7.回声

声波在传播过程中遇到障碍物会反射回来的现象.如图4.2-8.

图4.2-8

说明  (1)声波在传播中遇到障碍物会发生以下情况:一部分声波在障碍物表面反射;另一部分声波有可能进入障碍物,被该物体吸收甚至穿过障碍物,我们能隔墙听到相邻房间中的声音就是这种情况;

(2)不同的障碍物对声波的反射和吸收能力不同,通常,坚硬光滑的表面反射声波的能力强,松软多孔的表面吸收声波的能力强;

(3)当两个声音传到入耳时间大于0.1s时,人耳就能分辨这两个声音.若小于0.1s则原声力强(如图4.2-9所示).

图4.2-9

[例5]  一列火车以38m/s的速度前进,在距某一隧道口600m处鸣笛,问当列车司机听到回声时,火车头距隧道口多远?

思路与技巧  解本题时要考虑:火车前进方向有驶向隧道口和驶离隧道口两种情况,如图4.2-10.

图4.2-10

火车由A→B所用时间t1与声波由A→O→B所用时间t2相等(都为t).然后由距离关系可列方程求解.

答案  当火车驶向隧道时如图甲设经t后听到回声

火车通过距离SAB=v车t           声波通过的距离SAOB=v声t

SAB+SAO=2s

v车t+v声t=2s

解得  t==s=3.2s

火车通过距离  S=v火t=38×3.2m=121.6m

火车头离山洞 SBO=(600-121.6)m=478.4m

当火车驶离隧道时,如图乙,设经t秒听到回声

SAB+SAOB=2(S+SAB)

v车t+v声t=2(S+v车t)

∴  t=×=4s.

SAB=v声t=340×4m=1360m

火车头离山洞  SOB=SAB+S=1960m.

探究体验

探究问题  怎样测出声音在空气中的传播速度?

探究器材 卷尺、小铜锣、小槌、秒表、温度计

进行实验和收集证据

①在室外选择一块空地(如运动场)上量出一段约 150-300 m的直线距离;

②如图4.2-11所示,你站在直线的一端,让你的同学携带小铜锣站在直线的另一端;

③让你的同学敲击小铜锣,当你看见他敲击小铜锣时按下秒表开始计时,当你听到铜锣声时立即停止计时;

④重复以上步骤几次;

⑤将测得的实验数据记录在下列表格中:

声音传播的距离/m
次序
声音传播的时间/s
声音传播的速度/m·s-1
声音在空气中传播速度的平均值/m·s-1
 
1
 
 
 
2
 
 
3
 
 

图4.2-11

探究评析  测量时按下秒表时刻对结果影响较大,注意眼疾手快,眼、耳、手并用.直线距离不能              ,这样声音传播时间短,记录时间误差大.

[例6]  图4.2-12是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,面对迎面驶来的汽车,测速仪发出超声波脉冲信号,随后接收由汽车反射回来的信号.根据发出和接收到的信号间的时间差,测出汽车的运动速度.图4.2-12乙中p1、p2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2是p1、p2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描,p1、p2之间的时间间隔Δt=1.0s,超声波在空气中传播的速度是v=340m/s,若汽车是匀速行驶的,根据图乙分析:(1)从测速仪发出第一个超声波脉冲信号到接收到这个脉冲信号的反射信号共经过多长时间?(2)汽车在接收到p1、p2两个信号的反射信号的时间内前进的距离是多少?(3)汽车行驶的速度是多大?

图 4.2-12

思路与技巧  (1)由题设条件=1s,其间共 30格,每小格表示s;

(2)由图乙和=12×s=0.4s,=9×s=0.3s,>,说明汽车是由右向左运动,即由A→B运动,如图丙则声波在AB间传播所用时间为tAB=(-)=0.05s.sAB=340×0.05=17m.如图4.2-13所示

图4.2-13

(3)如图4.2-14,发出p1信号后在A与汽车相遇,对应时刻为第一次相遇时刻A,发出p2信号后在B处与汽车相遇,对应时刻为第二次相遇时刻B,显然Δt=28×s=0.93s,故汽车速度为v===18.3m/s.

图4.2-14

答案 (l)0.4s  (2)17m  (3)18.3m/s.

聊天室

话题:三音石上为什么能听到三次回声?

胖胖:我去过天坛公园,在回音壁的圆心处有一铺在地上的石块,站在它上面拍手或喊一声,可以听到三次回声,这是怎么回事?

老师:天坛回音壁高6m,直径65m.当人站在回音壁中心(三音石处)拍手时,声波同时到达圆形墙面又同时垂直反射会聚到圆心处.

第一次回声:声音从中心O到达墙面A第一次反射到中心处,声音通过路程为两个半径(OA+AO)即射向墙面又反射到圆心:tOAO===0.2s.

第二次回声:声波到达O经墙面B第二次被墙面反射,到达圆心O,从听到第一次回声到听到第二次回声所用时间tOBO==0.2s,同理听到第三次回声:从听到第二次到听到第三次所用时间为tOAO=0.2 s.

胖胖:都是0.2s,是以什么为记时起点?

老师:是以听到回声为记时起点.即在三青石击掌后,过0.2s听到第一次回声;再过0.2s听到第二次回声;再过0.2s听到第三次回声.

图4.2-15  三音石的回声现象

乐乐:若站在天坛回音壁第一块石板和第二块石板上能听到三次回音吗?

老师:听不到,只听到一次回声和二次回声.

快乐套餐

5.骨传导

声音通过头骨、颌骨传到听觉神经,引起听觉的传声方式叫骨传导.

音乐家贝多芬晚年失聪后还能继续谱写出伟大的作品来,就是用牙齿咬住一根木棍的一端,将另一端顶在钢琴弦上,当他弹出一个音阶时,声音通过木棍、牙齿和颅骨直接传到他的内耳(耳蜗).

[例4]  让老师用录音机录一小段自己的讲话或歌声,然后再播放出来,如图4.2-6所示.你听起来像不像自己的声音,为什么?同学们听起来像不像你的声音?

图 4.2-6

思路与技巧  当我们唱歌或说话的时候,我们是从两个途径听到自己的声音:

一个途径是声音通过空气传到耳膜,引起听觉的;而另一个途径,则是声音直接从口腔内由头骨传到内耳,引起听觉的.然而,当别人听到我们说话声或歌声时,就只有从空气中传去的声音,而听不到从头骨传到内耳的声音.我们听到录音机放出来的声音,就像听到别人的声音,缺少了头骨传声的那部分.所以,乍听之下,便会觉得不像自己的声音.而别人录音机收录的声音却很逼真.

答案  听起来不像自己的声音.这是因为自己听自己讲话时,声音一方面从空气传到耳朵,另一方面通过头骨传到内耳,而录音机放出来自己的声音,只是放的从空气中传过去的那一部分,这和直接听自己讲话声传播途径是一样.因而同学听起来像自己的声音.

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