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第 2.2 课时 声音的特性
1．音调
（1）音调：声音的高低叫做音调．
（2）频率：物体每秒内振动的次数．频率表示物体振动的快慢，其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz.
（3）影响因素：音调的高低由声源的振动频率决定．频率越高，音调就越高．
说明：音调越高，声音听起来越尖细；音调越低，声音听起来越低沉．
2．超声波和次声波
（1）人能感受到的声音频率有一定范围，在20 Hz～20 000 Hz之间．高于20 000 Hz的声叫做超声波，低
于20 Hz的声叫做次声波．人耳听不到超声波和次声波．
（2）大自然的许多活动伴随有次声波产生．比如地震、火山喷发、台风、海啸等．通常次声波对人体有
害．
3．响度
（1）响度：声音的强弱叫做响度．
（2）振幅：物体在振动时偏离原来位置的最大距离．振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小．
（3）影响响度的因素：振幅的大小、距离发声体的远近和声音的传播方向．振幅越大，距离发声体越近，
传播方向越集中，则声音的响度越大．
说明：
①转换法：不易观察的现象通过易观察的现象体现出来．发声的音叉看不到振动幅度的大小，可以通过细
线悬挂的泡沫小球被弹开的幅度来体现，这是一种转换法的思想．
②音调与响度是声音的两个本质不同的特征，音调高响度不一定大，响度大音调也不一定高，如男低音歌
唱家大声演唱时，女高音歌唱家轻声伴唱，女高音虽然音调高，但响度小，男低音的音调低，但响度大．
4.音色
（1）定义：声音的品质和特色．
（2）影响因素：不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同．
说明：①音色反映了声音的品质，不同发声体发出的声音的音色是不同的．因此我们能根据音色来分辨不
同的人、不同的乐器．②同一个人的音色会随着年龄的增长，以及饮食、起居、健康、训练等因素而变化．
（3）三种乐器①打击乐器：以鼓为例，鼓皮绷得越紧，音调越高，击鼓的力量越大，鼓皮的振动幅度越大，声音越响亮．
②弦乐器：弦乐器是通过弦的振动发声的，影响弦乐器音调高低的因素有弦的长短、粗细和松紧程度等．
③管乐器：管乐器是靠里面的空气柱振动发声的，空气柱的长短不同，发出声音的音调也不同．
说明：探究影响乐器音调高低的因素时，应注意控制变量法的运用．控制其他因素不变，只改变其中一个
因素，研究音调高低与这个因素的关系．
知识点一 音调的探究及理解
1.定义：音调是指声音的高低，它是由发声体振动的 频率 决定的， 频率 越大， 音调 越高。
2.影响音调高低的因素：钢尺试验
方法：控制变量法（控制每次钢尺的振幅相同）。
注意事项：紧压钢尺，和桌面接触部分不能发出声音，避免产生干扰。
实验设计：将钢尺一端伸出桌边，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，再次拨动。注意两次实验中振动幅度大致相同。比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声
的音调。
实验结论：物体的音调高低和振动快慢有关。振动越快，音调越高；振动越慢，音调越低。
3.频率：物体在 每秒内 振动的次数叫 频率 ，它的单位是 赫兹（ H z ） 。例如：人心跳每分钟72次，则
