第二章声学基本知识

第二章声现象单元备课一、教材分析本章讲述的是一些声学的初步知识。

讲述的内容有声音的发生·传播、音调、响度和音色，以及噪声的危害和控制超声特点应用和次声产生危害防控。

本章的重点是声音的发生与传播，它是解释各种声现象的基础。

二、学情分析本章是与生活现象相结合的非常紧密的一章，理解上会更容易一些通过师生的双边活动激发学生的学习的兴趣和对科学的求知欲望，使学生乐于探索生活中物理现象和物理原理。

三、单元目标（一）知识和技能：1、体验声音的产生是由于振动引起的。

领会声音传播需要介质。

知道声音在不同介质中传播的速度不同。

2、了解声音的产生、传播、乐音的特性、噪声危害及防控以及超声的利用次声危害等3使学生通过实验理解声音产生的条件、传播的条件、控制噪声的方法以及声音在生活实际中的利用等知识。

4、初步了解弦乐管乐器的发声原理（二）过程和方法1．通过总结和归纳，学会梳理知识的方法。

2．通过实验活动，进一步了解研究物理问题转换法·推理法的方法。

3通过实验根据我本人的特长演奏一些乐器·马头琴·电子琴·军鼓·学习乐音3个特4播放多媒体材料了解声的利用5能利用声学知识解释一些常见的生活现象（三）情感态度和价值观1．感受自然界声音的美妙与有趣，激发好奇心和求知欲。

2．培养团结合作、主动与他人交流、敢于提出自己见解的精神。

3．初步认识科学对人类社会和生活的实际意义，培养热爱科学、勇于探索的意识。

4通过教师和学生的双边活动，激发学生的学习的学习兴趣和对科学的求知欲望，使学生乐于探索生活中物理现象和物理原理四、重点、难点:重点：声音的产生和传播的条件，乐音的特征，防控噪声的途径。

难点：音调、响度和音色的区分，超声波特点利用、次声波的危害及在生活中的应用。

五、知识结构一、声音三环节：1、声音的产生：发声体的振动（振动也震动、运动与有所区分）2、声音的传播：介质、声波、声速、回声3、听觉的产生：两条路径――空气传声和骨传声二、乐音三特征：1、音调：（1）声音的高低；（2）是由频率决定的，什么是频率？（3）声音可分为：超声、次声和可听声。

