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《声音的特征》
【本节学习要求】
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1.知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关,响度跟发声体的振幅有关。
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2.知道不同发声体发出乐音的音色不同。
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3.通过做“音调与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”进一步了解和学习物理学研究问题的方法。
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【本节学习过程】
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引入:分别让一名男同学和一名女同学读本课的课题“声音的特征”,让大家体会他们的声音有什么不同。学生能指出他们声音的大小不同,音的粗细不同,从而引出响度、音调。
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老师:自己动手实验并思考:手拍桌面发出“啪”的声音,桌面振动了吗?
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(有的同学说振动,有的说不振动)
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老师:说桌面振动的可能是动脑没动眼——声音是由物体振动产生的,桌面发声了,所以桌面振动了。说桌面不振动的可能是动眼没动脑——看不到桌面振动啊!现在我们把脑子和眼睛结合一下,思考:怎样显示桌面在振动?
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学生:可以在桌面上放些小纸屑,如果桌面振动,小纸屑就会跳起来。
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学生:可以放些小沙粒,如果桌面振动,小沙粒也会跳起来。
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学生:可以放一碗水,如果桌面振动,水面就会晃动。
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老师:同学们想得太好了,这就是物理实验中的“转换放大法”,现在,按你的想法进行实验,观察桌面发声时是否振动?
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再比较轻拍和重拍桌面,发出声音的大小一样吗?桌面振动的幅度一样吗?
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学生:轻拍时的声音不如重拍时某某,桌面振动的幅度也不如重拍时某某。
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老师:很好。你是怎样知道“重拍时桌面振动的幅度大”的?
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学生:我是在桌面上放的小沙粒,重拍时沙粒跳的更高,说明这时桌面振动的幅度大。
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老师:不错。
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老师:用手触摸自己的咽喉,发声“啊——”,体会用力发和不太用力发声时,手的感觉有何不同?
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老师指出声音的大小、强弱叫做响度,物体振动的幅度简称振幅.声音的响度与声源的振幅有关,振幅越大,响度越大。
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老师故意把讲课声音放小些,先后提问较远处和离的最近的同学:老师刚才讲的什么话?
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较远处的同学没听到,说不出。而离的近的同学能够说出来。
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老师:老师的声音,一个同学听到了一个没听到,这说明什么问题?
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学生:说明人耳感觉到的声音的响度还与离声源的距离有关。
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老师:很好。生活中我们有时要喊一个距离我们比较远的人,通常会把手在嘴前围成喇叭状。这是什么原因呢?声音发出以后会向四面八方传播,围成喇叭状可以把声音反射,集中传向一个方向,也就是减少了声音分散,从而增大响度。听诊器就是利用声音沿着橡皮管里的空气传播,最大限度地减少了声音分散,而增大响度。
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老师:一般来说,男生比女生的嗓门大,即响度大。但女生比男生的声音尖细,物理学中用什么来反映声音的这种差别呢?
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大家用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿,注意听卡片发出的声音有什么不同?哪一次卡片振动的快?你认为声音的高低与声源振动的快慢有关吗?有什么关系?
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学生:快拨时听到的声音比较尖,声音高,卡片振动的快。声音我认为声音的高低与声源振动的快慢有关。声源振动的越快,发出的声音越高。
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老师:很好。声音的高低叫音调,声源振动的快慢叫频率,它是指声源每秒振动的次数。声音音调的高低决定于声源振动的频率,频率越大,音调越高.频率的单位是赫兹(HZ)。
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老师:大家再做一个实验,体会音调与频率的关系:将刻度尺的一端紧压在桌面上,拨动伸出桌面的一端会听到声音(如图1),注意听声音的音调,同时注意观察尺子振动的快慢。使刻度尺伸出桌面的长度变短些,用与上次相同的力拨动,听到声音的音调有什么变化?看到尺子振动的频率有什么变化?