心跳频率为1.2Hz。
4.超声波和次声波的产生及现象
人耳能感受声音的频率有一定的范围，多数人能听到的频率范围大约从 20Hz 到 20000Hz 。人们把高于
20000Hz 的声叫超声波；把低于20Hz 的声叫次声波，它们都统称为 声 。 蝙蝠、海豚 发出的声常为 超
声波 ；地震 、海啸 、台风 、火山爆发、核爆炸 ，还有 大象 发出的声叫 次声波。
人的发声频率在85-1100Hz，一般说来，成年男子的声带长而厚，振动频率低；成年女子的声带短而薄，
振动频率较高，所以女子说话的音调比男子高些。
5.有关改变振动的快慢来改变音调高低的例子（1）滑动梳子，快慢改变，则音调改变；
（2）齿轮旋转，齿数不同，纸条发生振动的快慢不同，则频率不同；
（3）管乐器、温水瓶等，空气柱越短，振动越快，音调越高；
（4）敲击编钟、装有不同质量水的瓶子，质量越大，振动越慢，音调越低；
（5）弦乐器，弦的长短、粗细、松紧不同，振动快慢不同，音调不同。
6.频率相关知识、波形图
频率表示物体 振动快慢 的物理量，频率决定了 音调 的高低。
频率的高低在波形图上反映为 波形的疏密 。如果声音的音调越低，则波形较 稀疏 ，相同时间内振动次
数 较少 ，频率 较低 ；如果声音的音调较高，则波形较 密集 ，相同时间内振动次数 较多 ，频率 较
高 。
注意：吹装有水的瓶子与敲击装有水的瓶子，判断音调高低的方式是不同的。吹瓶子时，声源是空气
柱，空气柱越短，振动越快，音调越高；敲击瓶子时，声源是瓶壁玻璃及水部分，质量越大，振动越慢，
音调越低（空气柱越短的瓶子）。
【例1】如图是楼梯中的一部分，从A到B是长短不同的铁护栏，一个同学用一根小木棒迅速从 B到A逐
一敲过铁护栏栏杆，此过程中，一定发生改变的是声音的（ ）
A．音调 B．响度 C．音色 D．音色和响度
【解析】用木棒敲过从B到A是长短不同的铁护栏，铁护栏的长度不同，体积和质量都不同，振动快
慢不同，频率不同，音调一定不同；都是木棒敲打铁护栏，物体的材料和结构都相同，音色不会有明显改变；
用力大小可能相同，铁护栏的振动幅度可能相同，响度可能相同。
故选：A。
【变式1】如图所示，将一把钢尺紧按在桌面上，改变钢尺伸出桌边的长度，用同样大小的力拨动钢尺，
听它发出的声音，则可听到钢尺发出声音不同的是（ ）
A．响度 B．音调 C．音色 D．振幅
【解析】在用相同的力拨动尺子的过程中，发现尺子露出桌面越短，振动越快，音调越高；尺子露出桌
面越长，振动越慢，音调越低；即音调的高低和物体振动的快慢有关，物体振动越快，音调越高，物体
振动越慢，音调越低。
故选：B。
【变式2】奥地利科学家多普勒于1843年首先提出了“多普勒效应”，这一原理应用于声学中可概括为：
声源靠近观察者相对运动时，观察者接收到声波的频率会变快，反之则会变慢。国庆节期间晓峰同学在
外出游玩时，听到驶向自己的车辆在鸣笛时与平时听到的声音相比，音调会 变高 （选填“变高”或
“变低”）。
【解析】因为声源靠近观察者相对运动时，观察者接收到声波的频率会变快，反之则会变慢。故学生听
到驶向自己的车辆在鸣笛时与平时听到的声音相比，音调会变高。
故答案为：变高。
知识点二 响度实验探究及理解
1.实验：探究影响响度大小的因素
实验设计：（1）几次用不同的力敲击音叉，并将振动的音叉靠近乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。
实验现象：几次用不同的力敲击音叉，乒乓球被弹开的幅度不同，用力越大，乒乓球被弹开的幅度越大，
