初中物理知识拓展:声学中的物理研究方法

所属专题:初中物理知识点总结  来源:沪江中学学科网    要点:初中物理知识点  
编辑点评: 物理这门自然科学课程比较难学,靠死记硬背是学不会的,即使一字不差地背下来,出个题目还是照样不会作。学习过程中要注意理解消化,只有将知识点吃透了才会在今后的做题中应付自如。

风声、雨声、流水声倾诉着大自然的千变万化,歌声、笑声、音乐声描述着人们的欢乐。人们研究声的世界时,常采用以下的研究方法。

  一、转化法显示物体的振动

  有的物理现象不便于直接观察,通过转换为容易测量到与之相等或与之关联的物理现象,从而获得结论。

 

  例1 如图1所示,兰兰做有关声现象的实验时,将一个正在发声的音叉贴近面颊,目的是为了(   )

 

 

  A.感受发声音叉的振动

 

  B.体验发声音叉的温度

 

  C.估算发声音叉的质量

 

  D.判断声音的传播速度

 

  分析:本题是转化思想的极好体现,由于人眼不容易直接观察到声源的振动,探究时借助音叉触及面颊时的感觉显示音叉发声时在振动。

 

  答案:A。

 

  二、比较法

 

  比较物体发声时与未发声时的区别,用手按住正在发声的锣面,它立即不发出声音。先后对一鼓面轻敲和重击各一下,比较两次发出声音的响度不同。用硬塑料片在梳子齿上快划和慢划,比较音调的高低。

 

  三、归纳法

 

  例2 如图2所示的这些现象说明:正在发声的物体都在________。

 

 

  分析:本题重在归纳,“纸屑的跳动”“纸片的跳动”“激起水花”都说明发声体在振动,同时也从近几年阅卷情况来看,此处失分颇为严重,原因就在对关键词的处理上,此处“振动”非“震动”,诸如“摩擦”非“磨擦”“竖直向下”非“坚直向下”等都是同学们易出错的关键字词,考后不少同学感觉良好,实际与估计的考分有一定的相差,这里也算得上要考虑的一处。

 

  四、用“实验+推理”的方法推导

 

  实验推理法是指在人类现有认识水平、实验仪器等条件的限制下无法直接去认知、验证某些物理特性或物理规律时,就在已有的相关的实验事实的基础上,进行逻辑推理和猜测,从而得出结论的方法。

 

  例3 请你对下面物理实验情景进行分析并得出结论。把处于发声状态的响铃放在密闭的容器内(如图3所示),逐渐抽出其中的空气听到的声音越来越小,最后几乎听不到声音,这说明_____________。

 

 

  分析:本实验如果要放在真空环境中做实验是不可能的,随着容器内空气的不断抽出,空气越来越稀薄,听到声音越来越弱,可以推理:如果被抽成真空,将听不到声音,由此可以推出“真空不能传声”或“声音必须通过介质才能传出去”。

 

  例4 声音传播的速度和温度有关,下表是空气中声速随温度变化的数据。

 

 

空气温度/℃

-20

-10

0

10

20

30

声音速度/m·s-1

318

324

330

336

342

348

 

 

  当飞机的飞行速度接近周围的声速时会受到相当大的阻力。上世纪中期,人们就尝试进行超音速飞行。在飞机速度有限的情况下,你能指出在什么情况下试验更容易成功吗?

 

  分析:从“当飞机的飞行速度接近周围的声速时会受到相当大的阻力”这样一个结论出发,我们可以分析到:只有飞机的飞行速度与周围的声速相差很大时,它受到的阻力才能减小。分析数据可知当温度升高时,声速增大;温度降低时,声速减小,都可符合要求。而当时尝试进行的是超音速飞行,所以应在温度较低的地方试验容易成功,比如两极、冬天、高空等等。

 

  五、水波类比声波──类比法

 

  音叉振动时,附近空气粒子随音叉振动,形成一系列疏密相间的形状向四周传播,这就是声波,这就像石块落入水中激起水波一样。

 

  六、研究隔音材料用控制变量法

 

  噪声污染与水、空气、垃圾污染一样,也是环境污染的一部分。在1979年联合国召开的世界环境保护大会上,将噪声列为当代人类最不可容忍的灾难之一。防止噪声有各种方法,其中“隔声”是控制噪声污染的重要方法之一。

 

  例5 小明想比较几种材料(衣服、锡箔纸、泡沫塑料)的隔音性能,现有器材:音叉、机械闹钟、鞋盒,则在本实验中适合作声源的是_______;小明设计了一种实验方案:让人站在距鞋盒一定距离处,比较所听见声音的响度.实验中小明记录实验数据及现象如下表,则待测材料隔声性能最好的是             。

 

 

材料

衣服

锡箔纸

泡沫

响度

较响

较响

 

 

  分析:适合做声源的是机械闹钟,因为它与音叉相比一直在发声。此方案采用了控制变量法,因为声音的响度与物体离声源的远近有关,离声源越远,响度越小。在控制了听者与声源距离相同的情况下,研究材料的隔音性能与材料的关系,可以看到隔音性能最好的是泡沫塑料。

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