2　一敲三響

火星數(shù)據(jù)庫

聲音在介質(zhì)中傳播的情況大致是這樣的：聲源產(chǎn)生振動以后，就引起了它周圍的介質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的振動，最后以聲波的形式向四面八方傳播出去。聲波借以傳播的介質(zhì)可以是氣體、液體，也可以是固體。

想一想

聲音在氣體、液體、固體中傳播得一樣快嗎？

聲速

在劇院看你最喜歡的樂隊的演出，在場的每個觀眾都能聽得到，但是距離舞臺越遠(yuǎn)的人聽到歌曲的時間越晚。如果你在前排，你便立刻可以聽到美妙的音樂聲；如果你在體育館的場外，你聽到的音樂聲要比樂隊實際演奏滯后1秒鐘；如果你在離體育館1千米以外的某個地方，那么你將在3秒后聽到不是非常清晰的歌聲。

如果你注意觀察的話，就會發(fā)現(xiàn)在夏日的夜晚，遠(yuǎn)處一道閃電劃過漆黑的夜空，過了好一會兒才會聽到隆隆的雷聲。

這些現(xiàn)象都說明，聲音從遠(yuǎn)處傳到我們的耳朵里是需要時間的。聲音傳播的快慢用聲速來描述。聲速的大小與介質(zhì)的種類有關(guān)，還與介質(zhì)的溫度有關(guān)。

測量空氣中的聲速

1708年，英國科學(xué)家威廉·德罕姆成為第一批準(zhǔn)確測定聲音速度的科學(xué)家之一。他站在英格蘭埃塞克斯阿普穆斯特教堂的屋頂，注視著大炮從19千米遠(yuǎn)的地方開火。他記錄大炮發(fā)出閃光和聽到爆炸聲間的時間間隔，經(jīng)過多次測量后取平均值，得到與現(xiàn)在相當(dāng)接近的聲速數(shù)據(jù)，在溫度20℃下，聲音的速度為每秒343米。

1738年，法國有幾位科學(xué)家做了類似的實驗，他們把兩門大炮架在相距27千米的兩個山頭上。先在甲山放炮，乙山上的人計算從看見炮火到聽到炮聲的時間；然后再在乙山上放炮，甲山上的人計算時間。實驗結(jié)果顯示：從甲山到乙山聲速都是一樣的，都是每秒337米。

后來又做了多次實驗，證明聲波在空氣里的速度和聲音本身沒有關(guān)系，炮聲和雷聲，高音和低音，聲速都是一樣的。但是，空氣的溫度不同，聲速就不同了：-30℃時聲速為313米／秒，100℃時聲速為386米／秒。也就是說，溫度越高，聲速越快。大約氣溫每升高1℃，聲音速度就要增加0.6米／秒。在20℃的空氣里，聲波的速度是344米／秒，現(xiàn)在通常說的聲速就是指這個速度。

想一想

你能用一塊秒表，根據(jù)閃電和雷聲的時間差，計算出打雷的地方有多遠(yuǎn)嗎？

一敲三響

我們來一起做一個小實驗：在操場上，有一個金屬管道，我們在它的里面灌上水。一個同學(xué)在管道的一端敲一下，另一個同學(xué)貼在管道的另一端聽，如果金屬管道足夠長，操場足夠空曠，他就會聽到三聲響。

你有沒有對敲一下響三下感到困惑呢？

我們已經(jīng)知道，聲波可以在固體、液體和氣體中傳播。但是，聲波在不同介質(zhì)里的傳播速度是不同的。他聽到的第一個響聲是金屬管傳送來的，聲波在金屬里跑得最快；第二個響聲是管里的水送來的，聲波在水中跑得不算慢；第三個響聲是空氣送來的，它跑得最慢，也最微弱。如果兩位同學(xué)相距不太遠(yuǎn)，也可能只聽到兩聲響，第一聲響和第二聲響的時間間隔太短，人的耳朵分辨不出來。

想一想

請你對聲音在鐵、水、空氣中傳播的速度從快到慢進(jìn)行排序。

第一次測定聲波在水中的速度，是公元1827年在瑞士的日內(nèi)瓦湖進(jìn)行的：兩位測量者分別坐在兩只船上，兩船相距14千米，在一只船上系上一口鐘并將鐘沉入水下，當(dāng)敲響鐘時，船上的火藥同時發(fā)光。在另一只船上系上一個聽音器并沉入水下，然后注意觀察甲船，看見閃光后馬上記時間。這只船上的測量者在看到火藥發(fā)光10秒后，從聽音器聽到水下傳來的鐘聲。可以計算出聲音在水中的傳播速度大約為1450米／秒，是聲音在空氣中傳播速度的四倍多。