声音的响度越大。实验结论：声音的响度与振动的幅度有关，物理学中用振幅来表示，物体的振幅越大，声音的响度越大。
实验拓展：它除了跟发声体振动的 振幅 有关，还跟 距发声体的远近 有关，距离发声体越远，声音越发
散，能量越小，响度越小，用喇叭可以减小声音的分散，使声音传播得更远。
振幅：物体离开 平衡位置的最大距离 叫振幅。
转换法（放大法）：在探究声音响度的影响因素实验中，使音叉振动幅度不同，然后通过音叉弹开乒乓球
的距离远近来反应振幅大小。
表示响度的说法有：声如洪钟、音量的大小、轻声慢步、窃窃私语、低声细语、引吭高歌、高声喧哗、
“不敢高声语，恐惊天上人”。
2.响度的波形图
响度的大小取决于振幅，振幅越大，响度越大。振幅的大小在波形图上反映为波形的 高低 。
3.增强响度的方法
（1）增大振幅；
（2）拉近听者与声源的距离；
（3）减少声音的发散。如下图所示
4.有关“高”“低”在音调与响度中的辨析
日常用语中声音的“高”与“低”，有时指音调，有时指响度，含义不是唯一的。响度一般和 力量 、
距离 相联系。音调则无关。日常生活中常用“尖”、“细”、“脆”等词形容声音的音调很高，例如
“脆如银铃”就是指音调。
（1）男低音、女高音：男生声带振动慢，音调低，女生声带振动快，音调高，故指音调。
（2）“高音我唱不上去”、“低音我唱不下来”指的是音调
（3）放声高歌、引吭高歌、高声谈笑：是指声带振动幅度大，即发出声音的响度大。
【例2】清明假期，罗庄区万城春暖花开公园游人如织，热闹非凡，附近路段拥堵严重，车辆鸣笛不断，
严重扰民。为提醒游客安全，公园工作人员用大喇叭在公园内播放安全知识。关于此现象，下列说法正
确的是（ ）A．工作人员调节大喇叭的音量，是为了改变声音的音调
B．大喇叭发出的声音是超声波
C．声音在空气中的传播速度是3×108m/s
D．城区禁止机动车鸣喇叭，是在声源处减弱噪声
【解析】A、调节大喇叭的音量，是为了改变声音的响度，故A错误；
B、大喇叭发出的声音不是超声波，人的听力范围：20Hz——20000Hz，故B错误；
C、声音在空气（15℃）中的传播速度为340m/s，故C错误；
D、禁止机动车鸣喇叭，是在声源处减弱噪声，故D正确。
故选：D。
【变式3】如图所示的实验装置，当把钟罩里的空气抽的越来越少时，听到闹铃的声音越来越小，此现象
说明了响度与什么有关（ ）
A．振幅 B．频率 C．距离的远近 D．介质的疏密
【解析】
将闹铃放在密封罩内，闹铃和人耳之间有空气和密封罩，空气是气体、密封罩是固体，人能听到声音，
当逐渐的把密封罩内的空气抽出时，闹铃的声音越来越小，直到听不到声音，说明声音的传播需要介质，
介质的多少会影响听到的声音的响度，故D正确。
故选：D。
【变式4】关于线上学习期间的声音，下列说法正确的是（ ）
A．调节旋钮增大音量，增大了声音的音调
B．有时学生回答问题声音听起来很小，是因为学生发出了次声波
C．电脑里传出来的老师讲课声音在空气中传播速度为3400m/s
D．学生听老师讲课，是利用了声音能够传递信息的特性
【解析】A、响度指声音的强弱，与振幅和距离有关，故调节旋钮增大音量，增大了声音的响度，故A错误；
B、人的发声频率范围大约为85～1100Hz，次声波的频率低于20Hz，人发不出次声波，故B错误；
C、电脑里传出来的老师讲课声音在空气中传播速度为340m/s，故C错误；
D、学生听老师讲课，利用了声音能够传递信息，故D正确。
故选：D。
知识点三 音色及波形
