聲音的產生與傳播

基礎

聲音由物體振動產生,要靠固體、液體或氣體傳播,真空不能傳聲;音量指聲音大小,音調指聲音高低;保護聽覺要遠離過大噪音。

適合:小四常識 · 單元:自然與探究 · 建議學習路徑第 9/26 課

學完呢課,你會識:
  • 聲音由物體振動產生,振動停止聲音便停止。
  • 聲音靠介質傳播:氣體、液體、固體都可以,真空不能傳聲。
  • 音量指聲音大小,以分貝計算;音調指聲音高低,由頻率決定。
文體:聲學實驗說明文有聲朗讀

文體小知識:聲學實驗說明文用身邊的小實驗解釋聲音的秘密,振動、傳播和音調高低都能親自試驗。

常識General Studies

§課文原文 Passage

1我們聽到的每一個聲音,都是由物體振動產生的。說話時喉嚨裏的聲帶振動,撥動結他弦時弦線來回擺動,敲鼓時鼓面上下顫動。把撒了豆粒的鼓面輕敲一下,豆粒會上下彈跳——那就是振動的證據。振動停止,聲音也跟着停止。

2聲音的傳播需要介質:氣體、液體和固體都能傳聲。空氣把聲音送到耳朵;把耳朵貼在桌面,別人輕敲桌子的另一端,聲音經固體傳來更清晰;釣魚時說話聲經水傳開,會把魚嚇走。介質不能少——把響着的鬧鐘放進抽了氣的真空罩,聲音便幾乎聽不見,證明真空不能傳聲。

3聲音有音量和音調之分。音量指聲音的大小,用分貝計算:輕聲交談約四十分貝,繁忙街道約八十分貝;敲鼓越用力,鼓面振動越大,音量便越大。音調指聲音的高低:振動越快(頻率越高),音調越高,例如小鳥的叫聲尖細;振動越慢,音調越低,例如大提琴的聲音低沉。

4噪音是令人煩躁的聲音,長期處於高音量環境會損害聽覺。護耳的方法包括:使用耳機時把音量保持在六成以下,每次不超過六十分鐘;遠離地盤等高分貝場所,必要時戴上護耳罩;聽到巨響時張開口或掩住耳朵,保護耳膜。聽覺珍貴,要從小保護。

