一、从一个有趣的问题开始
你有没有想过:我们说话的时候,声音是怎么传到别人耳朵里的?为什么用力敲鼓,鼓声又响又远,轻轻敲却几乎听不见?为什么在月球上,就算宇航员面对面大声喊,对方也听不到?
今天我们用厨房里就能找到的材料,做一个神奇的实验——让盐粒「跳舞」,亲眼看看声音的秘密。
二、实验材料
- 一个空碗(陶瓷碗或玻璃碗都可以)
- 一张保鲜膜
- 一根橡皮筋
- 一小勺食盐(或者白糖、碎纸屑)
- 一个大铁盘(或者锅盖、金属盆)
- 一把金属勺子
三、实验步骤
第一步,把保鲜膜紧紧蒙在碗口上,像给碗蒙上一层「鼓皮」,然后用橡皮筋把保鲜膜边缘勒紧,让膜面绷得平平的、紧紧的。
第二步,在保鲜膜表面均匀撒上一层薄薄的盐粒,盐粒要撒得散一些,不要堆成小山。
第三步,把大铁盘(或锅盖)拿到碗的旁边,不要碰到碗。用金属勺子用力敲击铁盘,注意观察保鲜膜上的盐粒。
第四步,换一种方式试一试:把嘴巴凑近碗边,对着保鲜膜大声喊「啊——」,再换成轻轻说,看看盐粒有什么不同反应。
四、观察到的现象
当你敲击铁盘时,神奇的事情发生了:保鲜膜上的盐粒竟然「跳起舞」来,一粒粒在膜面上蹦蹦跳跳、上下窜动。你喊得越响,盐粒跳得越高、越欢快;喊得越轻,盐粒只是微微颤动。
更神奇的是,你的嘴巴根本没有碰到碗和保鲜膜,盐粒却好像被什么看不见的力量推动着,这说明声音确实在空气中传播,并且带来了能量。
五、知识点讲解:声音是怎么产生的?
1. 声音由振动产生
一切正在发声的物体都在振动,振动停止,发声也停止。我们把正在发声的物体叫做声源。
敲击铁盘时,铁盘在快速振动,这种振动通过空气传出去。空气分子一个推一个,像多米诺骨牌一样把振动传到了保鲜膜上,保鲜膜也跟着振动起来,于是上面的盐粒就被「震」得跳了起来。
你说话时,是喉咙里的声带在振动;蜜蜂嗡嗡叫,是翅膀快速振动;蚊子飞过耳边,也是翅膀每秒振动几百次发出的声音。
2. 声音的传播需要介质
声音的传播需要介质,介质可以是气体(空气)、液体(水)或固体(木头、钢铁、墙壁)。真空中没有介质,声音无法传播,所以月球上宇航员即使面对面大喊,对方也听不见,必须靠无线电设备通话。
有趣的是,固体传声比空气又快又清楚:把耳朵贴在铁轨上,可以提前听到远处火车开来的声音;潜水员在水下能听到很远的船声,都是因为固体和液体传声效果好。
3. 声音传播的速度
声音在不同介质中传播速度不同。在15摄氏度的空气中,声音每秒约传播340米;在水中约1500米每秒;在钢铁中约5200米每秒。所以我们看到闪电后,总是过一会儿才听到雷声——因为光跑得比声音快得多,光速约每秒30万千米。
4. 响度与音调
响度指声音的强弱,由声源振动的幅度(振幅)决定。敲得越用力,铁盘振动幅度越大,声音越响,盐粒跳得越高。
音调指声音的高低,由振动的快慢(频率)决定。振动越快,音调越高。女生的声带又短又紧,振动快,音调高;男生的声带长而松,振动慢,音调低。
六、生活中的应用案例
- 耳朵听声:声音传入耳道,引起鼓膜振动,再经听小骨传到内耳,我们才能听到声音。鼓膜就是一层像保鲜膜一样的薄膜。
- B超检查:医生用超声波(频率很高的声音)扫描身体,声波碰到内脏会反弹回来,机器根据回声画出图像,用来检查宝宝或内脏的情况。
- 蝙蝠与回声定位:蝙蝠发出超声波,用耳朵接收回声,就能在黑夜里准确避开障碍、捕捉飞虫。声呐就是利用同样的原理探测海底和鱼群。
- 地震波:地震时产生的振动以波的形式传遍大地,科学家通过监测地震波来测定震中的位置。
- 古筝、二胡等乐器:拨动琴弦使弦振动发声,琴弦振动又带动琴箱里的空气振动,让声音更响亮、更好听。
七、想一想、练一练
- 用手轻轻摸着自己喉咙说话,你感觉到什么?这说明声音是怎么产生的?
- 为什么用力敲鼓比轻轻敲鼓声音更响?这和盐粒跳舞的高低有什么关系?
- 在月球上,宇航员为什么不能直接面对面说话?
- 把耳朵贴在桌面一端,让同学在另一端轻轻挠桌面,你听到的声音和空气中听到的有什么不同?
- 雷雨天,为什么总是先看到闪电、后听到雷声?
参考答案:1. 摸到喉咙在振动,说明声音由振动产生;2. 用力敲振幅大、响度大,推动保鲜膜振动的能量强,盐粒跳得高;3. 月球是真空,没有空气传声;4. 桌面(固体)传声又快又清楚;5. 光速远大于声速,闪电先到,雷声后到。
八、小贴士
做完实验,把碗上的保鲜膜和盐粒收拾干净。想一想:如果换用更薄的膜、更大的声音,盐粒会不会跳得更高?你可以继续试一试,把声音的奥秘探索到底!