《真空中不能传播声音》创新实验

演示声音在真空中不能传播
【目的和要求】
认识声音的发生和传播。

【仪器和器材】
抽气机，抽气盘，闹钟（或电铃）。

【实验方法】
将闹钟（或电铃）放在抽气盘上（图1．54－4），先在玻璃钟罩底边均匀涂上一层凡士林，放在抽气盘上，略微转动玻璃钟罩并稍施压力，使钟罩与抽气盘接触紧密。

这时闹钟开始启闹，用抽气机抽出罩里的空气，可以听到铃声随着罩里空气的稀薄而逐渐减弱。

然后将空气慢慢放入钟罩里，又听到铃声逐渐加强。

从铃声前后强弱变化的对比，可以得出：声音不能在真空里传播。

【注意事项】
抽气盘的圆盘表面要涂上黄油或稠的机油，并盖上油纸，以防锈蚀，影响密封。

【参考资料】
第 1 页。

“声音能在真空中传播吗”实验教学的改进“声音不能在真空中传播”是八年级物理（苏科版）上册中的一个小实验，该实验用广口瓶中悬放一个音乐芯片来演示真空不能传声，我认为这种实验装置虽然简单易操作，但由于瓶塞部位易漏气，实验的效果并不明显 . 因此，我查阅相关资料，力图寻找到好的“替代品” .功夫不负有心人，我在学校的物理实验室里找到一个“好宝贝”―J2225 声传播演示器，实验后发现用它来改进“真空不能传声”实验，效果非常好 .在物理教学中，我见识过多种演示“真空不能传声”的实验装置 .图 11．玻璃钟罩实验如图１，将正在发声的闹钟（或电铃）悬挂在玻璃钟罩内，先在玻璃钟罩底边均匀涂上一层凡士林，放在抽气盘上，略微转动玻璃钟罩并稍施压力，使玻璃钟罩与抽气盘接触紧密. 用抽气机逐渐抽出钟罩里的空气，可以听到铃声随着钟罩里空气的稀薄而逐渐减弱，然后让空气逐渐回到钟罩内，又可以听到铃声逐渐加强. 从铃声前后强弱变化的对比，可以推理得出：声音不能在真空里传播.特点：这是人教版设计的实验装置，该实验若成功的话效果较明显，但实际的操作中，往往是不管怎么抽气，总可以听到铃声，甚至是抽气机的声音比铃声还要响.2．玻璃烧瓶实验图 2如图 2，在圆底烧瓶内装水 10－20 厘米，在穿过橡皮塞的玻璃管下端悬吊一个玩具小铃，将橡皮塞塞紧，轻轻摇动烧瓶，听见小铃清脆的声音；然后给烧瓶加热，烧至玻璃管上端橡皮管口排出水蒸气时（尽量赶出瓶内空气），关闭夹子，停止加热，待瓶内水蒸气凝结后再摇动烧瓶，听见的铃声明显变小了；松开夹子，听见“咝”的进气声，再摇动烧瓶时，铃声又变大了 . 从铃声强弱变化的对比，可以推理得出：真空不能传声，从而得出声音的传播需要介质 .特点：这是苏科版配套的《教师指导用书》上提及到的“替代品”，这种实验装置有点复杂，实验的效果还好，但由于瓶塞部位易漏气而影响实验效果，而且操作起来存在安全隐患 .以上实验设计都有一定的缺陷. 我在教到“真空不能传声”时，常常用多媒体演示代替实物演示，今年再讲“真空不能传声”时，我已经不需要再借助多媒体， J2225 声传播演示器就可以清楚地展现了.图 3 所示是 J2225 声传播演示器的结构示意图 .图 4如图 4，将学生电源的两个接线柱与声传播筒旁边的两个接线柱连接上，再将气筒的抽气口接到传播筒下面的进气皮管上，保证它们之间良好的密封性，接通电源，指示灯发光，发声座即发出较轻的频率约500Hz的声音，可让学生听一听 . 当用气筒逐渐向外抽气时，放大扬声盒中发出约500Hz连续音频声将明显减小，说明随着管内真空度增加，声音传播能力下降，直到只能听到很小声音，这是由于不可能将传播筒内抽到完全真空.我在操作的过程中发现，在向外逐渐抽气的过程中，声音并不能明显地减小，于是我尝试用另一种方法演示“真空不能传声” . 关闭信号发声盒与放大扬声盒电源开关，声传播筒向下端皮管口用小夹子夹紧，取下发声座，向声传播筒内注满水，再将发声座放好 . 打开信号发声盒与放大扬声盒电源开关，扬声器即发出响亮的500Hz 音频声，说明声音可通过液体传播 . 然后将声传播筒向下端皮管口处的小夹子取下，使水流出一半后再夹紧，这时声传播筒的上半部分就是真空了，声音立即明显地减小（前排的同学也听不到），靠的很近时才能听到微弱的声音 .用 J2225 声传播演示器进行“真空不能传声”的实验教学，效果非常好，而且容易操作，更容易成功 . 这是一套很实用的教学器材，更值得说的是J2225 声传播演示器也能演示声音在空气、液体和固体等不同介质中传播，可以通过改变传声筒内介质的状态，有层次地演示在不同的介质中，声音传播的效果是不同的 .注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以 PDF格式阅读原文。

