示意图
实验步骤:
(1) 把小车放在斜面顶端,金属片放在斜面底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程s1。
(2) 释放小车开始计时,小车撞击金属片的同时停止计时,测量小车从斜面顶端滑下到底端的时间t1。
(3) 根据测得的s1和t1,利用速度公式,算出小车通过斜面全过程的平均速度v1。
(4) 将金属片移到斜面中间位置,测出小车到金属片的距离s2。
(5) 测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段s2所用的时间t2,算出小车通过上半段路程的平均速度v2。
(6) 记录实验数据。
实验中要注意的事项:
(1) 小车运动距离为车头到车头的距离。
(2) 小车从斜面顶端要从静止释放。
(3) 测量过程中不要改变斜面的坡度。
(4) 斜面的坡度不能太小也不能太大,斜面的坡度过小,小车达不到底部;斜面的坡度过大,记录时间不准确,导致实验误差大。
(5) 实验中容易出现误差的环节:时间记录与小车开始下滑可能不同步会存在误差;小车撞击金属片时,停止计时可能会存在误差。
扩展性实验:用传感器研究物体的运动
通过位置传感器B、装有回声挡板的小车,和计算机连接后,可以直观显示小车在斜面上的运动速度变化。
超声波测距仪原理:
发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时。超声波传播时碰到障碍物会被反射,接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间,仪器自动计算出发射点与障碍物之间的距离。
如果障碍物是运动的物体,超声波测量仪可以根据算出的障碍物移动的距离,再根据两次自动发射超声波的时间,算出物体移动的速度。
第二章 声现象
第1节 声音的产生与传播
声音是由物体的振动产生的。振动停止,发声随即停止,但声音并不一定消失。
声音以波的形式传播着,我们把它叫做声波。
声音的传播需要物质,物理学中把这样的物质叫做介质;传声的介质既可以是气体、固体,也可以是液体;真空不能传声。
声速的大小跟介质的种类有关,还跟介质的温度有关。15℃时空气中的声速是340 m/s。
声音在不同介质中传播的速度不同,正常情况下,固体中传声的速度快于液体,而液体中传声的速度快于气体。
回声:声音遇到障碍物被反射形成的一种现象。
物体振动可以发出超声波或次声波,人耳是听不到的。
第2节 声音的特性
音调:
物理学中用每秒内振动的次数——频率来描述物体振动的快慢。频率决定声音的音调,频率高则音调高,频率低则音调低。频率的单位为赫兹(hertz),简称赫,符号为Hz。
通过示波器屏幕上的波形,我们可以清楚地看到,高音调的波形更密集一些,声音的频率高;低音调的波形更稀疏一些,声音的频率低。
大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz。高于20000Hz的声叫做超声波;低于20Hz的声叫做次声波。
响度:
物理学中,声音的强弱叫做响度。
物理学中用振幅来描述物体振动的幅度。物体的振幅越大,产生声音的响度越大。
人听到声音是否响亮,除跟发声体发声时的响度有关外,还跟人距离发声体的远近有关系。
音色:
不同的物体发出的声音,即便音调和响度相同,我们还是能够分辨出它们的不同。这表明在声音的特性中还有一个特性是十分重要的,它就是音色。音色是由发声体的材料和结构所决定的。音调和响度相同,但是波的形状不同,音色不同。
打击乐器:鼓、锣等乐器受到打击时发生振动,产生声音。以鼓为例,鼓皮绷得越紧,振动得越快,音调就越高。击鼓的力量越大,鼓皮的振动幅度就越大,声音就越响亮。
弦乐器:二胡、小提琴和钢琴通过弦的振动发声。长而粗的弦发声的音调低,短而细的弦发声的音调高。绷紧的弦发声的音调高,不紧的弦发声的音调低。弦的振动幅度越大,声音就越响。弦乐器通常有一个木制的共鸣箱来使声音更洪亮。
管乐器:长笛、箫等乐器,包含一段空气柱,吹奏时空气柱振动发声。抬起不同的手指,就会改变空气柱的长度,从而改变音调。长的空气柱产生低音,短的空气柱产生高音。
第3节 声的利用
声能传递信息:
医生用听诊器听病人的心、肺工作状况;
蝙蝠靠超声波在夜间活动、觅食;
火车进站后,车检员用小铁锤敲击车箱底部的 车轮和支撑弹簧便可知道螺丝是否松动、破裂;
军事上用声呐探知水中的潜水艇;
B超检查身体的器官;
渔民利用声呐探知海底和捕鱼;
在海里航行的轮船用声呐探测前方冰山的距离;
地震、火山喷发、台风等,都伴有次声波产生,利用这种次声波可以报警;
狗听次声波报警等;
选西瓜;选泡菜坛;选瓷器;
工人从运转的机器声音可以判断运转是否正常;
冬天,地下的自来水管爆裂,检测工人常用木棒或金属棒“听漏”,确定位置;
工业超声波探伤仪。
声能传递能量:
超声波清洗眼镜;
超声波去牙石;
超声波除结石;
利用超声波将液体雾化。
将正在发声的扬声器逐渐靠近燃烧的蜡烛,烛焰随着音乐而左右摇摆。
第4节 噪声的危害和控制
噪声是发声体做无规则振动时发出的声音。
噪声强弱的等级:
人们以分贝(符号是dB)为单位来表示声音强弱的等级。
0dB是人刚能听到的最微弱的声音;
30—40dB是较为理想的安静环境;
70dB会干扰谈话,影响工作效率;
长期生活在90dB以上的噪声环境中,听力会受到严重影响并产生神经衰弱、头疼、高血压等疾病;
如果突然暴露在高达150dB的噪声环境中,鼓膜会破裂出血,双耳完全失去听力。
为了保护听力,声音不能超过90dB;为了保证工作和学习,声音不能超过70dB;为了保证休息和睡眠,声音不能超过50dB。
噪声的具体危害:
心理效应:使人烦躁、精力不集中,妨碍睡眠和休息,妨碍睡眠和休息,影响工作效率。
生理效应:头痛、消化不良、视觉模糊、耳聋等,严重的甚至神志不清、休克或死亡。
物理效应:高强度噪声能够损坏建筑物等。
控制噪声:
防止噪声产生;
阻断噪声的传播;
防止噪声进入耳朵。