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学生:刻度尺伸出桌面的长度变短,听到声音的音调变高,看到尺子振动的频率变快。
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老师:这就说明:声音音调的高低决定于声源振动的频率,频率越高,音调越高.频率越低,音调越低。
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老师指出:日常生活用语里声音的“高”“低”有时指音调,有时指响度,含义不唯一。但是在这两种情况中所提到的高某某是有本质区别的,如两人争执时,一个人说:你高声嚷什么?这里的“高声”是指声音大、响亮,实质是说响度大;而我们说某演员唱的是花腔女高音,这里的“高音”指的就是音调高,说明这位演员的发声频率高.但是注意,音调高的声音,响度不一定大,响度大的声音,音调也不一定高。例如下列四个句子:①这首歌调太高,我唱不上去;②引吭高歌;③她是唱高音的;④请勿高声喧哗。其中“高”字的含义不同:①中的“高”是指音调高,②中的“高”是指响度大,③中的“高”是指频率高,即音调高,④中的“高”是指声音响度大。
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小游戏:给一些同学蒙上眼睛,让另外几个同学用几种不同的乐器先后演奏同一首乐曲,再让蒙眼睛的同学分别写出他们听到的乐器名称。
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老师:各种不同的发声体,即使发出响度和音调都相同的声音,它们的声音也是有特色的,这是因为它们的材料、结构不同。音色就是指发声体声音的特色。打电话时,我们能听出对方是谁,是因为他(她)的声音与众不同,有特色,这靠的就是音色。我们能区分不同乐器的声音,也是凭音色。借助仪器,可以观察到不同乐器的声音,它们的波形不同。可以看出,音叉、长笛等大的波形基本相同,但是在大的波形的基础上还有一些附加的小的波形,这些小的波形和大的波形一同决定了声音的音色。
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指出响度、音调和音色叫做声音的三要素。
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【本节重点归纳】
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《声音的特性》同步试题
**_*学 徐某某
一、选择题
1.如图1所示,敲鼓时用力越大,听到的鼓声越响。此现象表明影响声音响度的因素是声源(??? )
A.振动的幅度
B.组成的材料
C.振动的快慢
D.自身的结构
答案:A
解析:敲鼓时用力越大,观察到鼓面振动得幅度越大,听到的鼓声越响。
2.如图2所示,用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿,听到卡片声音发生变化。这个实验用来探究(??? )
A.音调是否与声源振动频率有关? ?
B.声音能否在真空中传播
C.声音能否在固体中传播????????
D.声音传播是否需要时间
答案:A
解析:用硬卡片快拨木梳的齿,硬卡片振动得快,发声的音调高。所以实验是用来探究音调是否与声源振动频率有关。
3.如图3所示,在四个完全相同的玻璃杯内装有质量不等的同种葡萄酒,用大小相同的力敲击四个玻璃杯,会发出不同的声音。这“不同的声音”主要是指声音的(?? ?)
图3
A.音调???? ?B.振幅 C.音色 ???D.响度
答案:A
解析:不同的声音不是指声音的响与不响,也不是指声音的大小,而是指音调。玻璃杯内装有质量不等的同种葡萄酒改变杯内空气柱的长度,从而发出声音的音调不同。
4.吼猴是世界上叫声最响的动物之一,它以雷鸣般吼声其他动物不要侵犯它的领地。这里的“雷鸣般”描述的是声音的( ???)
A.音调? ?B.响度?? ?C.音色 ???D.声速
答案:B
解析:“雷鸣般”是形容声音很大,几乎要把耳朵给震聋了,所以这里就是指声音的响度。
吉他是年轻人喜爱的一种乐器.在演奏前,需要调整琴弦的松紧程度,这样做的目的是调节琴弦发声时的( ???)
