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理科学习也可以如此有趣——物理可以这样飞扬

(2011-12-26 10:44:37)
标签:

中考

物理

学习

方法

校园

分类: 他山之石

   1章 自由自在的声光联盟

听觉和视觉是我们认识周围世界的两种重个途径。察言观色,就是靠的听觉和视觉的活动。在物理中,这两部分的知识属于基础知识,与实际生活联系密切,相信同学们一会感兴趣。今天,就让我们物理之旅由此开始吧!

11 振动,生活因你而不同

    如果看过《水浒传》,你也许会记得在梁山好汉有 一对亲兄弟,是打虎专业户。如果你不记得,我告诉你,他们是解珍、解宝。他们打虎的兵器不是棒,不是刀,而是两股钢叉。理科学习也可以如此有趣——物理可以这样飞扬

 在我们物理中,也有一种类似的“叉”,不过这把“叉”可不是用来打虎的,而是用来发声的,它钢质或铝合金制成,因此我们称之为音叉。今天,我们的故事就从这个小小的音叉开始。你瞧,他不是来了吗?……

111 音叉与小锤的第一次相遇

同学们,我就是音叉。其实我是一个很安静的人,当我一个静静躲在僻静的角落里,我总是耐得住寂寞。但是,只要有一天,我遇到了小锤……理科学习也可以如此有趣——物理可以这样飞扬

巨烈的疼痛让我不禁大叫起来,愤怒在整个房间里“嗡嗡”作响。天呀!我竟然发出了声音。

112 还需要一个帮手

我为什么能发出声音?――受到了敲击。

敲击后我发生了什么改变?――嗯……这就看不到了。

的确,敲击后发生了什么,在很多时候我们凭肉眼是看不到的,这就使得到发声的原因成了一个秘密。不过,当它――轻质小球出场后,距谜底揭开的时间也就不短了。理科学习也可以如此有趣——物理可以这样飞扬

 

    现在,让我们梳理一下思路:小锤击音叉后,音叉发出声音;发声的音叉接触悬在空中静止不动的小球,小球好像被音叉暗暗地踢了一脚,“嗖”地就被弹开了。这说明正在发声的音叉正在振动,也就是说声音由物体振动产生的。一切正在发声的物体的都在振动,振动停止,发声也停止(注意,不是声音停止哟!)。

例:在敲响大钟时,停止对大钟的敲击后,大钟“余音未止”,其主要原因是:(      
      A.钟音的回音

B.大钟还在振动

C.钟停止振动,空气还在振动

D.人的听觉发生“延长”

很多同学认为大钟敲一次就振动一次,其实认识是错误的。物体被敲击一次后,停止敲击,仍会振动,但振动的幅度会越来越小,所以听到声音的越来越小。所以说,在这个实例中,正确选项为C

事实表明,发声体可能是固体,也可能是液体,还有可能是气体。例如雄壮的“风在吼、马在叫、黄河在咆哮”分别说明了发声体是气体(风)、固体(马的声带)和液体(水)。苏东坡有诗曰:“若言声在琴弦上,放在匣中何不鸣?若言声在指头上,问君何不指上听?”想一想,琴声是如何发出的?它的发声体是谁呢?理科学习也可以如此有趣——物理可以这样飞扬

 

 

113 竟然有无数个阿凡达

在上面描述中,小球被弹起说明了音叉在振动,跳动的小球就是振动的音叉的化身,就是它的“阿凡达”。那么,声音振动还有其他的“阿凡达”吗?

                                    

把正在发声的音叉触                         正在发声的音叉

及面颊有震感和麻的感觉                    接触水面,水花四溅

                           

扬声器播放音乐时,放在                     扬声器播放舞曲时

纸盒上的小纸片会不断地跳动                  烛焰随节奏一起摇摆

在以上的实例中,我们用人脸的感觉、水花、小纸片、烛焰的运动显示了发声体的振动。在这里,我们运用物理一个重要的研究方法――转换法。什么是转换法呢?就是当我们研究的现象不可见或不易见时,我们要想办法将这种不可见或不易见的现象转化成可见或易见的现象,这种方法就是转换法。在以后的学习中,我们会经常用到这种方法。

例:下列实验中,不能探究声音产生条件是 (  )

A、拨动吉他的琴弦发出声音时,放在弦上的小纸片会被琴弦弹开

B、敲击铁管的一端,在另一端会听到两次敲击声

C、把一支铅笔固定在钟上,敲响大钟,拿一张纸迅速从笔尖上划过,纸上留下锯齿状的曲线

D、敲击鼓面发出声音时,鼓面上的小米会跳动不止

声音的产生条件是“振动”,而“振动”是需要用转换来观察的。A项中小纸片被弹开是琴弦振动的结果;C项由于钟的振动带动铅笔振动,所以会画出锯齿状的曲线;D项中小米的跳动是由鼓面的振动造成的。这些实验都能说明声音是由振动产生的。只有B项是由于声音在不同介质中传播速度不同造成的。

114 请问能听到几次响声

从上面的例题中我们知道,声音的传播速度原来并不是固定不变的。

的确如此,实验证明:声音传播需要媒介,能够传递声音的物质叫做声音的介质。固体、液体和气体都能传声。但声音在不同介质中传播速度不同,一般来说,声音在固体中传播的最快,在液体中次之,在气体中最慢。而声音在空气中的传播速度也随气温的升高而增大。需要记住的是,声音在空气中传播速度约为340m/s

现在同学们明白了吧!好,我们来看下面一道问题:

