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        解讀聲音的三要素

        2008-12-31 00:00:00劉繼敏
        初中生世界·八年級物理版 2008年9期

        一、聲音的三要素——音調(diào) 響度 音色

        1、音調(diào):聲音的高低稱為音調(diào),音調(diào)取決于聲源振動的頻率。

        物體在1s內(nèi)振動的次數(shù)叫頻率,其單位是赫茲,簡稱赫,符號為Hz,物體振動得越快,頻率越大,音調(diào)跟發(fā)聲體振動的頻率關(guān)系是:頻率越大,音調(diào)越高;頻率越小,音調(diào)越低。

        例1 一物體在1min內(nèi)振動了180000次,則該物體振動的頻率為Hz,聲音能傳遞信息,往保溫瓶里灌開水的過程中,聽聲音就能判斷壺里水位的高低,因?yàn)殡S著水位的不斷升高,音調(diào)逐漸______。

        解析頻率的單位是赫茲(Hz),1Hz表示物體ls內(nèi)振動1次,該物體振動的頻率為180000/60s=3000Hz,往保溫瓶里灌開水時,聲音的聲源是水面上方的空氣柱,隨著水位的不斷升高,空氣柱變短,振動加快,頻率變大,聽到的聲音越來越尖銳,音調(diào)逐漸升高。

        答案 3000 升高

        點(diǎn)撥聲源振動的頻率與聲源本身的材料、形狀等諸多因素有關(guān),如弦樂器主要靠改變弦的長短、粗細(xì)、松緊來改變音調(diào),弦越短、越細(xì)、越緊,振動越快,音調(diào)越高;而管樂器主要靠改變空氣柱的長短來改變音調(diào),空氣柱越短,振動越快,音調(diào)越高。

        2、響度:人耳對聲音強(qiáng)弱的主觀感覺稱為響度,響度跟聲源的振幅以及人距離聲源的遠(yuǎn)近有關(guān)。

        物體在振動時偏離原來位置的最大距離叫振幅,實(shí)驗(yàn)表明:音又叉股、橡皮筋的振幅越大,人們聽到的聲音越大,響度與振幅的關(guān)系是:振幅越大,響度越大;振幅越小,響度越小,響度還跟距離發(fā)聲體的遠(yuǎn)近有關(guān)系,聲音是從發(fā)聲體向四面八方傳播的,越到遠(yuǎn)處越分散,所以人們距發(fā)聲體越遠(yuǎn),聽到的聲音越小,如果能夠想辦法減小聲音的分散,就可以使聲音響度更大些,如聽診器就是利用這個原理來增大響度的。

        例2在操場上上體育課,體育老師發(fā)出的口令,近處的學(xué)生聽到了,而遠(yuǎn)處的學(xué)生沒有聽清楚,其原因是( )。

        A、遠(yuǎn)處學(xué)生聽到的聲音響度小

        B、老師發(fā)出的聲音音色不好

        C、老師發(fā)出的聲音頻率低

        D、遠(yuǎn)處學(xué)生聽到的聲音振動幅度大

        解析 老師發(fā)出的聲音傳得越遠(yuǎn),聲音的能量越分散,振幅越小,響度變小,因此遠(yuǎn)處的學(xué)生聽不清楚。

        答案 A

        點(diǎn)撥聲音在向遠(yuǎn)處傳遞的過程中,其音調(diào)(頻率)和音色不變,而響度(振幅)會變小。

        3、音色:聲音的品質(zhì)稱為音色,音色主要與發(fā)聲體的材料、結(jié)構(gòu)、發(fā)聲方式等因素有關(guān),不同的發(fā)聲體發(fā)出的聲音音色一般不同。

        胡琴、鋼琴、吉他、笛子等樂器發(fā)出的聲音,即使音調(diào)、響度都相同,我們也可以分辨出來,可見聲音除了音調(diào)和響度這兩個特征外。另外還有一個特征,這第三個特征叫做音色,我們能夠分辨出各種不同樂器的聲音,就是由于它們的音色不同,人的聲音的音色也因人而異,所以我們閉著眼也能聽出是哪位熟人在講話。

        例3 電子琴能模仿各種樂器發(fā)出的聲音,在技術(shù)上要解決的關(guān)鍵是能模仿各種樂器發(fā)出聲音的( )。

        A、音調(diào) B、音色 C、響度 D、音色和音調(diào)

