音调与什么有关（初中物理知识声音的特性）

一、音调

1.声音的高低叫音调。发声物体振动的频率，决定了音调的高低。常见的音调高低问题，如合唱时有人说“那么高的音，我唱不上去”，或“那么低的音我唱不出来”，这里的“高”“低”指的是音调。

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，简称为赫，符号是Hz。

3.典型声音音调案例与解释

（1）如图1，把钢尺按在桌面上，一端伸出桌边，拨动钢尺振动，听到声音，改变钢尺伸出桌边的长度，再做几次实验。从实验中可以观察到钢尺伸出越短振动越快，音调越高。

（2）如图2，每个瓶子里面的水位高低不同，可以根据声音产生的原理发出不同的音调。

①用小木棒敲击1、2、3、4、5、6、7、8号瓶子，将可得到音调逐渐降低的声音。也就是从高到低的声音。因为敲击，是瓶子和水一起振动发声，振动物体的体积越小，振动频率越高，音调越高。

②用气流吹1、2、3、4、5、6、7、8的瓶口，将可得到音调逐渐升高的声音。也就是从低到高的声音。因为吹气，是瓶子内部的气体振动发声，振动物体的体积越小，振动频率越高，音调越高。

二、超声波与次声波

1.两者区别：人耳感受到的声音频率在20Hz-20000Hz。高于20000Hz的叫做超声波，低于20Hz的叫做次声波。人耳听不到超声波和次声波。

2.超声波特点及应用

（1）特点：偏向性好、穿透本领强、声能较会合。

（2）应用：声呐、B超、超声波速率测定器、超声波清洗器、超声波焊接器等。

2.次声波特点及应用

（1）特点：可以流传很远，很轻易绕过障碍物，并且无孔不入；一定强度的次声波对人体会造成危害，乃至破坏机器修建等；它重要产生于天然界中的火山发作、海啸地动等，人类制造的火箭发射、飞机飞行、火车汽车的疾驰、核爆炸等也能产生次声波。

（2）应用：提前预测灾害的发生；探测某些大规模气象过程的性质和规律；了解人体或其他生物相应器官的活动情况；大象用人类听不到的“声音”进行交流；利用次声的强穿透性制造出能穿透坦克、装甲车的武器等。

三、活学活用

1、2020年5月18日21时47分在云南昭通市巧家县发生5.0级地震，此次地震造成4人死亡，23人受伤。地震观测站是利用_______接收器来测定何时、何地、发生了几级地震的。而工业生产中声呐探伤则是利用_______（以上两空均选填“声波”“超声波”或“次声波”）；无论哪一种，它们在真空中都_______（选填“能”或“不能”）传播。

【解析】地震观测站是利用次声波接收器来测定地震的相关信息的；工业生产中声呐探伤是利用超声波来传递信息的；无论哪一种，它们的传播都需要介质，在真空中都不能传播。

【答案】次声波； 超声波；不能

2.如图甲、乙所示，两个不同设置的示波器记录了两个发声体振动的信号。甲声音的频率是_______Hz。人耳_______（选填“能”或“不能”）听到乙发声体的声音。声音音调较高的是_______（选填“甲”或“乙”）

【解析】甲在0.002s内的振动次数为1次，则甲在1s内会振动500次，即频率为500Hz；乙在0.02s内的振动次数为2次，则乙在1s内会振动100次，即频率为100Hz；人耳能感受到的声音频率在20Hz-20000Hz；从甲、乙图可以看出，甲和乙在相同时间内，发声体振动得较快的是甲，则声音音调较高的是甲。

【答案】500；能；甲

3.小涵在学习吉他的过程中发现琴弦发出的声音音调高低受各种因素的影响，她决定对此进行研究，经过和同学们讨论提出了以下几种猜想：

猜想1：琴弦发出声音音调的高低，可能与琴弦的横截面积有关；

猜想2：琴弦发出声音音调的高低，可能与弦线的长度有关；

猜想3：琴弦发出声音音调的高低，可能与弦线的材料有关。

为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所示的4种规格的琴弦，进行实验。

（1）为了检验上述猜想1是否正确，应选编号______两种规格的琴弦进行实验。

（2）在验证猜想3时，小涵发现粗心的同学没有把表中的数据填全，表中①的位置所缺的数据是______；为了验证猜想，小涵实验时还需要观察琴弦振动的______。

（3）在验证猜想2时，若选择B和C进行研究，并推理得出：琴弦越长，振动越慢，音调就越低的结论______（选填“正确”或“不正确”），理由是______。

【解析】（1）为验证猜想1，应选择长度和材料都相同，而横截面积不同的琴弦A、B进行研究。（2）如果验证猜想3，即琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关；应控制长度和横截面积相同，而琴弦的材料不同，故应选B、D进行探究，则表格①的位置所缺数据是55；为了验证猜想，小涵实验时还需要观察琴弦振动的快慢。（3）在验证猜想2时，若选择B和C进行研究，B、C的长度不同，横截面积也不同，不能得出琴弦越长，振动越慢，音调就越低的结论；实验中应控制材料相同，横截面积相同，长度不同。

【答案】（1）A、B；（2）55；快慢；（3）不正确；没有控制横截面积相同。