初中物理实验设计声音在真空中不能传播
【目的和要求】
认识声音的发生和传播。

【仪器和器材】
抽气机，抽气盘，闹钟（或电铃）。

【实验方法】
将闹钟（或电铃）放在抽气盘上（图1．54－4），先在玻璃钟罩底边均匀涂上一层凡士林，放在抽气盘上，略微转动玻璃钟罩并稍施压力，使钟罩与抽气盘接触紧密。

这时闹钟开始启闹，用抽气机抽出罩里的空气，可以听到铃声随着罩里空气的稀薄而逐渐减弱。

然后将空气慢慢放入钟罩里，又听到铃声逐渐加强。

从铃声前后强弱变化的对比，可以得出：声音不能在真空里传播。

【注意事项】
抽气盘的圆盘表面要涂上黄油或稠的机油，并盖上油纸，以防锈蚀，影响密封。

【参考资料】
没有抽气机、抽气盘，可用图1．54－6所示装置演示真空不能传声。

烧瓶内装水10－20厘米3，在穿过橡皮塞的玻璃管下端悬吊一玩具小铃，将橡皮塞塞紧。

轻轻摇动烧瓶，听见小铃声音；给烧瓶加热，烧至玻璃管上端橡皮管口排出水蒸气时（尽量赶出瓶内空气），关闭夹子，停止加热，待瓶
内水蒸气凝结后再摇动烧瓶，听见铃声很小。