1.音色。音色是指 不同发声体声音 的特色，不同发声体在音调和响度相同的情况下， 音色 是不同的，
用 音色 来判断不同物体发出的声音。
2.影响音色的因素：不同物质本身的 材料、结构 。
3.音色与波形图
下面三种乐器的波形图，即使在频率与振幅相同的情况下，波的形状不同，音色就不同。
4.音色现象及利用
（1）未见其人，先闻其声；（听声辨人）
（2）声纹锁；
（3）敲击瓷器辨别是否具有裂痕；（听声辨物）
（4）手拍打西瓜的方式判断是否成熟；
（5）机器运转是否良好。
5.音调、响度及音色三种波形的区分
观察声音的波形图，从波形的 疏密程度 来认识 音调 的高低，从波形的 高低 来判断 响度 的大小，从
波形的 形状 来判断 音色 。
【例3】智能手机有这样一个功能：你本来是竖着拿手机的，将它转了 90°，屏幕上的页面也自动转了
90°，这是由于手机内有一个感应器，这个感应器的功能可能是为了判断（ ）A．手机的重力大小的 B．手机的重力方向的
C．手机的光亮度 D．手机的音量
【解析】手机内部有一个重力感应器，由一个重物和两个互相垂直的对力敏感的传感器组成，只所以能
感受到方向的改变，是因为当手机转动时，重力方向不变，始终竖直向下，而互相垂直的传感器却发生
了转动，所以重物对每个传感器的力发生了变化，故B正确。
故选：B。
【变式5】关于声现象，下列说法正确的是（ ）
A．根据音调可以判断是哪位歌手正在唱歌
B．通过观察示波器中的波形，可以发现响度大的声音波形更密集一些
C．多数人能够听到的频率范围大约在20Hz～2000Hz
D．为了保证休息和睡眠，声音不超过50分贝
【解析】A、根据音色可以判断是哪位歌手正在唱歌，故A错误；
B、通过观察示波器中的波形，可以发现响度大的声音波形更偏离平衡位置更高一些，故B错误；
C、多数人能够听到的频率范围大约在20Hz～20000Hz，故C错误；
D、为了保证休息和睡眠，声音不超过50分贝，故D正确。
故选：D。
【变式6】电视正在放“翻过了一座山、越过了一道弯…”歌声时，正在厨房炒菜的妈妈突然跑出来说
“是岳云鹏唱的”。妈妈的判断依据是声音的（ ）
A．振幅 B．响度 C．音调 D．音色
【解析】正在厨房炒菜的妈妈突然跑出来说“是岳云鹏唱的”。妈妈的判断依据是声音的音色不同。
故ABC错误，D正确。
故选：D。
1．为了庆祝中国共产党成立100周年，学校以班级为单位组织“唱红歌”比赛。同学们正在认真排练，校园里传出阵阵“洪亮”的歌声，这里的“洪亮”主要是指声音的（ ）
A．响度 B．音色 C．频率 D．音调
【解析】校园里传出阵阵“洪亮”的歌声，这里的“洪亮”指的是声音的大小，指响度大。
故选：A。
2．4月20日寿光蔬菜博览会隆重开幕，我市某文艺团体举办公益庆祝活动，活动中一名男中音歌唱家在
放声歌唱时，由女高音轻声伴唱，则男中音比女高音（ ）
A．频率高，振幅大 B．频率低，振幅小
C．频率低，振幅大 D．频率高，振幅小
【解析】由题知，男中音歌唱家在放声歌唱，女高音轻声伴唱，所以男中音比女高音的音调低、响度大，
根据影响音调和响度的因素可知，男中音声带的振动频率低，振幅大，故C正确。
故选：C。
3．小明用手机调弦软件在同一位置测吉他弦刚发声的参数，两次拨A弦后界面如图，则（ ）
A．第一次测得的响度比第二次大
B．第一次测得的音调比第二次高
C．第二次测得A弦每秒振动73次
D．拧紧A弦后再拨动每秒振动的次数变少
【解析】根据图示可知，第一次拨动时声音的响度为 56dB，频率为145.4Hz，即振动次数为145.4次；