声学基础知识声音，作为我们日常生活中最常接触到的感知，是一种形式的机械波，它通过物质的震动传播而产生。

声学是研究声音产生、传播和听觉效应等相关现象的学科。

本文将介绍声学的基础知识，包括声音的特性、声波的传播与衰减、和人类的听觉系统。

一、声音的特性声音有几个重要的特性，包括音调、音量和音色。

音调是指声音的高低，由声源的频率决定。

频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。

音量是指声音的强弱，由声源振幅的大小决定。

振幅越大，音量越大；振幅越小，音量越小。

音色是指具有独特质感的声音特征，由声音的谐波成分和声源的包络形状决定。

不同的乐器演奏同一个音高，因为其谐波成分和包络形状不同，所以会有不同的音色。

二、声波的传播与衰减声波是指由声源振动产生的压力波。

声波传播时，需要介质作为传播介质，常见的介质包括空气、水、固体等。

在传播过程中，声波会经历衍射、反射、折射等现象。

衍射是指声波遇到障碍物时沿着障碍物的边缘传播，使声音能够绕过障碍物。

反射是指声波遇到障碍物后从障碍物上反弹回来，产生回声。

折射是指声波在介质之间传播时由于介质密度不同而改变传播方向。

声波在传播过程中会逐渐衰减，衰减的程度取决于声音传播的距离、传播介质的特性以及环境条件等。

一般来说，声音传播的距离越远，声波能量的衰减越大；传播介质的特性也会影响声波的衰减，固体传播声波的衰减相对较小，而空气和水传播声波的衰减相对较大。

环境条件如温度和湿度也会对声波的衰减产生一定影响。

三、人类的听觉系统人类的听觉系统是感知声音的重要器官。

它由外耳、中耳、内耳和大脑皮层等部分组成。

外耳包括耳廓和外耳道，它们的主要功能是接收和传导声音。

中耳包括鼓膜和听小骨（锤骨、砧骨和镫骨），它们的主要功能是将声音的机械能转换为神经信号。

内耳包括耳蜗和前庭，耳蜗负责感知声音，前庭负责维持平衡。

大脑皮层负责处理和解读声音信号。

人类听觉系统对不同频率的声音有不同的感知范围。

一般来说，人类可以听到频率范围在20Hz到20kHz之间的声音。

第二章 声波的基本性质 §2.1 概述2.1.1 声波的物理量1、声压p 指由声扰动产生的逾量压强，即声波引起的介质压强起伏与介质 静压的差值。

0p P P P =∆=- 声压p 通常是空间和时间的函数。

(,)p p r t = 介质中的实际压强为0P P p =+ （2-1-1）2、介质的密度和温度与声压的概念相似，声扰动或声波同样可以引起介质密度和温度的起伏。

0=-δρρ 0T T =-τ （2-1-2）δ和τ同样是空间和时间的函数。

不过一般情况下，这种起伏通常较小（详见小振幅声波或线性声学基本假设），可以近似认为：0=ρρ ，0T T = 即忽略密度和温度的起伏，近似认为它们为常量。

3、声波中的质点振动位移s 和振动速度v 指产生或传播声波的质点（或微元体）在其平衡位置附近的振动位移和振动 速度。

通常它们是矢量（场）。

4、声速c指声波在介质中的传播速度，分为相速度和群速度。

关于它们以后再介绍。

5、声波的频率f 、角频率ω、波长λ、周期T 等是我们熟悉的物理量，此处不再赘述。

描述声波的物理量还有许多，以后还要陆续介绍。

2.1.2 声波分类关于声波有多种分类方法很多，常见的分类方法主要有：根据波阵面（或等相位面）的形状或波源的几何特征，可以将声波分为： 1、 球面波（点源）；2、柱面波（直线源）；3、平面波（平面源） 根据波的振动方向与波传播方向的几何关系，可以将声波分为： 1、纵波，振动方向与波传播方向平行； 2、横波，振动方向与波传播方向垂直； 根据介质的几何尺寸和形状，还可将其中的声波分类为体波和导波，前者指在无限大介质中传播的波，而后者则指在有限介质中传播的波。

另外根据介质的理想化程度和对其数学描述的近似程度，把声学划分为：线性声学 理想介质理想介质 线性声学非线性声学 实际介质 声学 或 声学线性声学 理想介质实际介质 非线性声学非线性声学 实际介质流体介质因具有不可压缩性，同时其粘滞系数较小，对剪切应力的传递能力有限，因此其中只能传播纵波。