松开夹子，听见“咝”的进气声。

再摇动烧瓶时，铃声又变大。

从铃声强弱变化的对比，得出真空不能传声。

基于电磁技术的“真空不可传声”实验研究作者：曾隐峰来源：《中学物理·初中》2020年第03期摘要：针对教材实验的真空环境下会出现的声音通过底座产生的“固体传声”问题，本文利用电磁悬浮将其隔开、利用电磁感应为声光系统提供电力从而在根本上解决底座“固体传声”问题，并通过实验做效果对比分析.关键词：真空;固体传声;磁悬浮;无线传电;负压表值文章编号：1008-4134（2020）06-0019 中图分类号：G633.7 文献标识码：B1 研究对象本文的研究对象是人教版八年级《物理》2011版的“声现象”“真空罩中的闹铃”演示实验，即“真空不可传声实验”.该演示实验是在学生了解声音可以在固体、液体以及气体等介质传播知识后进行的演示实验.实验内容是：通过人工制造的真空环境下进行“真空中的闹鈴”实验，引导学生观察得出结论：真空环境下没有介质而不可传声.2 研究背景学生在观察实验时，视觉上直接能看到发声体与底座的接触，部分学生还可能听到通过底座传出来的微小声音.学生刚刚经过固体可以传声的学习，很容易产生一些疑惑，如“真空到底可否传声”“真空环境下的固体可否传声？”等，为此教师采用反证法处理这个问题，对学生物理思维的科学性、严谨性是一种挑战.由于该实验存在的年代比较久远，目前已经很难找到能够连续响铃两分钟以上的双发条闹钟.因此很多教师都采用了基于原电池供电的电铃，手机，收音机等器材作为发声体.而在真空下（非标准状况）使用原电池会提高漏液甚至是爆炸的概率.3 设计思路鉴于以上问题，将通过以下思路解决教材实验所面临的问题.（1）利用电磁悬浮技术将发声体浮起来，让学生在视觉上看到发声体与底座（或玻璃罩）的零接触，消除学生思维疑虑的同时，让学生体验严谨的实验态度.（2）利用电磁感应技术为发声体供电，从而避免原电池在非标准状况的使用.让实验的整体设计更加严谨.（3）利用封装技巧，使用有机硅灌封胶材料，为真空中工作的元件做好温控，保障在实验中元件能够正常运作.4 实验设备结构4.1 实验设备结构设计方案图（如图1所示）4.2 实验设备实物图（如图2所示）4.3 各实验方案部件名称（见表1）5 实验步骤本文采用的是方案1的实验设备与教材实验设备对比.5.1 方案1设备实验步骤（1）接通磁悬浮电源，将浮子组件放好浮起来.（2）接通无线供电发射模块电源，使声光组件正常工作.（3）盖好玻璃罩，关闭阀门1、打开阀门2，启动真空泵抽真空.（4）当真空度达到设备最大真空度时，保持阀门1关闭状态，关闭阀门2，关闭真空泵.（5）保持阀门2关闭状态，通过阀门1改变真空度达实验所需要求.（6）进行实验并统计数据.（7）数据统计，打开阀门1，当玻璃罩内气压与环境气压相同时，打开玻璃罩，回收浮子等组件，关闭总电源.5.2 教材实验步骤（1）撤去磁悬浮模块，通过塑料支起声光元件.（2）接通无线供电发射模块电源，使声光组件正常工作.（3）盖好玻璃罩，关闭阀门1、打开阀门2，启动真空泵抽真空.（4）当真空度达到设备最大真空度时，保持阀门1关闭状态，关闭阀门2，关闭真空泵.（5）保持阀门2关闭状态，通过阀门1改变真空度达实验所需要求.（6）进行实验并统计数据.（7）数据统计后，打开阀门1，当玻璃罩内气压与环境气压相同时，打开玻璃罩，回收浮子等组件，关闭总电源.6 数据采集6.1 采集原理本次实验数据是随机抽取20名（10男、10女）学生进行以上两次实验获取的数据;实验时，学生分为4组，每组5人并与玻璃罩相隔1.5米成扇形站好，以模拟正常上课时第一排学生到玻璃罩的距离;实验时，要求学生闭眼聆听，当听到蜂鸣器的声音时举手示意，直到该次实验结束，实验过程图如图3所示.6.2 实验环境在物理实验室进行实验，环境噪音属于安静，声强为33dB（数据取自于AS804B分贝计）;海拔162米（数字取自于谷歌卫星地图），气温15.6℃（数字取自于HTC-1温湿计），湿度55%（数字取自于HTC-1温湿计），气压1003hPa（数字取自于气象局，即0.1003MPa）;距离真空罩1.5米处发声体声强为78dB（数字取自于AS804B分贝计）.所记录的实验数据为：每个学生听到蜂鸣器声音与对应的最小负压值.具体为：当在方案1实验时，玻璃罩内的真空表压值是自-0.098MPa向上等差增加，当学生第一次听到声音，就在对应负压值数据上面记录“浮”;同理，当学生第一次在教材实验听到声音的相应表压值时，用“固”在相应负压值上面做记录，实验数据见表2.7 数据分析通过以上数据可明确看到：（1）全体学生在与真空罩相隔1.5米距离下，使用教材实验方案，在设备最大真空度（负压计表压-0.098MPa，绝对压强2300Pa）时，全部学生就听到了微弱声音.仔细分析原因，不难发现是发声体声音主要通过底座传出来.（2）全体学生在与真空罩相隔1.5米距离下，使用方案1实验，绝对压强到达16300Pa （负压计表压-0.084MPa）时学生才开始听到微弱声音.8 总结首先，相对于发声体与底座（玻璃罩）接触的教材实验，方案1实验已经让学生在视觉上看到了发声体与底座（玻璃罩）的分离，不再有“看到固体传声”一说.这使得学生可在一个更加科学规范的实验环境下专心学习真空不能传声原理;教师也无需再用反证法去声明教材实验中听到的微弱声音就是“看到”的固体传声.其次，玻璃罩中气体压强主要是受到海拔、真空泵（等级、功率和保养程度）和气路设备气密性的影响，目前所有科研实验室做不到真正意义上0Pa的真空，基础教学实验室更是如此.因此学生在实验中能听到微弱的声音第二个来源是气体（低气压的“真空”）传声，从实验数据可以看到通过阻断固体传声可以大幅度地降低实验对绝对压强的要求（表压值变大）.本文方案1实验设计也消除了固体传声的影响，让学生在听觉上也有良好实验体验，如果因为某些原因使得真空罩内气体绝对压强太高，并造成前排学生能听到微弱噪声（低气压气体传声）这一情况，还是需要教师通过对玻璃罩自最低气压值开始不断加压让声音逐渐增大证明（反证法）真空不能传声.在真空度良好、全体学生都没有听到蜂鸣器声音情况下（达到理想的实验效果），教师可以在完成“真空不能传声”的直观实验结论讲解后，再对真空罩内进行加压，让学生体验随着空气密度的增加从而声音逐步增大的科学探究体验过程.参考文献：[1]朱长明，邓春兰，黄广华.利用磁悬浮演示真空不传声[J].物理实验，2013，33（02）：17-19.[2]黄贞. 电磁学实验预习系统的设计与实现[C]. Hubei University of Technology，China.Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training （Volume 7）.Hubei University of Technology， China：智能信息技术应用学会，2010：111-114.[3]叶又军.简易真空不传声演示器[J].中国现代教育装备，2010（04）：69.[4]萬秀清.真空不传声实验的改进[J].实验教学与仪器，2002（05）：40.[5]汤建军.真空不传声实验演示仪[J].实验教学与仪器，2001（Z1）：65.[6]高毓秀.真空不传声装置的改进[J].教学仪器与实验，1995（X1）：16.[7]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.教师教学用书（八年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2016.（收稿日期：2019-12-18）。