第二次拨动时声音的响度为73dB，频率为106.0Hz，即振动次数为106.0次，因此第一次测得的响度比
第二次小，第一次测得的音调比第二次高，拧紧A弦后再拨动每秒振动的次数多，故B正确，ACD错
误。
故选：B。
4．如图为某种声音的波形图，下图为四种发声器发出声音的波形图，那么如图的声音可能发自下图中的
哪一个发声器（ ）A． B． C． D．
【解析】音色与发声体有关，不同乐器、不同发声体的材料和结构不同，产生的音色会不同，我们是靠
音色来辨别乐器的种类，波形图的形状代表了音色，
分析四种发声器发出声音的波形图可知，只有A选的波形图与题目提供的声音的波形图相同，则音色相
同，故声音可能发自四个图中的A发声器。
故选：A。
5．如图甲、乙分别是利用同一个示波器显示的两段声音的波形图的部分截图，分析图形，下列说法正确
的是（ ）
A．甲图的声音音调较高 B．乙图的声音响度较大
C．两种声音的音色相同 D．两种声音的频率相同
【解析】AD、由图象可知，相同时间内，甲、乙振动的次数相同，即甲、乙振动的频率相同，甲、乙
音调相同；故A错误，D正确。
B、由图象可知，甲、乙振幅相同，故甲、乙响度相同，故B错误。
C、甲、乙波形不同，音色不同，故C错误。
故选：D。
6．用相同大小的力分别敲击甲、乙两个音叉，音叉发出的声音输入同一仪器后的波形图如图2所示，下列
说法正确的是（ ）A．甲的音调比乙低 B．乙的振动频率比甲低
C．甲的响度比乙高 D．乙的振动幅度比甲小
【解析】AB、由图知，相同时间内甲音叉振动的次数比乙音叉振动的次数少，所以甲音叉振动的频率
比乙低，甲音叉发出的声音音调比乙低，故A正确，B错误；
CD、由图知，甲音叉与乙音叉偏离原平衡位置的距离相同，所以甲和乙的振幅相同，则发出声音的响
度相同，故CD错误；
故选：A。
7．如图，把一个装有少量水的杯子放在桌面上，用一只手按住底座，将另一只手的手指润湿后沿着杯口
边缘摩擦使其发出声音。下面关于水杯发声说法正确的是（ ）
A．声音是由于杯中空气振动产生的；杯中水量越小，音调越低
B．声音是由于杯中空气振动产生的；杯中水量越大，音调越低
C．声音是由于杯和水振动产生的；杯中水量越小，音调越低
D．声音是由于杯和水振动产生的；杯中水量越大，音调越低
【解析】如图的实验中，当用手指润湿后沿着杯口边缘摩擦时，是杯子和水发生了振动，当水量越大时，
杯子和水越难振动，因此可以得出杯中的水量越大，音调越低，水量越小，音调越高。故只有选项D符
合题意。
故选：D。
8．把大小和材质都不同的甲、乙（如图1所示）两个水杯分别放在图2中O点处，小凯用木筷敲杯子发出
声音，用专业仪器在P点测得相关数据如表一所示，则下列说法中正确的是（ ）频率f（Hz） 声音强弱等级（dB）
甲 400 50
乙 600 30
A．甲与乙相比，乙的音调低
B．与乙相比，甲发声的响度较大
C．甲、乙的音色相同
D．快速敲击甲杯，其音调将会升高
【解析】A、音调是声音的高低，由振动频率决定，单位用Hz表示，由表格数据可知，乙的频率值
600Hz高于甲的频率400Hz，故甲与乙相比，乙的音调高，故A错误；
B、响度是声音的大小，由表格数据可知，甲的分贝值 50dB高于乙的30dB，则甲和乙相比，甲的响度
更大，故B正确；
C、甲、乙两个水杯材质不同，发声体不同，故音色不相同，故C错误；
D、音调由声源振动频率决定，与敲击频率无关，故D错误。
故选：B。
9．下列有关声现象的实验中，能用来探究声音的响度与什么因素有关的是（ ）
