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      初中物理知識拓展:聲學中的物理研究方法

      所屬專題:初中物理知識點總結  來源:滬江中學學科網    要點:初中物理知識點  
      編輯點評: 物理這門自然科學課程比較難學,靠死記硬背是學不會的,即使一字不差地背下來,出個題目還是照樣不會作。學習過程中要注意理解消化,只有將知識點吃透了才會在今后的做題中應付自如。

      風聲、雨聲、流水聲傾訴著大自然的千變萬化,歌聲、笑聲、音樂聲描述著人們的歡樂。人們研究聲的世界時,常采用以下的研究方法。

        一、轉化法顯示物體的振動

        有的物理現象不便于直接觀察,通過轉換為容易測量到與之相等或與之關聯的物理現象,從而獲得結論。

       

        例1 如圖1所示,蘭蘭做有關聲現象的實驗時,將一個正在發聲的音叉貼近面頰,目的是為了(   )

       

       

        A.感受發聲音叉的振動

       

        B.體驗發聲音叉的溫度

       

        C.估算發聲音叉的質量

       

        D.判斷聲音的傳播速度

       

        分析:本題是轉化思想的極好體現,由于人眼不容易直接觀察到聲源的振動,探究時借助音叉觸及面頰時的感覺顯示音叉發聲時在振動。

       

        答案:A。

       

        二、比較法

       

        比較物體發聲時與未發聲時的區別,用手按住正在發聲的鑼面,它立即不發出聲音。先后對一鼓面輕敲和重擊各一下,比較兩次發出聲音的響度不同。用硬塑料片在梳子齒上快劃和慢劃,比較音調的高低。

       

        三、歸納法

       

        例2 如圖2所示的這些現象說明:正在發聲的物體都在________。

       

       

        分析:本題重在歸納,“紙屑的跳動”“紙片的跳動”“激起水花”都說明發聲體在振動,同時也從近幾年閱卷情況來看,此處失分頗為嚴重,原因就在對關鍵詞的處理上,此處“振動”非“震動”,諸如“摩擦”非“磨擦”“豎直向下”非“堅直向下”等都是同學們易出錯的關鍵字詞,考后不少同學感覺良好,實際與估計的考分有一定的相差,這里也算得上要考慮的一處。

       

        四、用“實驗+推理”的方法推導

       

        實驗推理法是指在人類現有認識水平、實驗儀器等條件的限制下無法直接去認知、驗證某些物理特性或物理規律時,就在已有的相關的實驗事實的基礎上,進行邏輯推理和猜測,從而得出結論的方法。

       

        例3 請你對下面物理實驗情景進行分析并得出結論。把處于發聲狀態的響鈴放在密閉的容器內(如圖3所示),逐漸抽出其中的空氣聽到的聲音越來越小,最后幾乎聽不到聲音,這說明_____________。

       

       

        分析:本實驗如果要放在真空環境中做實驗是不可能的,隨著容器內空氣的不斷抽出,空氣越來越稀薄,聽到聲音越來越弱,可以推理:如果被抽成真空,將聽不到聲音,由此可以推出“真空不能傳聲”或“聲音必須通過介質才能傳出去”。

       

        例4 聲音傳播的速度和溫度有關,下表是空氣中聲速隨溫度變化的數據。

       

       

      空氣溫度/℃

      -20

      -10

      0

      10

      20

      30

      聲音速度/m·s-1

      318

      324

      330

      336

      342

      348

       

       

        當飛機的飛行速度接近周圍的聲速時會受到相當大的阻力。上世紀中期,人們就嘗試進行超音速飛行。在飛機速度有限的情況下,你能指出在什么情況下試驗更容易成功嗎?

       

        分析:從“當飛機的飛行速度接近周圍的聲速時會受到相當大的阻力”這樣一個結論出發,我們可以分析到:只有飛機的飛行速度與周圍的聲速相差很大時,它受到的阻力才能減小。分析數據可知當溫度升高時,聲速增大;溫度降低時,聲速減小,都可符合要求。而當時嘗試進行的是超音速飛行,所以應在溫度較低的地方試驗容易成功,比如兩極、冬天、高空等等。

       

        五、水波類比聲波──類比法

       

        音叉振動時,附近空氣粒子隨音叉振動,形成一系列疏密相間的形狀向四周傳播,這就是聲波,這就像石塊落入水中激起水波一樣。

       

        六、研究隔音材料用控制變量法

       

        噪聲污染與水、空氣、垃圾污染一樣,也是環境污染的一部分。在1979年聯合國召開的世界環境保護大會上,將噪聲列為當代人類最不可容忍的災難之一。防止噪聲有各種方法,其中“隔聲”是控制噪聲污染的重要方法之一。

       

        例5 小明想比較幾種材料(衣服、錫箔紙、泡沫塑料)的隔音性能,現有器材:音叉、機械鬧鐘、鞋盒,則在本實驗中適合作聲源的是_______;小明設計了一種實驗方案:讓人站在距鞋盒一定距離處,比較所聽見聲音的響度.實驗中小明記錄實驗數據及現象如下表,則待測材料隔聲性能最好的是             。

       

       

      材料

      衣服

      錫箔紙

      泡沫

      響度

      較響

      較響

       

       

        分析:適合做聲源的是機械鬧鐘,因為它與音叉相比一直在發聲。此方案采用了控制變量法,因為聲音的響度與物體離聲源的遠近有關,離聲源越遠,響度越小。在控制了聽者與聲源距離相同的情況下,研究材料的隔音性能與材料的關系,可以看到隔音性能最好的是泡沫塑料。

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