一、实验目的通过本实验，探究真空环境下声音的传播情况，验证“真空不能传声”的理论，并分析实验过程中的现象及原因。

二、实验原理根据物理学原理，声音是通过介质（如空气、水、固体等）中的粒子振动传播的。

在真空中，由于没有介质，理论上声音无法传播。

然而，本实验将尝试通过特殊的手段，在真空环境下实现声音的传播。

三、实验材料1. 玻璃罩（真空罩）2. 发声装置（如闹钟、电铃等）3. 抽气设备4. 气压计5. 计时器6. 记录本及笔四、实验步骤1. 将发声装置（如闹钟）放入玻璃罩内，确保其正常发声。

2. 关闭玻璃罩的阀门，使用抽气设备逐渐抽出罩内的空气，同时观察气压计的读数变化。

3. 在抽气过程中，用计时器记录不同气压值下，听到声音的持续时间。

4. 当玻璃罩内的气压接近真空时，观察并记录声音是否消失。

5. 分析实验数据，总结实验现象及原因。

五、实验结果与分析1. 实验现象在抽气过程中，随着气压的降低，听到的声音逐渐减小。

当气压接近真空时，声音完全消失。

2. 实验分析（1）在抽气过程中，空气分子逐渐减少，导致声音传播的介质逐渐减少，从而使声音的传播受到阻碍。

（2）当气压接近真空时，几乎没有空气分子，声音无法在真空中传播，因此听不到声音。

（3）实验结果与“真空不能传声”的理论相符。

六、实验结论通过本实验，我们验证了“真空不能传声”的理论。

在真空中，由于没有介质，声音无法传播。

实验结果为物理学研究提供了有力的理论依据。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意观察气压计的读数变化，确保实验结果的准确性。