A． 如图所示，手指蘸水摩擦杯口发声，同时增加杯子的水量
B． 如图所示，响铃时，不断抽出瓶内的空气
C． 如图所示，室内播放收音机时，导致喇叭前方的烛焰能摇晃D． 如图所示，用大小不同的力敲鼓
【解析】
A、用手指蘸水摩擦杯口时，杯子由于振动发声，增加杯中的水量时，杯子振动的频率发生变化，声音
的音调发生变化，此实验是用来探究影响音调高低的因素，故A不符合题意；
B、响铃时，不断抽出钟罩内的空气，听到钟罩内闹钟发出的声音变小，这是探究声音传播的条件，故
B不符合题意；
C、收音机播音时，喇叭前方的烛焰摇晃，表明声音能够传递能量，故C不符合题意；
D、用大小不同的力敲鼓时，用的力越大，鼓面的振动幅度增大，发出声音的响度就增大，此实验是用
来探究声音的响度与什么因素有关，故D符合题意。
故选：D。
10．写出图甲、乙两个实验可以探究的物理知识：
甲： 真空不能传声。
乙： 音调跟频率的关系（或响度跟振幅的关系）。
【解析】
甲：逐渐抽出玻璃罩内的空气，玻璃罩内的空气越来越稀薄，听到闹铃声越来越小，进一步推理可知真
空不能传声。
乙：①使钢尺伸出桌面的长度不同，用相同的力拨动钢尺，伸出长度越长，钢尺振动频率越小，听到
声音的音调越低，这是探究音调跟频率的关系；
②保持钢尺伸出桌面的长度相同，用大小不同的力拨动钢尺，观察钢尺的振幅并听声音的大小，还可
以探究响度跟振幅的关系。
故答案为：真空不能传声；音调跟频率的关系（或响度跟振幅的关系）。11．图A是不同的两个音叉，示波器分别显示出二列声波的图形。甲、乙比较 乙 （填甲或乙）音调低。
图B是同一音叉，示波器显示出二列声波的图形。丙、丁比较 丁 （填丙或丁）响度小。
【解析】对比图A中甲乙可看出，甲图中波动的快一些，故说明甲振动快，故甲的音调高，乙的音调低；
对比图B中丙丁可看出，丁波振动的幅度小，即其振幅小，故其响度小；
故答案为：乙；丁。
12．“奋斗者”号是中国研发的万米载人潜水器，2020年在马里亚纳海沟分别下潜到10058米和10909米
海底，成功两探万米海底，创造了中国载人深潜的新纪录。
①无线电波在深水中减弱非常明显，给其定位和导航带来很大挑战。“奋斗者”号设计主要应用了
“大海深处的GPS水声定位”和“惯性导航装置”等。其中“水声定位”主要采用的是 技术。
A．北斗导航B．超声波C．激光定位D．无线电通讯
②深海是一个低温、高压，且缺氧的环境，海洋气象状况复杂多变，海水中还有一种叫做“海洋腐殖
质”的物质极易与金属形成强化合物。为保证科考人员能安全进入万米深海进行深海科考，“奋斗者”
号在设计上还需要有很高的 北斗导航、深水抗压 等方面的性能（至少列出2项）。
【解析】（1）“水声定位”主要采用的是超声波技术，故B正确、ACD错误；
（2）“奋斗者”号因在万米深水作业，需要承受深水产生的压强，还需要进行远距离信息传播，因此
在设计上还需要有很高的北斗导航、深水抗压等方面的性能。
故答案为：B；北斗导航、深水抗压。
13．如图所示，8个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水，用嘴贴着瓶口吹气，可以发出音调不同的声音，
此时声音是由 瓶内空气柱 （选填“瓶子和水”或“瓶内空气柱”）振动产生的：发出的声音音调最
低的是 H （填字母）瓶子。
【解析】用嘴贴着瓶口吹气，声音是瓶内空气柱振动产生的；
用嘴吹气时，从左到右空气柱越来越长，空气柱振动越来越慢，音调越来越低，所以发出的声音音调最低的是H。
故答案为：瓶内空气柱；H。