A.振幅 ???B.响度?? ?C.音调??? ?D.音色
答案:C
解析:调整琴弦的松紧程度,实际上实在改变发声体振动的频率,改变音调。弦乐器的音调由弦的长短、松紧、粗细决定。越短、越紧、越细、越薄的发声体,音调越高。
6.用大小不同的力先后两次敲击同一个音叉,比较音叉两次发出的声音( )
A.音调不同 ??B.响度不同? ?C.音色不同?? ?D.音调、响度、音色均不同
答案:B
解析:用大小不同的力轻敲和重敲,两次音叉振动的幅度不同,响度就会不同,前者响度小,后者响度大。
7.音乐会上不同的乐器演奏同一首乐曲,我们也能够分辨出不同乐器发出的声音。这主要是依据( )
A.音调 B.音色 C.响度 D.频率
答案:B
解析:不同材料、不同结构的发声体,发出声音的音色是不同的。音色是不受响度、音调影响的。在听交响曲时,我们很容易区分出小提琴、小号的声音,即使在音调、响度相同时,也很容易区分出来,因为它们的音色不同。
8.下列四个句子:①这首歌调太高,我唱不上去;②引吭高歌;③她是唱高音的;④请勿高声喧哗。其中“高”字指音调的是(??? )
A.①②????????????????????????????? B.②④
C.①③????????????????????????????? D.③④
答案:C
解析:①中的“高”是指音调高;②中的“高”是指响度大;③中的“高”是指频率高,即音调高;④中的“高”是指声音响度大。音调与响度反映了声音的两个完全不同的特征,它们彼此独立,互不关联,就是说,音调高的声音响度不一定大,响度大的声音音调也不一定高。
9.一名男低音歌手正在放声歌唱,一位女高音歌手为他轻声伴唱,下面对两人声音描述正确的是( )
A.“男声”音调低,响度小,“女声”音调高,响度大
B.“男声”音调低,响度大,“女声”音调低,响度小
C.“男声”音调低,响度小,“女声”音调低,响度大
D.“男声”音调低,响度大,“女声”音调高,响度小
答案:D
解析:本题中的“男低音”和“女高音”中的“低”和“高”专指音调的高低。由此可知“男声”音调低,“女声”音调高。男低音放声唱歌说明响度大,女高音只是为男低音伴唱,说明响度小。
10.生活中,有人用眼睛看,更有人用耳朵“看”,因为声音向我们传递着很多信息。小明发现,提着水壶向热水瓶中灌开水(如图4),开始时,水的落差大,撞击力大、瓶里空气多,发出大声地并且低沉的“咚、咚”声。水快要满的时候情况相反,发出小声地并且尖细的“吱、吱”声,则小明判断灌水多少的依据是( )
图4
A.音色和音调?? ?B.音调?? ?C.响度 ???D.响度和音调
答案:D
解析:向瓶里灌开水的时候发声,是由于瓶里的空气柱发生的振动所致。向瓶里灌开水过程中,开始时水的落差大、撞击力大,而瓶里空气多,空气柱的振动幅度大、频率低,所以发出大声地并且低沉的“咚、咚”声,即响度大、音调低。水快要灌满时,水的落差小、撞击力小,瓶里空气少,空气柱的振幅小、频率高,所以发出小声地并且尖细的“吱、吱”声,即响度小、音调高。所以可以根据灌水时发出声音的响度和音调判断灌水多少。
11.医生在诊病时使用听诊器,听诊器( )
A.能使心脏振动的振幅增加,响度增大
B.能改变心跳的频率,使音调变调
C.能改变心跳的音色,使声音好听些
D.能减小声音在传播过程中的能量损耗
答案:D
解析:声音在传播过程中能分散,分散后响度减弱,能量减小。为了能准确地诊病,医生用听诊器的目的是通过固体传声,而在传声的过程中减小了声音的分散和能量损耗。
为了探究音调与什么因素有关,小明设计了下面几个实验,如图5所示,你认为不能够完成探究目的的是(????? )
答案:D
解析:音调是由发声体振动的频率决定的,要探究音调与什么因素有关,就需要对发声体振动频率的大小进行对比研究。图5A中转动的齿轮使硬纸板振动发声,在转速相同的情况下,齿数越多,使硬纸板在相同时间内振动次数越多,即振动频率越大,发声的音调越高。B中改变钢尺伸出桌边的长度,能改变钢尺振动的频率。钢尺伸出桌边的长度越长,振动频率越小,音调越低。C中塑料尺滑过梳子的速度影响塑料尺的振动频率,滑过梳子的速度越快,尺子振动频率越大,发声的音调越高。D中改变吹笔帽的力度,只能改变发声的响度,不能改变振动频率。
13.音乐小组的几位同学制作了各自的乐器,乐器发声的波形图如下图6所示,对此说法不正确的是(??? )??
图6
A.乐器发声时都在振动?
B.乐器发声的音色相同
C.乐器发声的响度相同?