2. 在抽气过程中，注意控制抽气速度，避免玻璃罩破裂。

3. 实验结束后，及时关闭抽气设备，防止玻璃罩内残留气体影响下次实验。

八、实验拓展1. 探究不同温度、湿度等环境因素对真空传声的影响。

2. 研究真空传声的原理及其在实际应用中的可能性。

3. 结合本实验，探讨声波在不同介质中的传播规律。

真空不能传声实验题
题目：探究真空中声波的传播性质
实验目的：通过观察真空中的声波传播情况，了解真空对声波传播的影响。

实验材料：真空容器（如玻璃钟形容器）、空气泵、声音源（如手机或喇叭）、高频发生器、示波器等。

实验步骤：
1. 将空气泵连接到真空容器，通过抽气操作将容器内部建立起真空环境。

2. 在容器的一侧固定声音源，并将其与高频发生器连接，调节高频发生器的频率到一个适合的范围，以产生清晰的声音。

3. 在容器的另一侧固定示波器，并将其与声音源连接，用于检测声波的传播情况。

4. 打开声音源和示波器，观察示波器上是否能够感受到声波信号。

5. 保持真空环境不变，逐渐调整声音源的距离，并记录示波器上的声波信号强度的变化。

6. 尝试改变真空环境下的声音源频率，并观察示波器上的声波信号变化。

实验结果与分析：
1. 在真空环境中，示波器上应该无法感受到声波信号，无法观察到声波的传播。

2. 随着声音源距离的增加，示波器上的声波信号强度会逐渐减
弱，这是因为真空缺乏传声的介质，声波无法通过空气传递到示波器上。

3. 改变声音源频率可能会对声波的传播情况产生一定影响，但在真空中无法观察到具体变化，因为声音源产生的声波无法传播到示波器上进行检测。

实验小结：
通过这个实验，我们可以得出结论：真空中无法传播声波，因为声波的传播需要介质的支持，而真空是没有介质的。

这也解释了为什么太空中是无声的。

简易真空不传声演示器
每次做“真空不能传声”这个实验时,笔者就要为在实验室拿笨重的抽气机,体积较大的真空罩,抽气时手被累酸了、软了而烦恼。

为此,笔者自制了一个简易真空不传声演示器,取材方便,做实验时省时、省力,教学效果好。

一、实验装置
用打孔器在橡皮塞上钻一小孔,插入玻璃管,管与橡皮塞接触处融点蜡,防止漏气。

在橡皮塞下端挂一个玩具铃,用橡皮塞塞紧玻璃瓶。

二、实验方法
实验前,摇瓶子使铃发声,然后用嘴在瓶口外玻璃管口把瓶中空气往外吸几下,会发现铃声比抽气前小;给瓶中吹气,铃声又会变大。

从而可得出“真空不传声”的结论。

三、改进后的优点
1.取材容易,实验操作简便易行且时间短。

此教具对于那些缺少抽气机或两用气筒的山村中小学特别实用。

2.如果把此教具中玻璃瓶换成塑料瓶,向外吸气时,瓶会迅速瘪下去,从而可验证大气压的存在。

3.能培养学生动脑、动手能力。

真空不能传声实验引言真空是指一定范围内的空间，没有气体分子存在。

在真空中声音无法传播，这是因为空气或其他气体分子是声音传播的媒介，我们一般所说的声音是通过气体分子的振动而传播的。

本实验旨在通过搭建一个实验装置，验证真空中声音无法传播的现象。

实验材料和装置•双向封闭玻璃管：用于构建真空环境的容器；•两个相互连接的玻璃管塞：用于将玻璃管与外界隔绝并提供真空环境；•扬声器：用于产生声音的设备；•麦克风：用于接收声音的设备；•真空泵：用于抽取玻璃管内的空气；•电源和电线：用于给扬声器和麦克风供电。

