聲音：振動、傳播與聽見
基礎無振動、無聲音；無介質、無傳播——認識聲音的產生、傳送與音調響度的秘密。
- 振動產生聲音；振動停，聲音停。
- 聲音需要介質：真空不能傳聲。
- 傳播速度：固體＞液體＞氣體；空氣約 340 米/秒。
文體小知識：科學原理課——對應科學科課程「探索聲音」：聲音由振動產生、需要介質傳播，音調與響度各有控制旋鈕。
§課文原文 Passage
1一切聲音都由振動產生：撥動結他就會看見弦線模糊成一片，喇叭的紙盆放上碎紙屑會跳舞，人的聲帶振動才會發聲。振動停止，聲音立即停止。振動的物體令周圍的空氣一起振動，形成一圈圈疏密相間的波，向四面八方傳播——這就是聲波。
2聲波需要介質（物質）才能傳播：固體、液體、氣體都可以，真空不可以——所以太空是絕對寂靜的，科幻電影中太空爆炸的巨響其實不符合科學。傳播速度也不同：固體最快、液體次之、氣體最慢。空氣中聲速約每秒 340 米，所以先見閃電後聞雷——用相差秒數乘 340，可以估計雷雨的距離。
3聲音有三個特性：音調（高低）由頻率決定——振動越快音調越高，蚊子翼振動快所以尖銳、牛叫振動慢所以低沉；響度（大小聲）由振幅決定——用力敲鼓聲音大；音色由發聲體的性質決定——同一首歌，鋼琴與小提琴一聽就分得出。應用例子：醫生用超聲波（高於人耳聽覺範圍的聲波）檢查胎兒、船隻用聲納探測水深、蝙蝠用超聲波「看」世界。
1重點摘要 Summary
無振動、無聲音；無介質、無傳播——認識聲音的產生、傳送與音調響度的秘密。
2生字卡 Vocabulary
物體快速的來回運動——一切聲音的來源。
聲音傳播所需的物質：固體、液體或氣體。
完全沒有物質的空間——聲音無法傳播。
每秒振動的次數——決定音調高低。
聲音的高低——頻率高則音調高。
聲音的大小——由振幅（振動幅度）決定。
聲音的獨特質感——分辨鋼琴與小提琴的關鍵。
頻率高於人耳聽覺上限的聲波——用於掃描與聲納。
3逐步講解 Steps
- 步驟 1：聲音的來源——振動聲音源於振動，可用三個小實驗證明：撥動結他，弦線看起來模糊成一片，因為它在快速往復；喇叭發聲時手摸紙盆，感到微微發麻；唱歌時輕按喉嚨，感到聲帶在振動。由此得出結論：發聲體一定在振動，振動停止，聲音便立即停止。這是解釋一切發聲現象的起點，也是本課的基石。
- 步驟 2：傳播需要介質聲音的傳播需要介質：經典實驗把響著的鬧鐘放進抽氣鐘罩，空氣抽得越多，鈴聲越弱，接近真空時幾乎完全聽不到，證明真空不能傳聲。所以太空人出艙時即使面對面呼叫，對方也聽不見，必須靠無線電溝通，因為無線電波可以在真空中傳播。地球上處處有空氣，我們才能隨時交談。
- 步驟 3：傳播速度比賽聲音在不同介質中速度不同，固體最快、液體次之、氣體最慢：把耳朵貼在長鐵軌上，火車的聲音先從鐵軌傳來，之後才經空氣到達，證明固體傳聲更快。空氣中聲速約為每秒 340 米，所以先見閃電後聞雷聲，把相隔秒數乘以 340，便可估算雷暴的距離，判斷是否需要躲避。
- 步驟 4：音調——頻率的遊戲音調的高低由頻率決定：振動越快，頻率越高，音調便越高。用膠尺伸出桌邊撥動，伸出越短振動越快，聲音越高；結他手按住更高的把位，弦變短振動變快，音調隨之升高。人耳能聽到的範圍約為每秒 20 至 20000 次振動，高於此範圍是超聲波，低於則是次聲波，兩者人耳都聽不到。
- 步驟 5：響度與音色聲音還有兩個特性要分清：響度由振幅決定，輕敲鼓面聲音弱，用力敲擊聲音大，振幅越大越響；音色由發聲體的性質決定，同一首歌由鋼琴、小提琴和人聲演繹，感覺各不相同。答題時三對配對不可調轉：音調對頻率、響度對振幅、音色對發聲體。指揮家正是靠音色分辨各種樂器。
- 步驟 6：應用一覽聲學知識已變成眾多實用工具：超聲波掃描讓醫生看到胎兒和內臟而無須開刀；聲納向海底發出聲波，憑回聲測量深度和探測魚群；蝙蝠和海豚天生懂得回聲定位，在黑暗中辨別方向；超聲清洗機用高頻振動震走眼鏡和首飾上的污垢。科學知識轉化為實用技術，正是學科學的意義。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
示範：答「為什麼太空人漫步時，即使大聲呼叫，附近同樣太空出艙的同伴也聽不到？」
- 第一步：指出原理——聲音需要介質傳播，真空不能傳聲。
- 第二步：套用情境——太空是真空，兩位太空人之間沒有空氣作介質。
- 第三步：說明結果——聲帶振動產生的聲波無法傳播，所以聽不到。
- 第四步：給出解決——所以他們要用無線電（電磁波可在真空傳播）通話。
- 答案：範例答案：聲音的傳播需要介質（固體、液體或氣體），而太空是接近真空的環境，兩位太空人之間沒有空氣作介質，聲帶振動產生的聲波無法傳播，所以對方聽不到呼叫。他們必須使用無線電通話，因為電磁波可以在真空中傳播。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1一切聲音的來源是什麼？
Q2聲音在真空能否傳播？
Q3音調由什麼決定？
Q4聲音在哪種介質傳播最快？
Q5舉一個超聲波的應用？
8重點回顧 Recap
- 振動產生聲音；振動停，聲音停。
- 聲音需要介質：真空不能傳聲。
- 傳播速度：固體＞液體＞氣體；空氣約 340 米/秒。
- 音調＝頻率、響度＝振幅、音色＝發聲體。
- 超聲波應用：醫療掃描、聲納、回聲定位。