D.乐器发声的音调相同
答案:B
解析:A选项因为声音是由物体振动产生的,所以乐器发声时都在振动。此选项正确,不合题意。B选项不同乐器、不同发生体的材料和结构不同,产生的音色会不同,我们是靠音色来辨别乐器的种类,所以音乐小组的几位同学的各自的乐器音色不同。此选项错误,符合题意。C选项振幅是指振动物体离XX衡位置的最大距离,它决定了声音的响度。观察图示可知振幅相同,所以乐器发声的响度相同。此选项正确,不合题意。D选项频率表示物体振动的快慢,物体振动的越快,频率越大,音调越高。观察图形,相同时间内,经过的周期越多,频率越大。振动物体往返一次叫一个周期。观察图示可知发声体振动的频率相同,所以音调相同。此选项正确,不合题意。故选B。
二、填空题
14.音调、_______和音色是乐音的三个特征,其中_________是由声源的振动频率决定。
答案:响度??? 音调
解析:音调、响度和音色是乐音的三个特征,其中音调是由声源的振动频率决定,响度由声源的振幅决定,音色由声源的材料、结构决定。
15.如图7所示,将刻度尺的一端紧压在桌面上,拨动伸出桌面的一端会听到声音,这说明声音是由于_______产生的;显著改变刻度尺伸出桌面的长度,用与上次相同的力拨动,能够听出声音的_______发生了变化(选填“响度”“音调”或“音色”)
答案:振动??? 音调
解析:一切声音都是物体振动产生的,振动停止,发声也停止。刻度尺振动发声时,振动的部分只是伸出桌面的长度,并非整个尺子。改变刻度尺伸出桌面的长度,就改变了尺子的振动频率,影响的是音调。
16.一台好的音响设备,不仅能起到“扩音”作用,而且应有较高的“保真度”。从声学上讲,前者是使声音的_____________增大,后者是要较好地保持原声的____________。
答案:响度? 音色
解析:“扩音”是利用减少声波的分散等方法增大声音的响度,“保真度”是要保持声音的品质不变,即保持音色。
17.往暖水瓶中灌水时,可以根据发出声音的_________变化来判断暖水瓶中水的多少;听音乐时,我们能分辨出小号声和钢琴声,是因为这两种乐器发出声音的_________不同。
答案:音调? 音色
解析:根据生活经验,往暖水瓶中灌水时,会听到声音越来越尖,即音调越来越高。我们能分辨出各种不同乐器的声音,靠的是音色。
18.日常生活中我们常说声音“震耳欲聋”,这是指它的__________很大;我们能够辨别不同乐器发出的声音,是由于它们的________不同。
答案:响度? 音色
解析:“震耳欲聋”是指声音的响度很大,快要把人的耳朵震聋了,而不是音调高。由于不同发声体的材料、结构不同,发出声音的音色也就不同。我们根据不同的音色,就能区分是什么乐器发出的声音,或是其他什么声源发出的声音。
三、解答题
19.为了探究乐音的特征,小东做了以下实验。
(1)小东将钢尺的某处压在桌面上,保持钢尺伸出桌边的长度一定,分别用大小不同的力上下拨动钢尺的另一端,如图8所示。实验中发现,钢尺被压得越弯,上下振动的幅度越大,桌面被拍打得越响。根据这一实验证据,他得出了振幅越大响度越大的结论。
图8
①小红认为实验证据中存在错误,请你说明理由。
②结合如图8所示小东的操作,请你指出他操作中的错误。
(2)改正实验后,他逐渐增加钢尺伸出桌面的长度,钢尺振动发出声音的音调会逐渐变??????????? 。当钢尺伸出桌面超过一定长度时,虽然用同样的力拨动钢尺振动,却听不到声音,这是由于?????????????????????? 。
答案:(1)①这个实验研究对象是钢尺,应该搜集钢尺振动的声音,不应该收集桌面被拍打时,桌子发出的声音,桌子和钢尺不是同一研究对象;②操作的错误是:手没有压紧钢尺与桌子边缘接触的地方;(2)低;钢尺振动的频率小于20Hz。
解析:(1)①实验时眼睛观察钢尺振动的幅度,耳朵听钢尺振动产生的响度。我们不是研究桌子振动的幅度和桌子的响度,不能收集桌子的声音,故这个实验研究对象是钢尺,应该搜集钢尺振动的声音,不应该收集桌面被拍打时,桌子发出的声音,桌子和钢尺不是同一研究对象。
②据上面的分析不难看出,之所以听到尺子拍打桌子的声音,是由于手没有压紧钢尺与桌子边缘接触的地方造成的。
(2)增加钢尺伸出桌面的长度,振动部分体积增大,质量增大,越来越难振动,频率越来越小,音调越来越低。钢尺伸出桌面超过一定长度,很难振动,频率小于20Hz,人耳感觉不到。
20.如图9所示,在甲、乙、丙、丁四个相同的玻璃瓶里分别装有水,水面高度不同,用嘴贴着瓶口吹气,会发出不同的声音。由此现象,回答下列问题:
图9
(1)如果能分别吹出“do(1)”“ri(2)”“mi(3)”“fa(4)”四个音阶,请说出与这四个音阶相对应的瓶子的序号。
(2)四个瓶子为什么会发出不同的声音?
