解讀聲音的三要素

一、聲音的三要素——音調(diào) 響度 音色

1、音調(diào)：聲音的高低稱為音調(diào)，音調(diào)取決于聲源振動(dòng)的頻率。

物體在1s內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)叫頻率，其單位是赫茲，簡稱赫，符號(hào)為Hz，物體振動(dòng)得越快，頻率越大，音調(diào)跟發(fā)聲體振動(dòng)的頻率關(guān)系是：頻率越大，音調(diào)越高；頻率越小，音調(diào)越低。

例1 一物體在1min內(nèi)振動(dòng)了180000次，則該物體振動(dòng)的頻率為Hz，聲音能傳遞信息，往保溫瓶里灌開水的過程中，聽聲音就能判斷壺里水位的高低，因?yàn)殡S著水位的不斷升高，音調(diào)逐漸______。

解析頻率的單位是赫茲(Hz)，1Hz表示物體ls內(nèi)振動(dòng)1次，該物體振動(dòng)的頻率為180000／60s=3000Hz，往保溫瓶里灌開水時(shí)，聲音的聲源是水面上方的空氣柱，隨著水位的不斷升高，空氣柱變短，振動(dòng)加快，頻率變大，聽到的聲音越來越尖銳，音調(diào)逐漸升高。

答案 3000 升高

點(diǎn)撥聲源振動(dòng)的頻率與聲源本身的材料、形狀等諸多因素有關(guān)，如弦樂器主要靠改變弦的長短、粗細(xì)、松緊來改變音調(diào)，弦越短、越細(xì)、越緊，振動(dòng)越快，音調(diào)越高；而管樂器主要靠改變空氣柱的長短來改變音調(diào)，空氣柱越短，振動(dòng)越快，音調(diào)越高。

2、響度：人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感覺稱為響度，響度跟聲源的振幅以及人距離聲源的遠(yuǎn)近有關(guān)。

物體在振動(dòng)時(shí)偏離原來位置的最大距離叫振幅，實(shí)驗(yàn)表明：音又叉股、橡皮筋的振幅越大，人們聽到的聲音越大，響度與振幅的關(guān)系是：振幅越大，響度越大；振幅越小，響度越小，響度還跟距離發(fā)聲體的遠(yuǎn)近有關(guān)系，聲音是從發(fā)聲體向四面八方傳播的，越到遠(yuǎn)處越分散，所以人們距發(fā)聲體越遠(yuǎn)，聽到的聲音越小，如果能夠想辦法減小聲音的分散，就可以使聲音響度更大些，如聽診器就是利用這個(gè)原理來增大響度的。

例2在操場上上體育課，體育老師發(fā)出的口令，近處的學(xué)生聽到了，而遠(yuǎn)處的學(xué)生沒有聽清楚，其原因是( )。

A、遠(yuǎn)處學(xué)生聽到的聲音響度小

B、老師發(fā)出的聲音音色不好

C、老師發(fā)出的聲音頻率低

D、遠(yuǎn)處學(xué)生聽到的聲音振動(dòng)幅度大

解析 老師發(fā)出的聲音傳得越遠(yuǎn)，聲音的能量越分散，振幅越小，響度變小，因此遠(yuǎn)處的學(xué)生聽不清楚。

答案 A

點(diǎn)撥聲音在向遠(yuǎn)處傳遞的過程中，其音調(diào)(頻率)和音色不變，而響度(振幅)會(huì)變小。

3、音色：聲音的品質(zhì)稱為音色，音色主要與發(fā)聲體的材料、結(jié)構(gòu)、發(fā)聲方式等因素有關(guān)，不同的發(fā)聲體發(fā)出的聲音音色一般不同。

胡琴、鋼琴、吉他、笛子等樂器發(fā)出的聲音，即使音調(diào)、響度都相同，我們也可以分辨出來，可見聲音除了音調(diào)和響度這兩個(gè)特征外。另外還有一個(gè)特征，這第三個(gè)特征叫做音色，我們能夠分辨出各種不同樂器的聲音，就是由于它們的音色不同，人的聲音的音色也因人而異，所以我們閉著眼也能聽出是哪位熟人在講話。

例3 電子琴能模仿各種樂器發(fā)出的聲音，在技術(shù)上要解決的關(guān)鍵是能模仿各種樂器發(fā)出聲音的( )。

A、音調(diào) B、音色 C、響度 D、音色和音調(diào)