声学基础知识解析声学，作为物理学的一个分支，研究了声音的产生、传播和感知。

声波是一种机械波，是由固体、液体和气体中的物质震动引起的。

声学的研究对于我们日常生活和科学研究中都具有重要的意义。

本文将对声学的基础知识进行解析。

一、声的产生声音的产生是由物体的振动引起的。

当物体振动时，周围的空气分子也会跟随振动，形成一个机械波，即声波。

声波的频率越低，音调就越低，频率越高，音调就越高。

二、声的传播声波是通过介质传播的，大部分情况下是通过空气传播。

当我们发出声音时，声波会向四面八方传播，当声波到达一个物体时，它会撞击物体的表面，使表面振动，并且使介质内的分子也发生振动。

这种振动会一直传播下去，直到遇到障碍物或者被吸收。

三、声的特性声音具有以下几个基本特性：1. 音量：也称为声音的强度，是指声音的大小。

音量与声波的振幅有关，振幅越大，音量就越大。

2. 频率：也称为音调，是指声音振动的快慢。

频率与声波的周期有关，周期越短，频率就越高，音调就越高。

3. 声音色彩：是指声音的质地或音质，不同的乐器和人的声音都有独特的音色。

音色由声波的谐波分量决定。

四、声的吸收与反射当声波遇到物体时，它会发生吸收和反射。

当声波被吸收时，会转化为其他形式的能量，导致声音变弱或消失。

当声波被物体表面反射时，它会沿着其他方向传播，形成回声。

五、应用领域声学的研究在很多领域都有重要的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 音乐：声学研究有助于了解乐器的原理和声音产生的机制，帮助人们更好地演奏乐器和欣赏音乐。

2. 建筑与环境：声学研究在建筑和环境设计中发挥重要作用，可以帮助减少噪音污染，改善室内声学环境。

3. 通讯：声学研究在通讯技术中起着关键作用，例如手机和音频设备的设计。

4. 医学：声学在医学中的应用广泛，包括超声波成像、听力研究等。

结论声学作为物理学的一个分支，研究了声音的产生、传播和感知。

通过学习声学的基础知识，我们可以更好地理解声音的产生和传播原理，并且可以应用于音乐、建筑、通讯和医学等领域。

第二章声学基础知识一、单选题1、固体受到撞击会产生( )。

(A)声音(B)吸收(c)音乐2、水烧开了，叫壶就会叫是因为( )。

(A)热气(B)液体振动(c)液体带动气体振动3、吹口哨产生美好的乐声主要是( )。

(A)声带振动(B)空气振动(c)嘴唇振动4、声波遇到大的障碍物，主要会产生( )。

(A)声反射(B)声绕射(c)声折射5、声波遇到墙面的洞孔和边缘，仍继续传播，称( )。

(A)声反射(B)声绕射(c)声折射’6、声波在传播过程中的波长、声速和频率的关系为( )。

(A)k=C／f(B)九=cf(c)C=k／f(D)九=c—f7、物体每秒种振动的次数称( )。

(A)周期(B)频率(C)波长(D)声速8、声音的频率范围( )。

(A)100Hz一20kHZ(B)20HZ一30000Hz(C)20 Hz"一20000 Hz9、振动的频率低于20Hz的声波称为( )。

(A)超声波(B)次声波(c)短波(D)驻波10、声音在15度的空气中传播，速度是( )。

(A)340米／秒(B)1400米／秒(c)300米／秒11、声音在空气中、水中、固体中哪个传播快( ) (A)固体中(B)水中(c)空气中12、声音在相同媒质中，频率为100Hz的波长是10001-lz波长的( ) (A)0.5(B)2倍(c)0.1(D)10倍13、空气中由于声波而引起大气压变化的交变值称为( )。

(A)声强(B)声能(c)声压(D)声级14、衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量叫( )。

(A)声强(B)声能(c)声压(D)声级15、决定声音响度的物理量是( )。

(A)声功率(B)频率(c)声速(D)波长16、声压级单位是( )。

(A)赫兹(B)分贝(c)瓦(D)方17、响度级的单位是( )。

(A)宋(B)分贝(c)瓦(D)方18、声压与声压级的数学表达式是( )。

(A)L I=101g[I/Io](B)Lw=101g[W/W o](c)Lp=201g[P／Po]19、两个音箱的声压级相差( )时，低声压级的音箱可忽略不计。

噪声产生原因空气动力噪声由气体振动而产生。

气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。

如空气压缩机、电风扇的噪声。

机械噪声由固体振动产生。

金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。

液体流动噪声液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。

电磁噪声各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。

燃烧噪声燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。

声波和声速声波质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。

可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。

点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。

声频( f )声速( c )和波长( λ )λ= c / f声速与媒质材料和环境有关：空气中，c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。

有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。

质点速度质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。

声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。

声场有声波存在的区域称为声场。

声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。

自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。

在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。

消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。

扩散场声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。