        解析不同的樂器可以演奏同一首樂曲,發(fā)出的聲音音調(diào)和響度可以相同,但是我們?nèi)阅軓乃鼈兊囊羯霞右詤^(qū)分,因此,關(guān)鍵是模仿音色。

        答案 B

        點(diǎn)撥音色是區(qū)分不同發(fā)聲體的主要依據(jù),從理論上說,世界上沒有兩個人的音色是完全相同的,科學(xué)家發(fā)明的聲音識別系統(tǒng)可以根據(jù)音色來識別銀行卡主人的聲音,就是基于這一原理。

        二、樂音的音調(diào)與響度的區(qū)別

        從物理學(xué)的角度看,音調(diào)與響度之間沒有必然的聯(lián)系。音調(diào)高響度不一定大,響度大音調(diào)也不一定高。這是因?yàn)槁暡l率高但振幅不一定大,振幅大而頻率卻不一定高,例如,在彈吉他時,用力彈撥粗弦與輕輕彈撥細(xì)弦所發(fā)出的聲音相比較,前者響度大而音調(diào)低,后者響度小而音調(diào)高。

        值得注意的是,在日常用語里聲音的“高”、“低”有時指音調(diào),有時指響度,含義不是惟一的,例如:合唱時有人說“那么高的音我唱不上去”或“那么低的音我唱不出來”,這里的“高”、“低”指的是音調(diào):“引吭高歌”、“低聲細(xì)語”里的“高”、“低”則指的是響度,物理學(xué)中聲音的“高”、“低”只能用來描述音調(diào),而響度則只能用“大”、“小”來描述。

        例4男低音歌手高聲歌唱時,由女高音歌手輕聲地伴唱,對二人聲音的描述正確的是( )。

        A、男低音比女高音音調(diào)低。響度大

        B、男低音比女高音音調(diào)低,響度小

        C、男低音比女高音音調(diào)高,響度小

        D,男低音比女高音音調(diào)高,響度大

        解析男低音歌唱時,發(fā)出的聲音低沉渾厚,音調(diào)低,女高音歌唱時發(fā)出的聲音尖細(xì)高亢,音調(diào)高;男低音高聲歌唱時,聲音響亮,響度大,女高音輕聲伴唱,聲音弱,響度小。

        答案 A

        點(diǎn)撥男低音發(fā)出的聲音,音調(diào)低而響度大,二者并不矛盾,這是由于男低音歌手聲帶寬而厚,發(fā)聲時振動得慢,但由于用力歌唱,聲帶的振幅大,與此類似的還有:牛的叫聲與蚊子的叫聲相比,前者的音調(diào)低而響度卻大。

        三、聲音三要素的探究方法

        1、探究音調(diào)與頻率的關(guān)系:改變聲源振動的頻率可以改變音調(diào)的高低,例如:將鋼直尺緊壓在桌邊,撥動露出部分使其發(fā)聲時,露出部分越長,振動得越慢,音調(diào)越低;彈撥琴弦時,改變弦的粗細(xì)、長短或松緊,可以改變振動的頻率,從而改變音調(diào)。

        2、探究響度與振幅的關(guān)系:改變聲源振動的振幅可以改變響度的大小,例如:將鋼直尺緊壓在桌邊,撥動露出部分使其發(fā)聲時,用的力越大,鋼尺振幅越大,響度越大;敲擊音叉時,改變敲擊的力量大小,可以改變振幅,從而改變響度。

        例5老師用同樣的力吹一根吸管,并將它不斷地剪短,他在研究聲音的( )。

        A、響度與吸管長度的關(guān)系

        B、音調(diào)與吸管材料的關(guān)系

        C、音調(diào)與吸管長短的關(guān)系

        D、音色與吸管長短的關(guān)系

        解析 當(dāng)老師不斷剪短正在吹的吸管時,他改變的是吸管的長度,而吸管被吹發(fā)聲是由于吸管中的空氣柱振動,當(dāng)空氣柱的長度變化時必然導(dǎo)致振動頻率的變化,即引起音調(diào)的變化。

        答案 C

        點(diǎn)撥解決類似問題的方法是要看題目中改變的是發(fā)聲體的什么因素,一般來說,材料的長短、粗細(xì)和松緊影響頻率(音調(diào));材料的種類影響音色;用力的大小影響振幅(響度)。