解析不同的樂器可以演奏同一首樂曲，發(fā)出的聲音音調(diào)和響度可以相同，但是我們?nèi)阅軓乃鼈兊囊羯霞右詤^(qū)分，因此，關(guān)鍵是模仿音色。

答案 B

點(diǎn)撥音色是區(qū)分不同發(fā)聲體的主要依據(jù)，從理論上說，世界上沒有兩個(gè)人的音色是完全相同的，科學(xué)家發(fā)明的聲音識(shí)別系統(tǒng)可以根據(jù)音色來識(shí)別銀行卡主人的聲音，就是基于這一原理。

二、樂音的音調(diào)與響度的區(qū)別

從物理學(xué)的角度看，音調(diào)與響度之間沒有必然的聯(lián)系。音調(diào)高響度不一定大，響度大音調(diào)也不一定高。這是因?yàn)槁暡l率高但振幅不一定大，振幅大而頻率卻不一定高，例如，在彈吉他時(shí)，用力彈撥粗弦與輕輕彈撥細(xì)弦所發(fā)出的聲音相比較，前者響度大而音調(diào)低，后者響度小而音調(diào)高。

值得注意的是，在日常用語里聲音的“高”、“低”有時(shí)指音調(diào)，有時(shí)指響度，含義不是惟一的，例如：合唱時(shí)有人說“那么高的音我唱不上去”或“那么低的音我唱不出來”，這里的“高”、“低”指的是音調(diào)：“引吭高歌”、“低聲細(xì)語”里的“高”、“低”則指的是響度，物理學(xué)中聲音的“高”、“低”只能用來描述音調(diào)，而響度則只能用“大”、“小”來描述。

例4男低音歌手高聲歌唱時(shí)，由女高音歌手輕聲地伴唱，對(duì)二人聲音的描述正確的是( )。

A、男低音比女高音音調(diào)低。響度大

B、男低音比女高音音調(diào)低，響度小

C、男低音比女高音音調(diào)高，響度小

D，男低音比女高音音調(diào)高，響度大

解析男低音歌唱時(shí)，發(fā)出的聲音低沉渾厚，音調(diào)低，女高音歌唱時(shí)發(fā)出的聲音尖細(xì)高亢，音調(diào)高；男低音高聲歌唱時(shí)，聲音響亮，響度大，女高音輕聲伴唱，聲音弱，響度小。

答案 A

點(diǎn)撥男低音發(fā)出的聲音，音調(diào)低而響度大，二者并不矛盾，這是由于男低音歌手聲帶寬而厚，發(fā)聲時(shí)振動(dòng)得慢，但由于用力歌唱，聲帶的振幅大，與此類似的還有：牛的叫聲與蚊子的叫聲相比，前者的音調(diào)低而響度卻大。

三、聲音三要素的探究方法

1、探究音調(diào)與頻率的關(guān)系：改變聲源振動(dòng)的頻率可以改變音調(diào)的高低，例如：將鋼直尺緊壓在桌邊，撥動(dòng)露出部分使其發(fā)聲時(shí)，露出部分越長，振動(dòng)得越慢，音調(diào)越低；彈撥琴弦時(shí)，改變弦的粗細(xì)、長短或松緊，可以改變振動(dòng)的頻率，從而改變音調(diào)。

2、探究響度與振幅的關(guān)系：改變聲源振動(dòng)的振幅可以改變響度的大小，例如：將鋼直尺緊壓在桌邊，撥動(dòng)露出部分使其發(fā)聲時(shí)，用的力越大，鋼尺振幅越大，響度越大；敲擊音叉時(shí)，改變敲擊的力量大小，可以改變振幅，從而改變響度。

例5老師用同樣的力吹一根吸管，并將它不斷地剪短，他在研究聲音的( )。

A、響度與吸管長度的關(guān)系

B、音調(diào)與吸管材料的關(guān)系

C、音調(diào)與吸管長短的關(guān)系

D、音色與吸管長短的關(guān)系

解析 當(dāng)老師不斷剪短正在吹的吸管時(shí)，他改變的是吸管的長度，而吸管被吹發(fā)聲是由于吸管中的空氣柱振動(dòng)，當(dāng)空氣柱的長度變化時(shí)必然導(dǎo)致振動(dòng)頻率的變化，即引起音調(diào)的變化。

答案 C

點(diǎn)撥解決類似問題的方法是要看題目中改變的是發(fā)聲體的什么因素，一般來說，材料的長短、粗細(xì)和松緊影響頻率(音調(diào))；材料的種類影響音色；用力的大小影響振幅(響度)。

