【第2.02讲】读古诗，辨声音

同学们好！欢迎来到物理老师讲物理。上一讲，我们探究了声音的产生和传播，其实，声音的奥秘还有很多。

你可能听过老艺人说自己：“人老了，弦也调不准了”；俗话还有一句：“响鼓不用重槌敲，马不扬鞭自奋蹄”；再有我们说从一个人的声音可以听出他是谁，叫“闻其声，知其人”。这些语句都说的是声音，从物理学的角度理解，它们又说明了什么道理？好，今天我们就读古诗，辨声音。

先从这三句话聊起。这三句话从三个侧面说明了声音的3个特性：音调、响度和音色。

“人老了，弦也调不准了”说的是音调。乐器演奏之前需要调音。人老了，耳朵不灵了，音调高低听不清了，琴的音调调不准。音调就是声音的高低。如乐谱的1 2 3 4 5 6 7，音调是逐渐升高的。每个人的嗓音的音调也各不相同，歌唱家有女高音歌唱家、男低音歌唱家等，也是按音调来分的。

那么音调的高低，是由什么决定的呢？你可以做一个这样的简单实验：找一辆自行车，要钢丝车轮的那种，将自行车的后轮架空，摇自行车的脚踏板使后轮转动起来，然后拿一把螺丝刀或者钢尺，在车轮的钢丝上划过，这时就像拨动琴弦一样，会有声音发出。老师亲自做了这个实验，当车轮转得稍慢时，发出的声音较低沉，音调低；加快转速，发出的声音越来越清脆，音调高。这个实验告诉我们，音调的高低决定于振动的快慢。

▲图1：划自行车轮，听音调高低变化

如果你觉得自行车的声音高低还不明显，你还可以试试刮梳子的实验。用塑料片刮梳子的齿，齿比较稀疏的梳子，刮出的声音比较低沉；齿比较密的梳子，刮出的声音要高一些。

振动的快慢用频率表示。频率是物体一秒钟内振动的次数。频率越高，音调越高；反之，频率越低，音调越低。频率的单位是赫兹，字母是Hz。赫兹是德国一位物理学家的名字，由于他对电磁学的重大贡献，以他的名字作为频率的国际单位。一般来说，粗、长、厚、重的物体振动得慢，频率低，发出的声音较低沉；细、短、薄、轻的物体振动得快，频率高，发出的声音较尖细。

各种动物听辨声音的频率范围是不同的。人耳听音的频率范围是20Hz~20000Hz。物体振动的频率在20000Hz以上时，发出的声称为超声波；振动的频率在20Hz以下时，发出的声称为次声波。超声波和次声波都不能被人耳听到。现在可以归纳一下，人耳能听到声音的条件：①有物体的振动；②有传声的介质；③声波的频率在人耳的听觉范围以内；④声音要有足够的响度。以上四点缺一不可。

再来看第二句话“响鼓不宜重敲”，这说的是声音的响度。响度即响亮程度，用“大、小”或“强、弱”来形容。响度与发声体振动的幅度（也就是振幅）有关，振幅越大，响度越大。如打鼓，打得越重，振幅越大，越响亮。响度还与声音在传播过程中消散的程度有关；与听者距声源的远近有关。音箱、小提琴、二胡、大鼓等发声设备的共鸣箱，都具有增大响度的作用，

“闻其声，知其人”说的是声音的音色。音色即声音的特色或品质，因此音色也称音品。音色决定于发声体的材料和结构。如：同是笛子，听一下竹笛的声音：，铜笛的声音：，竹笛和铜笛的音色不同。又如：都是铜做的，铜锣、铜笛、铜号的声音区别太大了。人的音色可以通过训练而改变，如歌唱家的声音很丰满。音色是我们区分不同的人，不同的乐器和其它物体发声的重要依据。

一向很爱思考的张亮同学，向我提了一个很好的问题：声音的响度、频率对传播速度有什么影响吗？答案是：没有。诸如：“响度大的声音声速快”，或者说“同一介质中，超声波最快，普通声音次之，次声波最慢”，这一类说法都是错误的。这些看似很像正确答案的说法，往往是出题人用来迷惑你们的。 声音传播的速度，只与介质和温度有关，与其他无关。

【练习题】

下面同学们也来思考几个题，看看怎么从物理学的角度来解释？

练习题1：余音绕梁，三日不绝。

练习题2：震耳欲聋，响彻云霄。

第1题，“余音绕梁，三日不绝”是声音不断的反射的结果。如北京天坛的回音壁，也是类似的道理。第2题，“震耳欲聋，响彻云霄”说的是声音的响度很大。

练习题3：十年离乱后，长大一相逢，问姓惊初见，称名忆旧容。

这首唐诗是诗人李益与表弟久别重逢，却又匆匆话别的情景。从“问姓”中想起初见的“旧容”，可见

声音中有一种特征，让诗人唤起了十年前的记忆，这种特征是音色。

练习题4：李白有诗云：危楼高百尺，手可摘星辰。不敢高声语，恐惊天上人。其中“高声语”，指的是音调还是响度？ 这一题我不给答案了， 请你自己思考下呗。

【小结一下】

1.这一讲我们探讨了声音的三个特性：音调、响度、音色。①音调分高低，与振动频率相关。频率的单位是赫兹，代表每秒振动的次数。②响度分大小，与振幅相关。③音色也称音品，是声音的特色和品质。

2.人耳能听到声音的4个条件：①有物体的振动；②有传声的介质；③声波的频率在人耳的听觉范围以内；④声音要有足够的响度。

3.声音传播的速度，只与介质和温度有关，与响度、频率等其他因素无关。

【思考题】

拉小提琴时，用琴弓快速拉，音调高；慢慢拉，音调低。对吗？

物理老师讲物理，我们下一讲再见。

【备课手稿】