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声音是由物体的振动产生的
空气
固体
固体传声的效果比气体好

真空
C
D
音调
空气
钢尺
钢尺
响度
变低
振动频率小于20 Hz,不在人的可听声频率范围内
【分析】
我们可以顺着实验逻辑逐步推导解题:
1. 第(1)小问:两个实验都把发声音叉的微小振动直观展现出来,无论是面颊感受到振动还是音叉碰水激起水花,都指向发声的物体本身在振动,由此总结声音的产生条件。
2. 第(2)小问:图乙中没有遮挡耳朵,敲击衣架的声音是通过周围的空气直接传入人耳的。
3. 第(3)小问:图丙中用手指堵住双耳,空气直接传声的路径被阻断,衣架的振动通过细绳、手指这类固体传递到人耳,因此声音是固体传播过来的。
4. 第(4)小问:对比乙和丙的实验,同样的敲击操作下,固体传声时听到的声音响度更大,就能得到两种介质传声效果的差异。
5. 第(5)小问:抽出瓶内空气时,瓶内传声的介质不断减少,听到的声音自然变小;进一步推理,当瓶内完全没有空气成为真空时,没有传声介质声音就无法传播。
6. 第(6)小问:抽气后声音没有明显变化,说明瓶内的空气没有被有效排出,始终存在传声介质,对应装置漏气的情况,逐一排除无关选项即可得到答案。
【解析】
(1) 两个实验均证明发声的音叉在振动,因此可得结论:声音是由物体的振动产生的。
(2) 图乙场景下,人耳未被遮挡,敲击衣架产生的声音通过空气传播进入人耳。
(3) 图丙中双耳被手指堵住,空气直接传声的路径被阻断,衣架的振动通过细绳、手指这些固体传递到人耳,因此听到的声音是通过固体传播的。
(4) 相同声源,通过固体传声时听到的响度远大于空气传声的响度,说明固体传声的效果比气体好。
(5) 不断抽出瓶内空气,瓶内传声介质逐渐减少,听到的声音会变小;通过实验进一步推理,当瓶内处于真空状态时没有传声介质,声音无法传播,即声音不能在真空中传播。
(6) 逐一分析选项:
A:无论初始响度多大,瓶内空气减少后响度都会明显下降,不符合现象;
B:声音频率只决定音调,不会影响抽气过程中响度的变化,不符合现象;
C:未塞紧瓶塞存在漏气,外界空气持续进入瓶内,瓶内传声介质没有明显减少,因此声音不会明显变小,符合现象;
D:导管的长度不影响瓶内空气的抽出效果,不符合现象。因此选C。
【答案】
(1)声音是由物体的振动产生的 (2)空气 (3)固体 (4)固体传声的效果比气体好 (5)小;真空 (6)C
【知识点】
声音的产生、声音的传播介质、真空不能传声
【点评】
本题是声现象的经典探究实验题,循序渐进覆盖了声现象的核心基础知识点,用到了转换法放大音叉微小振动、实验推理法推导真空不能传声两种初中物理常用探究方法,同时设置了实验误差分析的小问,既夯实了基础概念,也锻炼了学生的实验探究逻辑。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先我们要明确声音三个特性的核心决定因素:音调由发声体的振动频率决定,频率越高音调越高;响度由发声体的振动振幅决定,振幅越大响度越大。第一问要选出不能探究音调影响因素的实验,我们逐个分析四个实验的变量:A图中不同齿数的齿轮以相同转速转动时,纸板被齿轮拨动的频率不同,可改变音调;B图中改变钢尺伸出桌面的长度,钢尺振动的频率会随之改变,可探究音调;C图中改变塑料滑过梳子的速度,梳齿振动的频率不同,可改变音调;D图中改变吹笔帽的力度,改变的是空气柱振动的振幅,探究的是响度的影响因素,无法探究音调。后续小问结合振动发声原理、人耳的听觉范围即可推导得出答案。
【解析】
(1) 探究音调的影响因素需要改变发声体的振动频率,A、B、C三个实验都可以改变发声体的振动频率,完成音调探究;D实验改变吹笔帽的力度,改变的是振动的振幅,研究的是响度与振幅的关系,不能完成音调探究,因此选D。
(2) 纸板接触齿数不同的齿轮,转速相同时,齿数越多,相同时间内纸板被拨动的次数越多,振动频率越高,因此音调越高;吹笔帽时,是笔帽内的空气柱发生振动,所以声音是空气振动产生的。
(3) 紧按钢尺拨动时,是钢尺振动发出声音;改用更大的力拨动钢尺,钢尺的振动幅度变大,因此声音的响度变大;增加钢尺伸出桌面的长度,钢尺振动部分的质量变大,振动速度变慢,频率降低,因此音调逐渐变低;当钢尺伸出桌面超过一定长度时,钢尺振动的频率小于20Hz,属于次声波,不在人耳的可听声频率范围(20Hz~20000Hz)内,因此人听不到声音。
【答案】
(1) D (2) 音调;空气 (3) 钢尺;响度;变低;振动频率小于 20 Hz,不在人的可听声频率范围内
【知识点】
音调与频率的关系;响度与振幅的关系;人耳的听觉范围
【点评】
本题围绕声现象的经典探究实验展开,重点区分了音调、响度两个易混淆特性的探究变量,同时结合振动发声、次声波的知识点进行考察,需要学生准确区分频率和振幅分别对应的声音特性,理清每个实验的控制变量逻辑,避免概念混淆。
【难度系数】
0.7