只有当两个声音相隔时间大于 0.1秒时,人耳才能将它们分辨出来。为了测量声音在钢管中的传播速度,两同学进行如下实验:用卷尺量出操场上钢制双杠的长度L,一同学用小铁锤在双杠的一端轻击一下,另一同学在这根双杠另一端听打击的声音并记下时间差,但他们的实验却未能成功。请通过估算分析原因是__________________:对此实验你的改进建议是_______________________

这个情景相信你不会感到陌生。在你的潜意识,你也会想由于声音在空气和铁中的传播速度不同,所以钢制双杠一端敲击一下,另一端的人会听到两次响声。为什么实验会失败呢?其实,如果你仔细读题,就会发现人耳区分两次声音,除了声音进入人耳外,还有一个必要条件:“两次声音到达人耳的时间必须大于0.1s。若两次时间间隔不足0.1s,则人耳会把这两次声音当做是一次声音,不能区分。由此还可推导出人面对墙壁等障碍物说话时,距障碍物距离只有大于 (340m/s×0.1s)/217m远时,才听到自己说话的回声。这也是我们在教室内讲话听不到回声的原因。

好了,现在让我们回到问题中来。双杠长度约为2m,声音在空气中铁管中的传播速度分别约为340m/s5000m/s。当人敲击铁管一端时,敲击声通过空气从单杠一端传到另一端所用的时间约为2m/(340m/s)=0.0059s,而敲击声通过铁管壁从单杠一端传到另一端所用的时间约为2m/(5000m/s)0.0004s,则这两次声音到达人耳的时间间隔为0.0059s0.0004s0.0055s,远远小于0.1s,因此人耳无法区分这两次声音。就本题来说,人要听到两次响声,应满足的条件是(设铁管长度为LL/(340m/s)L/(5000m/s)0.1s,所以L36.5m,由此可见,要听到两次响声,铁管应足够长才行。

上面的分析有点长,希望你能耐心看完。

好了,是骡子是马,还是拉出来溜溜吧!

在一个装满水的铁管中,某同学在一端敲击了一下,另一个同学在另一端会听到几次响声 (  )

A.一次  B.两次  C.三次  D.以上都有可能

正确答案是D,亲爱同学们,你做对了吗?

  115 精彩的故事总是有续集的

还记得上面敲击音叉使小球振动故事吗?噢,不记得了。没关系,看看下面这道题,看看还能勾起多少回忆!

例:下面是小丽同学进行的两个实验:

1)实验一:如图Ⅰ所示,当敲响音叉乙时,观察到与音叉甲接触的乒乓球将会________,这一现象说明发声的物体在________,也能说明声音可在______中传播,还能说明声波能传递_______

 

2)实验二:如图Ⅱ所示,放在泡沫塑料块上的玻璃瓶内的音乐芯片正在发声,用抽气机将空气抽出,音乐声变轻、变弱,这说明声音要依靠__________来传播,__________不能传声。

3进一步猜想:如果将实验一的装置放在月球上,用小锤敲响音叉乙时,音叉乙_____(选填“会”或“不会”)振动,_____(选填“能”或“不能”)听到音叉发出的声音,与音叉甲接触的乒乓球______________,产生的现象的原因是_____________________________

这么长,这么多呀!千万不要慌,一定要冷静,一定要把整个场面hold住!

OK!先看第(1)问。前三空应该不难吧!“被弹起、振动、空气”,第四空的知识好像还没有讲到。好的,就让我们临阵磨枪。声音既能传递信息,又能传递能量。这个空填什么呢?毫无疑问,“能量”,估计傻子也能蒙对!正在看书的你,这么好学,这么聪明当然更不在话下了。

好了,再接再厉,看第(2)问。 随着罩内空气的不断抽出,听到的音乐声越来越弱,这说明声音的传播需要介质。进一步推理,假定罩空气全部被抽净(成真空状态),我们将听不到声音,即真空不能传声。

其实,罩内的空气是不可能被完全抽净的,这只是我们在实验的基础上,进行合理的推理得出结论,达到认识事物本质的目的。这种研究问题的方法叫做理想化实验法,有时也被称为科学推理。

第(3)问和第一问差不多,貌似好填。且慢!记得有位高手说过,越是异常平静的地方,越是隐藏着杀机。那还是小心为上吧!噢,差点看走眼!原来现在实验场地移到月球上了,出题人真阴险呀!月球上没有空气,没有声音传播的介质,所以用敲击敲击乙音叉,乙音叉虽然会振动,但是由于没有传播声音的介质,所以不会听到声音。没有空气传递“振动”、当然甲音叉不能振动了,与它接触的小球也就不会被弹起了,只能老老实实依偎在它身旁。“我让你依靠,让你靠,没什么大不了。”嗯,好歌,就像专门为此时的小球而写的。

116 引人入胜的故事结尾都是留有悬念的

转眼间,今天的故事快结束了,有请音叉、小球、小锤来和大家一起谢幕吧!

例:如图所示,该装置除能探究声音产生的原因,还能探究声音的_____________的关系。理科学习也可以如此有趣——物理可以这样飞扬

   

天啊!又有新状况了。

想知道答案吗,接着往下看吧!


本文转载自金战网"物理也飞扬"的博客http://www.wangjinzhan.com/blog/?uid-42509-action-viewspace-itemid-26547

【老王点评】现在不少中小学生讨厌数学和物理到了想放弃得地步,害怕数学和物理到了恐惧的程度,我想这绝不是数学和物理本身的原因。兴趣是最好的老师,一旦学生对数学和物理的兴趣得到激发,那么学好数学和物理就成为比较容易的事了。如果大家有幸遇到这样的物理老师,以上面的形式给你讲物理,难道你还会没有兴趣吗?

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