固體中的聲速也各不相同，經(jīng)過反復(fù)測定發(fā)現(xiàn)，聲波在固體中有縱波和橫波兩種傳播形式，這兩種波的波速也不相同。例如，在不銹鋼中，縱波速度是5790米／秒；橫波速度是3100米／秒。在金屬中，鈹是傳聲的能手，在用鈹做的棒內(nèi)，聲波的縱波速度達(dá)到12890米／秒，是大氣聲速的38倍。聚乙烯塑料傳聲本領(lǐng)較差，聚乙烯棒中的縱波速度只有920米／秒，不及水中聲速速快。軟橡膠富有彈性，聲波在里邊走不動，速度只有30~50米／秒，還不及空氣中的聲速呢！

回聲

生活中，我們都有過這樣的經(jīng)歷，即站在山谷里，對著山谷大聲喊：“喂，你好呀！”然后側(cè)耳傾聽，我們就會聽到同樣的聲音，即“喂，你好呀！”你知道為什么會出現(xiàn)同樣的聲音嗎？

其實，這就是我們常說的回聲。我們都知道，聲音是以波的形式開始傳播的，當(dāng)聲波在傳播的過程中，碰到障礙物，如山谷、高大的建筑物等，便發(fā)生反射。

第一次聽到的聲音是從你的嘴巴里發(fā)出的原聲。而第二次聽到的聲音就是回聲，是你發(fā)出的原聲在傳播的過程中，遇到障礙物反射回來的聲音。回聲比原聲弱，這是因為聲波在傳播的過程中會減弱。原聲和回聲之間不僅僅是聲音的強弱不一樣，它們之間還有時間差，肯定是先聽到原聲，再聽到回聲。

想一想

我們平時在家里，在教室說話時，聽不到自己的回聲，這是為什么呢？

科學(xué)家經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，人耳只能分辨出前后相差0.1秒以上的兩個聲音，如果原聲和回聲在時間上小于0.1秒，那就聽不到回聲。所以，當(dāng)我們在較小的空間說話時，聲波在傳播的過程中很快就被障礙物（如說墻壁，家具等）反射回來，原聲和反射回來的聲音之間的時間間隔太短了，會混合到一起，人耳無法分辨。比如你在房子里大吼一聲，聲音會被多次反射，你聽到的不再是你發(fā)出的聲音，而是這些聲音混合后的混音。

但是聲音并不總是被反射，當(dāng)聲音遇到一個柔軟的表面，如墊子、多孔的墻壁、沙發(fā)、地毯等就會被吸收，而不能被反射。

大型的劇院里充滿了回聲和混響，聲音經(jīng)過多次反射就會發(fā)生混響。為了控制音樂效果，大型劇院對回聲的控制很嚴(yán)格。如果沒有足夠混響，音樂聽起來太單薄就缺乏活力；但如果有太多的混響，聲音就聽起來亂七八糟。為了達(dá)到最好的音效，劇院的墻壁都是進(jìn)行了特殊的處理，有用的混響聲音能直接反射到觀眾席，其他多余的混響聲音可以被面板、幕布等材料吸收。

火星實驗室

【火星實驗】

實驗名稱：聲控?zé)?/p>

實驗器材：聲控?zé)籼准?/p>

實驗過程：掃描二維碼，關(guān)注“火星人俱樂部”微信公眾號，回復(fù)關(guān)鍵詞“聲控?zé)簟奔纯捎^看精彩視頻內(nèi)容。

火星故事

頭腦大爆炸

課后練習(xí)

1．把正在響鈴的鬧鐘放到玻璃罩中，逐漸抽出其中的空氣，聲音逐漸減小直到消失；再讓空氣逐漸進(jìn)入玻璃罩，聲音從無到有，從小到大，這說明（　?。?/p>

A．空氣不能傳聲

B．固體不能傳聲

C．液體不能傳聲

D．真空不能傳聲

2．把耳朵貼在長鐵管的一端，在鐵管的另一端敲擊鐵管，出現(xiàn)的現(xiàn)象是（　?。?/p>

A．只聽到從空氣傳來的聲音

B．只聽到從鐵管中傳來的聲音

C．先聽到從鐵管中傳來的聲音，后聽到從空氣中傳來的聲音

D．先聽到從空氣中傳來的聲音，后聽到從鐵管中傳來的聲音

3．聲音在夜晚比白天傳得更遠(yuǎn)的主要原因是（　?。?/p>

A．夜晚更安靜

B．夜晚地面溫度低

C．夜晚地面溫度高

D．夜晚比較黑

4．聲音的傳播需要______。

5．請按照聲音在其中的傳播速度從大到小排序_________

①液體?、诠腆w　③氣體

6．聲音在空氣中的傳播速度為_________米／秒（m/s）。

7．聲控?zé)糁械膫髀暺魇菍___信號轉(zhuǎn)換為____信號。

8．簡述聲控?zé)舻脑?/p>