例6 如圖所示，琴師在使用二胡前會(huì)對(duì)二胡進(jìn)行調(diào)音，以下對(duì)調(diào)音時(shí)采用的做法的解釋正確的是( )。

A、旋轉(zhuǎn)琴軸，使弦拉得緊一些，是為了改變音色

B、旋轉(zhuǎn)琴軸，使弦拉得緊一些，是為了改變音調(diào)

C、將琴枕上移一些，是為了改變音色

D、換一根更細(xì)一些的弦，是為了改變響度

解析旋轉(zhuǎn)琴軸，使弦拉得緊一些，可以使弦的振動(dòng)加快，改變音調(diào)；琴枕上移，可以使弦變短，也是為了改變音調(diào)；換更細(xì)的弦，也是為了改變振動(dòng)頻率以改變音調(diào)。

答案 B

點(diǎn)撥琴師調(diào)音實(shí)際上是為了使琴發(fā)出的聲音音調(diào)能符合演奏時(shí)的要求，即為了校正音準(zhǔn)：而改變響度主要是靠調(diào)節(jié)演奏時(shí)用的力度大?。阂羯珓t主要取決于琴自身的材料質(zhì)地。

四、聲音三要素在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用

聲音除了可以傳遞能量外，還可以傳遞信息，人們可以通過區(qū)分聲音的音調(diào)、響度和音色來獲取一些有用的信息，在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用。

例7花匠在挑選花盆時(shí)，常常將新花盆拎起后輕輕敲擊它，根據(jù)敲擊聲來判斷花盆是否有裂縫，他主要是根據(jù)三個(gè)特征的( )。

A、響度 B、音調(diào)

C、音色 D、三個(gè)特征全都有

解析敲擊花盆時(shí)，完好的花盆和有裂縫的花盆發(fā)出的聲音不同，前者發(fā)出的聲音悅耳好聽，音色好；后者發(fā)出的聲音帶有破聲，音色差，所以花匠主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)從聲音的音色的好壞上來辨別的。

答案 C

點(diǎn)撥嚴(yán)格來說，完好的花盆和有裂縫的花盆在敲擊時(shí)發(fā)出的聲音，其三要素都是不同的，我們?cè)诜治鰰r(shí)一定要抓住其中的主要因素。

假如花盆都是完好的，我們想從一堆花盆里面挑出質(zhì)量好的花盆來，主要是依據(jù)音調(diào)，因?yàn)榛ㄅ璧漠a(chǎn)地、材料、厚薄等因素的不同會(huì)使其發(fā)出的聲音音調(diào)不同，在有多個(gè)花盆可以進(jìn)行互相比較時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的花匠是可以辨別出質(zhì)量優(yōu)劣的。

而本題中是要判斷一只花盆是否有裂縫，事先并沒有一個(gè)音調(diào)作為標(biāo)準(zhǔn)，所以主要是依據(jù)音色來加以區(qū)分的。

再如：醫(yī)生采用叩診的方法給病人檢查身體內(nèi)臟是否有積水時(shí)，則主要依據(jù)的是音調(diào)高低的不同，因?yàn)檫祿舨煌恼Ｈ松眢w時(shí)，發(fā)出聲音的音調(diào)相差不大，但是當(dāng)有積水時(shí)，聲音的音調(diào)卻會(huì)明顯改變。

想一想：挑選西瓜時(shí)是主要依據(jù)聲音的哪個(gè)特征呢?鐵路工人用錘子檢查火車車輪是否有故障時(shí)，又主要是依據(jù)聲音的什么特征呢?

在聲學(xué)中，聲音的三要素常與聲音的產(chǎn)生與傳播知識(shí)聯(lián)系起來，進(jìn)行綜合應(yīng)用，這類題目在考試中經(jīng)常出現(xiàn)。

例8我們生活在一個(gè)充滿聲音的世界中，關(guān)于聲音的下列說法正確的是( )。

A、聲音是由于物體的振動(dòng)產(chǎn)生的

B、聲音是一種波，它可以在真空中傳播

C、我們能夠辨別不同樂器發(fā)出的聲音，是因?yàn)樗鼈兊捻懚炔煌?/p>

D、我們常說聲音“震耳欲聾”，是指它的音調(diào)很高

解析 聲音在真空中是不能傳播的；辨別樂器所依據(jù)的是音色不同；“震耳欲聾”是指聲音的響度大。

答案 A

總之，聲音的三要素與我們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，如果同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中能注意多觀察和思考，相信你一定能有更多的收獲!