9．（2024·山西晋城·三模）《中国诗词大会》是央视一档全民参与的诗词节目，其中“飞花令”环节在
节目中非常受欢迎。关于节目中描写声的诗词，下列说法正确的是（ ）
A．“少小离家老大回，乡音无改鬓毛衰”中“乡音无改”是指声音的响度没变
B．“不敢高声语，恐惊天上人”，诗句中的“高”是指声音的音调高
C．“春眠不觉晓，处处闻啼鸟”，鸟叫声不是由振动产生的
D．“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”中“钟声”是通过空气传入人耳的
10．（2024·吉林·模拟预测）小明同学用相同的玻璃瓶灌入不同高度的水制作水瓶琴，如图所示，并用小
木棒敲击瓶口，为同学们演奏美妙乐曲。下列说法正确的是（ ）
A．敲击水瓶琴发出的乐曲声是由玻璃瓶和水振动产生的
B．敲击时最左侧瓶子发出声音的音调最高
C．用不同的力敲击同一个瓶子口可以改变声音的音调
D．同学们听到的乐曲声是通过水传播的
11．（23-24八年级上·江西上饶·期末）下图所示的是甲乙丙丁四个物体振动产生声音的波形图，下列说
法正确的是（ ）
A．甲、乙的音调和响度相同，音色不同
B．甲、丙的音调和音色相同，响度不同
C．乙、丁的音调和响度相同，音色不同
D．丙、丁的音调和音色相同，响度不同
【能力培优】12．（23-24八年级上·湖北武汉·阶段练习）如图所示，小组同学完成以下三个声现象的实验，请回答相
关问题。
（1）如图甲所示，该装置中乒乓球被弹开，说明了发声的音叉在 ；乒乓球在实验中的作用
是将实验现象放大，这种实验方法是 （选填“控制变量”或“转换”）法，该装置还可以
探究声音响度与 的关系；
（2）如图乙所示，随着抽气机不断向罩外抽气，小明听到罩内闹钟铃声的 （选填“响度”、
“音调”或“音色”）在不断变化。如果罩内的空气被完全抽空则不能听到铃声，由此我们可以推理得
出的结论是 ；
（3）如图丙，若钢尺伸出桌面的长度保持不变，改用更大的力拨动钢尺，则听到声音的
（选填“响度”、“音调”或“音色”）有变化，而 （选填“响度”、“音调”、“音
色”）变大。若拨动钢尺的力大小保持不变，逐渐增加钢尺伸出桌面的长度，听到声音的
变低（选填“响度”、“音调”或“音色”）。当钢尺伸出桌面超过一定长度时，虽然用同样的力拨动
钢尺振动，却听不到声音，这是由于 （选填“发出声音的响度为0dB”、“发声频率高于
20000Hz”或“发声频率低于20Hz”）。
13．（2024·陕西渭南·三模）在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素
影响的， 他决定对此进行研究，经过和同学们讨论，提出了以下猜想：
猜想一：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
猜想二：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列8种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的
频率，于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。
编号 材料 长度（cm） 横截面积（mm²） 编号 材料 长度（cm） 横截面积（m²）
A 铜 60 0.76 E 铜 80 1.02
B 铜 60 0.89 F 铜 100 0.76
C 铜 60 1.02 G 尼龙 80 1.02
D 铜 80 0.76 H 尼龙 100 1.02
（1）小华选用了A、D、F三根琴弦，是为了研究音调的高低与 的关系；
（2）小明想选用三根琴弦来验证音调的高低与琴弦横截面积的关系，应选 三根琴弦；（3）小华认为：如果想选用三根琴弦来验证音调的高低与琴弦的材料的关系，还要添加一根钢琴弦I，
它的长度应该为 cm、横截面积为 mm²；
（4）如图所示，小丽与小刚选用以上琴弦和两个纸杯，制成了一个“土电话”；
①他们用“土电话”能实现10m间的轻声通话，这表明声音可以在 中传播；
②相距同样远，讲话者以同样的响度说话，如果用细铜金属丝连接，则比尼龙琴弦连接时听到的声音要
大些，根据这一实验现象，我们可以提出一个探究问题： ；
③如果使用“土电话”时，另一位同学用手捏住琴弦的某一部分，则听的那一位同学 （选填
“能”或“不能”）听到对方的说话声。