        例6 如圖所示,琴師在使用二胡前會對二胡進(jìn)行調(diào)音,以下對調(diào)音時采用的做法的解釋正確的是( )。

        A、旋轉(zhuǎn)琴軸,使弦拉得緊一些,是為了改變音色

        B、旋轉(zhuǎn)琴軸,使弦拉得緊一些,是為了改變音調(diào)

        C、將琴枕上移一些,是為了改變音色

        D、換一根更細(xì)一些的弦,是為了改變響度

        解析旋轉(zhuǎn)琴軸,使弦拉得緊一些,可以使弦的振動加快,改變音調(diào);琴枕上移,可以使弦變短,也是為了改變音調(diào);換更細(xì)的弦,也是為了改變振動頻率以改變音調(diào)。

        答案 B

        點(diǎn)撥琴師調(diào)音實(shí)際上是為了使琴發(fā)出的聲音音調(diào)能符合演奏時的要求,即為了校正音準(zhǔn):而改變響度主要是靠調(diào)節(jié)演奏時用的力度大?。阂羯珓t主要取決于琴自身的材料質(zhì)地。

        四、聲音三要素在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用

        聲音除了可以傳遞能量外,還可以傳遞信息,人們可以通過區(qū)分聲音的音調(diào)、響度和音色來獲取一些有用的信息,在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用。

        例7花匠在挑選花盆時,常常將新花盆拎起后輕輕敲擊它,根據(jù)敲擊聲來判斷花盆是否有裂縫,他主要是根據(jù)三個特征的( )。

        A、響度 B、音調(diào)

        C、音色 D、三個特征全都有

        解析敲擊花盆時,完好的花盆和有裂縫的花盆發(fā)出的聲音不同,前者發(fā)出的聲音悅耳好聽,音色好;后者發(fā)出的聲音帶有破聲,音色差,所以花匠主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)從聲音的音色的好壞上來辨別的。

        答案 C

        點(diǎn)撥嚴(yán)格來說,完好的花盆和有裂縫的花盆在敲擊時發(fā)出的聲音,其三要素都是不同的,我們在分析時一定要抓住其中的主要因素。

        假如花盆都是完好的,我們想從一堆花盆里面挑出質(zhì)量好的花盆來,主要是依據(jù)音調(diào),因?yàn)榛ㄅ璧漠a(chǎn)地、材料、厚薄等因素的不同會使其發(fā)出的聲音音調(diào)不同,在有多個花盆可以進(jìn)行互相比較時,有經(jīng)驗(yàn)的花匠是可以辨別出質(zhì)量優(yōu)劣的。

        而本題中是要判斷一只花盆是否有裂縫,事先并沒有一個音調(diào)作為標(biāo)準(zhǔn),所以主要是依據(jù)音色來加以區(qū)分的。

        再如:醫(yī)生采用叩診的方法給病人檢查身體內(nèi)臟是否有積水時,則主要依據(jù)的是音調(diào)高低的不同,因?yàn)檫祿舨煌恼H松眢w時,發(fā)出聲音的音調(diào)相差不大,但是當(dāng)有積水時,聲音的音調(diào)卻會明顯改變。

        想一想:挑選西瓜時是主要依據(jù)聲音的哪個特征呢?鐵路工人用錘子檢查火車車輪是否有故障時,又主要是依據(jù)聲音的什么特征呢?

        在聲學(xué)中,聲音的三要素常與聲音的產(chǎn)生與傳播知識聯(lián)系起來,進(jìn)行綜合應(yīng)用,這類題目在考試中經(jīng)常出現(xiàn)。

        例8我們生活在一個充滿聲音的世界中,關(guān)于聲音的下列說法正確的是( )。

        A、聲音是由于物體的振動產(chǎn)生的

        B、聲音是一種波,它可以在真空中傳播

        C、我們能夠辨別不同樂器發(fā)出的聲音,是因?yàn)樗鼈兊捻懚炔煌?/p>

        D、我們常說聲音“震耳欲聾”,是指它的音調(diào)很高

        解析 聲音在真空中是不能傳播的;辨別樂器所依據(jù)的是音色不同;“震耳欲聾”是指聲音的響度大。

        答案 A

        總之,聲音的三要素與我們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān),如果同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中能注意多觀察和思考,相信你一定能有更多的收獲!

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