实验步骤1.将玻璃管的两端连接好，形成一个封闭的管道；2.在玻璃管的一端安装扬声器，另一端安装麦克风，并连接好电源和电线；3.开启真空泵，开始抽取玻璃管内的空气；4.当真空泵抽取完毕，并且玻璃管内的气压降低到一定程度时，开始进行实验；5.通过控制电源，扬声器发出一段固定频率和振幅的声音；6.同时，麦克风接收声音并将其转化为电信号传输至外部设备；7.比较在真空状态和常态空气状态下声音的传播效果，记录观察结果。

实验观察和结果在常态空气状态下，我们可以听到扬声器发出的声音，并且麦克风可以将其接收到并转化为电信号输出。

这是因为空气分子可以通过振动传递声音信号。

而在真空状态下，我们发现扬声器发出的声音几乎无法听到，同时麦克风也无法接收到任何声音信号。

这是因为真空中没有气体分子可以传递声音信号。

综上所述，实验结果验证了真空不具备传声的能力的事实。

实验原理声音是一种机械波，需要介质传播。

介质的分子通过振动和相互碰撞传递声音信号。

在常态下的大气压下，气体分子的密度足够高，能够传导声音。

而当我们将气体抽取至真空状态时，移除了介质分子，导致声音无法在真空中传播。

实验应用1.声学研究：通过在真空条件下进行实验，可以排除外界气体对声音的影响，更好地研究声学问题。

2.工程设计：在某些特殊环境下，如太空、真空室等，需要考虑到声音无法传播的问题，以避免干扰和损坏设备。

中学物理创新实验设计实验课题：声音不能在真空中传播新关镇中学骆振山1．实验在教材中所处的地位与作用本实验是初中物理上学期第一章第1节关于声音传播需要介质的实验，作为第一堂物理正课，生动的实验演示能极大的激发学生学习物理兴趣，并且能够促进对声音传播需要介质有更深刻的认识。

2．实验原型及不足之处原实验采用真空罩、抽气机、小闹钟来进行实验，将震动的小闹钟放在真空罩中，听声音，再通过抽气机抽掉真空罩中的空气，听声音的变化，来发现声音不能在真空中传播，声音的传播需要介质。

采用此装置效果虽然较好，但设备比较笨重，并且由于学校实验设备可能配备不齐或已经损坏，多数学校没有进行该实验。

3．实验创新与改进之处本实验设计思路是采用简单、易找的器材来较好的完成教学目的，并且能得到同等的实验效果，而所采用的都是日常生活中的用品，提高学生兴趣，同时学生也能自己组装进行该实验，激发学生实验创新能力。

4．实验器材小喇叭、耳机线、注射器、棉花、玻璃胶、小皮塞、话筒、教学用录音机5．实验原理及装置说明（1）装置图如下（2）实验原理通过先排开注射器中的空气再密封，抽动注射器内筒，克服大气压强，实现一个小的类真空环境，通过话筒接收小喇叭声音的变化，再用教学录音机放大，让全体同学都能感受声音传播需要介质。

（3）装置说明先将耳机线通过注射口后接上小喇叭（可采用手机外置小喇叭），在小喇叭后面放些棉花，占用多余空间，然后推入注射器底部，装好后再用玻璃胶将注射口密封。

再选择合适的位置在注射器上钻一个小排气孔。

6．实验过程（1）将活塞推入注射器，不将排气孔密封，用mp3播放声音，用话筒和教学录音机，感受声音大小。

（2）再将活塞推入注射器底部，然后再将排气孔密封，向后用离拉活塞，即可实现小的类真空环境，通过话筒、教学用录音机让学生感受有空气和类真空中声音大小的变化。

7．实验效果通过该实验演示，能较明显体会到两次声音的变化，证明声音传播需要介质，声音不能在真空中传播，并激发了学生对物理学习的兴趣。