(3)应用上述实验的结论,说明吹笛子时,用手堵住笛孔能产生不同声音的道理。
答案:(1)丙、乙、甲、丁
(2)向瓶口吹气时,瓶中的空气柱发生振动,空气柱越短振动频率越大,音调越高。
(3)堵住不同的笛孔,空气柱的长短不同,因而振动的频率不同,产生声音的音调也不同。
解析:吹瓶口时,是瓶内的空气柱振动,空气柱越长,质量越大,体积越大,越难振动,频率越低,音调越低。吹出“do(1)”“ri(2)”“mi(3)”“fa(4)”从低到高的四个音阶是丙、乙、甲、丁。吹笛子时,用手堵住笛孔,空气柱的长短不同,空气振动频率不同,音调不同。注意图中的四个瓶子,在敲打时和吹气时,同一个瓶子发出的音调不同,是因为振动物体不同。
《声音的特性及利用》测试评价
1.反映声音特性的三个物理量分别是响度、_______和________。女生说话的声音一般都比较尖细,这是指她们声音的________较高。小明觉得通过录音机听自己的声音和直接听自己的声音有所不同,这是由于录音机播出的声音与直接说话的声音________有所不同。
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答案:音调 音色? 音调? 音色
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解析:声音的音调反映了声音的高低,声音越高,从感官上是声音越尖锐。女生讲话的声音一般比男生的声音尖,所以女生的音调较高。人直接听到自己的声音是通过骨传声,即固体传声,用录音机录下来的声音是通过空气传播的,固体传声的效果比气体好,所以听到的声音的音色不相同。
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2.如图,将一把钢尺的一端紧压在桌面上,另一端伸出桌面,用手拨动其伸出桌外的一端,拨动钢尺时用力的大小不同,则钢尺发出声音的___________不同。改变钢尺伸出桌面的长度,用同样大小的力拨动钢尺,则钢尺发出声音的__________不同。
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答案:响度? 音调
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3.下列事例中的“高”是指音调高的是__________,指响度的是_________。
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(1)这首歌太高,我唱不上去;(2)引吭高歌;(3)她是女高音歌唱家;(4)请勿高声喧哗;(5)把电视机声音调高一点
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答案:(1)(3)??? (2)(4)(5)、
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解析:物理上的“高”和生活中的“高”表示的意思不完全相同,生活中的高有时表示声音的音调,有时表示声音的响度。反映声音大小的高,表示的是响度,如本题中的引吭高歌、高声喧哗及电视机的音量调高都是指声音大,表示的是响度。而歌太高、女高音等是指声音的音调高。
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4.一物体在1min内振动150000次,该物体振动的频率为________Hz。动画片的配音通常用慢录快放的方法将成年人的声音变成小孩的声音,这样加快了录音机喇 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 知识,下列对声现象的解释中不正确的是(??? )
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A.客船上的人根据音调知道是钟声?????? B.客船上的人根据音色知道是钟声
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C.钟声通过空气传播到客船???????????? D.钟声是由钟振动产生的
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答案:A
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解析:区分不同声源发出的声音主要是根据声音的音色。音调和响度可以通过控制声带振动频率和振幅来达到,但声音的音色不容易改变,它是与声源的材料、结构等因素有关,即与人的声带有关的。
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6.人的手臂每秒上下振动两次;蝙蝠飞行时产生频率为1×105 Hz的振动;音叉被小锤敲击后发出频率为256 Hz的振动。关于这三个物体,下列说法正确的是(??? )
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A.甲、乙、丙都是声源,人耳都能听到它们发出的声音
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B.只有乙是声源,人耳只能听到它发出的声音
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C.只有丙是声源,人耳只能听到它发出的声音
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D.甲、乙、丙都是声源,但人耳只能听到丙发出的声音
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答案:D
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解析:正在发声的物体叫声源,只要物体在振动就是声源,是否声源与人耳能否听到无关。人耳能听到的声音的频率范围为20~20000Hz间,频率低于20Hz或高于20000Hz的声音人都无法听到。
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