1重點摘要 Summary

聲音由物體振動產生,要靠固體、液體或氣體傳播,真空不能傳聲;音量指聲音大小,音調指聲音高低;保護聽覺要遠離過大噪音。

2生字卡 Vocabulary

V
Vibration振動

物體快速來回擺動,是聲音產生的原因。

V
Vocal cords聲帶

喉嚨裏振動發聲的薄膜,說話和唱歌都靠它。

M
Medium介質

傳播聲音的物質,例如空氣、水和木材。

V
Vacuum真空

沒有任何物質的空間,聲音無法在其中傳播。

V
Volume音量

聲音的大小,以分貝為單位。

P
Pitch音調

聲音的高低,由振動快慢決定。

F
Frequency頻率

物體每秒振動的次數,頻率越高音調越高。

D
Decibel分貝

量度音量大小的單位。

E
Eardrum耳膜

耳朵裏接收聲音振動的薄膜,過大音量會令它受損。

3逐步講解 Steps

  1. 第一步:找出聲音的來源——振動一切聲音都由物體振動產生,振動的物體便是聲源。舉個例子:唱歌時用手輕按喉嚨,會感到聲帶在振動;把間尺一端按在桌邊撥動,間尺上下擺動時便發出聲音。敲鼓時鼓面振動,彈撥結他時琴弦振動。只要找到正在振動的物體,便找到了聲音的來源,這是研究聲音的第一步。
  2. 第二步:證明振動停止聲音便停止振動與聲音關係密切,振動停止,聲音便會停止。舉個例子:敲鑼後用手按住鑼面,鑼面停止振動,聲音即時消失。這個簡單的實驗告訴我們,發聲的關鍵在於物體不斷振動;只要振動還在,聲音便會繼續。我們說話時聲帶也是這樣振動的,所以用聲過度時聲音會變得沙啞,要讓聲帶休息。
  3. 第三步:試驗固體傳聲聲音需要介質才能傳播,固體、液體和氣體都可以充當介質。舉個例子:一位同學在長木桌一端輕輕敲擊,另一位同學把耳朵貼在另一端,經固體傳來的聲音比經空氣聽得更清楚。古代士兵夜間把耳朵貼在地面,聽遠處傳來的馬蹄聲,判斷敵人的距離,正是利用固體傳聲的原理。
  4. 第四步:試驗液體傳聲液體同樣能夠傳播聲音,可以做實驗證明。舉個例子:把響著鈴聲的手機放進密封膠袋,再浸入水缸,在缸外仍然聽到鈴聲,證明水也能傳聲。釣魚時岸上要保持安靜,因為說話的聲音會經空氣和水傳到水中,把魚群嚇走;在游泳池的水底,也能聽到岸上拍手的聲音,可見液體傳聲十分靈敏。
  5. 第五步:證明真空不能傳聲聲音不能在真空中傳播,因為真空裏完全沒有介質。舉個例子:把響著的鬧鐘放進玻璃罩,用抽氣機慢慢抽走空氣,鈴聲越來越弱;重新放空氣入罩內,鈴聲又回來了。這個實驗也解釋了月球上的情況:月面沒有空氣,太空人即使近在眼前,也要靠無線電交談,聲音才能傳到對方耳中。
  6. 第六步:分辨音量和音調聲音的強弱叫做音量,聲音的高低叫做音調,兩者並不相同。舉個例子:輕敲和重敲同一個鼓面,鼓面振動幅度不同,音量便不同;撥動間尺,伸出桌邊的部分越短,振動越快,音調越高。振動幅度越大,音量越大;振動越快,音調越高。明白這個分別,欣賞音樂時便能聽出更多細節。
  7. 第七步:實踐護耳方法耳朵十分精細,長期接觸巨大聲音會令聽力受損,所以要用正確的方法保護耳朵。舉個例子:耳機音量不超過六成,每次使用不超過一小時;經過地盤等嘈吵的地方時用耳罩護耳;巨響來到時張開口或掩住耳朵,保護耳膜。聽力一旦受損便難以復原,從小保護耳朵,才能一生聽得清楚。

4圖解 Diagrams

聲音點樣行到耳 How sound reaches your ear音叉 vibrates<-> 不斷振動疏密相間嘅波向外傳 compressions & rarefactions耳膜震動 → 聽到振動源 → 介質粒子疏密波 → 耳膜:無振動、無聲音;無介質、無傳播真空入面敲鐘係完全無聲——月球上call人要靠無線電 no sound in a vacuum
圖 1:聲音的產生與傳播

5例題示範 Example

例題:小恩做實驗:把響著的鬧鐘放進玻璃罩內,再用抽氣機慢慢抽走空氣。請描述她聽到的變化,並解釋原因。

  1. 起初鬧鐘的鈴聲清楚響亮,因為罩內有充足的空氣傳播聲音,介質足夠。
  2. 抽氣機運作期間,罩內的空氣越來越稀薄,傳聲的介質減少,鈴聲隨之越來越弱。
  3. 空氣接近抽淨時,鈴聲幾乎消失,但透過玻璃仍看見鈴錘在擺動,說明振動存在,只是聲音傳不出來。
  4. 結論:聲音需要介質傳播;玻璃罩內接近真空,真空不能傳聲。
  5. 答案:鈴聲由響亮漸變微弱,直至幾乎聽不見,原因是罩內的空氣(介質)被慢慢抽走;這證明聲音要靠介質傳播,真空不能傳聲,太空人在月球上要靠無線電交談也是同一道理。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 認為聲音在真空也能傳播
✓ 聲音要靠介質傳播,太空是真空,太空人要用無線電交談
✗ 把音量和音調混為一談
✓ 音量指大小(分貝),音調指高低(頻率);重擊鼓面音量變大,縮短間尺音調變高
✗ 長時間大音量使用耳機
✓ 音量保持六成以下、每次不超過一小時,保護聽覺
✗ 聽到巨響時背向聲源又不掩耳
✓ 巨響來到時張開口或掩住耳朵,平衡耳膜內外氣壓,保護耳膜
✗ 認為越大聲音調便越高
✓ 音量由振動幅度決定,音調由振動快慢決定,兩者互不相干

75 題快測 Quick check

Q1聲音是怎樣產生的?

Q2真空能否傳播聲音?為什麼?

Q3什麼是音調?由什麼決定?

Q4把耳朵貼在桌面上聽敲擊聲,聲音經什麼傳播?

Q5使用耳機應該遵守什麼規則?

8重點回顧 Recap

  • 聲音由物體振動產生,振動停止聲音便停止。
  • 聲音靠介質傳播:氣體、液體、固體都可以,真空不能傳聲。
  • 音量指聲音大小,以分貝計算;音調指聲音高低,由頻率決定。
  • 頻率越高音調越高:間尺伸出桌邊越短振動越快,聲音越尖。
  • 護耳方法:耳機音量六成以下、每次一小時內,遠離高分貝場所。

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