PHYSICS · GRADE 8 · CHAPTER 02 / SECTION 02
第二章 · 第2节
声音的特性Pitch · Loudness · Timbre
第 01 章 · OPENING
引入:三个"不一样"
① 音调 PITCH
女同学尖细 / 男同学低沉 → 振动快慢?
② 响度 LOUDNESS
轻敲鼓 / 重敲鼓 → 振动幅度?远近?
③ 音色 TIMBRE
钢琴 vs 笛子 → 波形形状?材料结构?
📎 本课工具:钢尺伸出三档 · 实时示波器 · 鼓面弹球 + 距离滑块 · 8 乐器辨识 · 辨析门诊 8 题。
第 02 章 · CONCEPT · PITCH
🎵 知识点一 · 音调(Pitch):频率高低
伸出越短 → 振动越快 → 音调越高。频率单位:赫兹(Hz),每秒振动次数。人耳听觉:20 Hz ~ 20000 Hz。
📏 钢尺伸出实验(8 cm / 12 cm / 16 cm)
f ≈ v2L
钢尺振动近似:v≈5000 m/s · L 单位 m,f 与 L² 近似反比(简化为直观 v/(2L) 演示数量级)
次声波 < 20 Hz
大象交流、地震海啸前兆;人耳听不见,可感知。
可听声 20~20000 Hz
人耳敏感区间 1000~4000 Hz;语音集中 80~1200 Hz。
超声波 > 20000 Hz
蝙蝠/海豚导航、B超、清洗眼镜、金属探伤。
第 03 章 · LAB ① · OSCILLOSCOPE
🎞 互动实验 A · 实时示波器(疏密=音调,高低=振幅)
频率 128 / 256 / 512 / 1024 Hz → 疏密程度(波数/屏);振幅 0.2~1.0 → 波形高度(不影响疏密)。
💡 重点:频率决定音调(疏密),振幅决定响度(高低)。这两个量互相独立。
第 04 章 · CONCEPT · LOUDNESS
💥 知识点二 · 响度(Loudness):振幅 + 距离
因素 ① 振幅 AMP
敲力大 → 振幅大 → 响度大。
因素 ② 距离 DIST
距离 r 加倍 → 强度 I → 原来的 1/4。
因素 ③ 分散 FOCUS
听诊器/喇叭筒:减小分散,人耳处响度↑。
I ∝ 1r2
球面波近似:距离 r 处的强度与 r² 成反比;r = 2·r₀,I = I₀ / 4 = −6 dB
🎺 听诊器原理卡
❌ 不是增大心脏的振幅(你不能让心脏跳更大力)。
✅ 是减小声音的分散 → 沿管子集中 → 人耳处响度↑。
📣 喇叭筒 / 喊话器
同样原理:不改变声源振幅,只改变传播的发散角 → 集中能量到前方。
第 05 章 · LAB ② · DRUM + DISTANCE
🥁 互动实验 B · 鼓面弹球 + 距离衰减曲线
左:敲力 3 档 → 小球跳起高度;右:距离滑块 1~16 m → 响度 dB + 强度衰减曲线。
① 鼓面弹球(振幅实验)
响度 0 dB · 振幅 0 cm
第 06 章 · CONCEPT · TIMBRE
🎻 知识点三 · 音色(Timbre):波形 = 材料 + 结构
音叉 · 正弦 PURE
干净单频 · 标准声源。
钢琴 · 复波 HARMONIC
基波 + 多倍谐波 → 饱满。
笛子 · 尖峰 AIR
气柱振动 + 高频峰 → 清亮。
🎵 乐器辨识 8 选(点按钮 → 示波器切波形 + 显示家族)
SELECTED · INSTRUMENT
🎵 音叉(标准声源)
家族:标准校准 / 纯正弦
基频:440 Hz · A4
谐波数:1(纯基波)
辨识度:★★★★★ 纯净无杂质
第 07 章 · QUIZ · DIAGNOSIS 8
✅ 辨析门诊 · 8 道高频错题
⚠ 点击选项作答,立即红/绿判。必考坑三句:"高声语=响度 / 脆如银铃=音调 / 悦耳动听=音色"。
01. "不敢高声语,恐惊天上人" 的"高"指?
A音调高(振动快)
B响度大(振幅大)
C音色好
✅ 对。诗人说"不敢大声说话",大声 = 振幅大 = 响度大。千万别被"高"字骗了!
02. "脆如银铃" 描述声音的哪个特性?
A音调高
B响度大
C音色
✅ 对。银铃振动频率高 → 音调高。
03. "悦耳动听" 一般用来形容?
A音调合适
B响度适中
C音色好
✅ 对。音质优美 = 音色好。
04. 振幅越大,音调越高。(对/错)
A对。
B错。
✅ 对,选 B。振幅管响度,频率管音调,两码事。
05. 频率越高,响度越大。(对/错)
A对。
B错。
✅ 对,选 B。频率 → 音调;振幅 + 距离 → 响度。
06. 超声波和次声波不是声音,因为人听不见。(对/错)
A对。
B错。它们也是声波,只是频率不在听觉范围。
✅ 对,选 B。本质还是振动 + 介质传播,所以也是声音。
07. 听诊器能让我们更清楚地听到心跳,原因是?
A增大了心脏振动的振幅
B减小声音的分散,增大人耳处的响度
C提高了心跳的频率
✅ 对,选 B。听诊器只"聚焦",不能让心脏变大力、跳得更快。
08. 女同学说话比男同学"尖",原因是?
A声带振动频率高 → 音调高
B声带振幅大 → 响度大
C音色更好
✅ 对,选 A。"尖"就是尖声 = 音调高,与响度、音色无关。
得分 0 / 8 · 通关需 ≥ 7 题
第 08 章 · SUMMARY · TRIPLE MOTTO
🎯 三口诀 + 三坑提醒 + 下节预告
MOTTO ① · PITCH
音调高低看频率 · 伸出越短音调高 · 20 到 2 万可听声 · 超次听不见还是声
MOTTO ② · LOUDNESS
响度大小看振幅 · 距离越远越听轻 · 距离加倍四分一 · 听诊减散不增振
MOTTO ③ · TIMBRE
音色不同看波形 · 材料结构定音形 · 弦管打击各有样 · 闻其声便知其人
⚠ 坑三记:① "高声语" = 响度,不是音调;② "脆如银铃" = 音调;③ "悦耳动听" = 音色。
⏭ 下节课 预告:第二章 第3节《声的利用》—— B超成像、超声波清洗眼镜、倒车雷达、蝙蝠回声定位。声音还能做什么?下节课大开眼界。