声音的传播教案

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1、 从枫桥夜泊谈声音的传播 李平华 【教学目标】： 1、扩大学生的知识面，开阔视野 2、培养学生协作精神、培养学生的发散思维 3、培养学生解决较难问题的能力 【教学重点】：通过文学诗词提出开放性有趣的话题，进行讨论和解答，培养他们的发散思维和解决问题的能力。 【教学难点】：综合运用声学知识的能力 【课时】：1课时【教学过程】： 投影月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。 这是唐朝诗人张继写的诗枫桥夜泊。张继是天宝十二年（公元753年）的进士，他作的诗传世的不多，在诗坛上也不算第一流的大家，但他的这首诗却入选在历朝历代的唐诗选中，成为脍炙人口的绝唱。当代著名歌手毛宁将此诗

2、演绎成了一首歌曲涛声依旧，深受人们的欢迎，相信同学们都会唱这首歌曲，播放歌曲涛声依旧。与此同时，人们还找出在唐诗中谈到半夜钟声的诗，张继之外，还大有人在。如比张继早的张说，就在山夜闻钟诗中有：“夜卧闻夜钟，夜静山更响。”在于鹄的送宫人入道归山诗中有：“定知别后宫中伴，应听维山半夜钟。”白居易有：“新秋松影下，半夜钟声后。”温庭筠有：“悠然旅思频回首，无复松山半夜钟。”陈羽有：“隔水悠扬午夜钟。” 读着这许多诗句，我们可以想象，那悠扬的夜半钟声，可以从山上传到客船，可以隔河传到彼岸。更进一层，在皇甫冉的诗句里有：“秋水临水月，夜半隔山钟。”这使我们可以想象那悠扬的钟声甚至可以隔着一座山传过来。在

3、唐诗中很少有人写白昼、正午的钟声、笛声、琴声。这绝不是单纯为了追求优美的词句而“递相沿袭”。宋代人说“恐必有说耳”，意思是说：这么多人写半夜钟声，怕自有它的道理。从张继的“枫桥夜泊”到现在已有1200多年了，在这段漫长岁月中，科学的发展证实张继等人的写法非常符合科学道理。在这许多诗句中，概括了一个科学事实：夜间的声音传得远。 新课教学：（出示课题：从枫桥夜泊谈声音的传播）。夜间声音为什么会传得远呢？一种说法是：夜深人静了，背景噪音小了，人更易于分辨远处传来的声音。这当然是一个因素，但它不是最主要的原因，这得从声音是怎样地传播说起。首先，声音是声源的振动扰动了空气，扰动以波的形式往出传。设想声源

4、是地面上空的一个点，空气中的波是以它的密度不同往外传递，如果空气中各点的声速是相同的，由这个点传出的声波的波前是一个球面，声音传播的方向认为是和波前垂直的方向即半径的方向。现在设声音在大气中不同高度传播速度不同，这时波前就不再保持球面，而发生畸变；相应的，声音传播方向也不再是球半径的方向，而是拐了弯，这种声音传播道路拐弯的现象，也称为声折射现象。白天同夜间，声音传播远近不同，就是由这个折射现象产生的。其次，在地面附近空气中，声速c（ms）和温度t（）的关系，可近似表为 c（331。450。61t）m/s，就是说在地面上温度每升高一度，声速增加约0。61米秒。我们人类活动在贴近地面的大气里，在高

5、度20千米以下，大气的温度变化十分复杂。白天，由于地面接受太阳辐射温度升高，靠近地面大气层比稍高的气层温度高，也就是说近地声速大于高空。这时声音传播路径折向高空，在适当的地方还可以形成声静区，即对远处发出的什么声音都听不见（图1（a）。这时，由于声传播路径折射向高空，如果坐在气球上便会听到格外清晰的气球下面地面的发声，坐在气球里的张继也许会来上一句“正午钟声到气球”。在夜间，靠近地面空气逐渐冷下来了，上空的气温相对高，结果高空声速比地面大，因而声音会向地面折射（图1（b）。这就是夜间声音相对远的道理。在寒冷的天气，尤其在结了冰的湖面或未结冰的水面上，即使在白天，由于地面温度低，声音向地面折射的

6、效果也十分明显。现在，住在闹市区的人大概都有这样的体验，对马路车辆行驶造成的讨厌的噪声，白天除了临街的楼房外，大多感受不到，而到深夜，即使只有一辆车驶过，也会搅得你睡不好觉，甚至隔几座楼还可以听到，可以说是“夜半噪声扰眠床”吧，它和“夜半钟声到客船”是同样的道理。关于声的折射现象，到了19世纪，欧洲学者才定量地研究了温度梯度与声折射效应的关系。后来，人们逐渐认识到，要了解大气中声折射的复杂现象，就得要有一张声速沿高度变化的图。即声速作为距地面高度的函数关系。据现在人们的实测和理论计算，这个函数关系简略地可表为图2。从图2我们可以解释许多大气中声音传播的有趣现象。我们看到从B点到地面数千米内，白

7、天到晚上速度梯度相反。它可以解释地面声音晚上比白天传得远的原因，已如前面所说。我们还看到，这条曲线拐了几个弯。注意声速局部极小处C点，在这个高程上发声，任何方向的声音都会折射弯向水平。因为从C点往上看，它的梯度正好和夜间地面上声速梯度一样，从C往下看，也是远离C的高度声速变大，所以无论怎样，声音都会弯向过C的水平线。就是说，这个高程，声音传得特别远，称为声道。而具有声速极大值的D点，则相反，当声音传播接近它时，有一部分会折射返回声波来的那一侧，犹如波的反射。夏天打雷，总是在闪电之后。闪电只是一瞬间的事，也许不到千分之一秒。可是一次闪电之后，往往雷声隆隆不绝，要持续好一段时间。这原因就是由于沿高

8、度声音反射，有时来回若干次，就像在山谷中喊一嗓子听到的不断回声。事实上，夏天雷雨前，声速分布比图2要复杂得多。这时由于近地的风、云，声速分布不仅沿高度变化，沿水平也变化，会造成极复杂的声折射现象。在第一次世界大战时，发现了一个奇怪现象。一门不断发射的大炮，当有人驱车从数百千米外的远方驶向它时，起初听到炮声隆隆，但驶得更近时，在一段路上却听不到炮声。原因是，起初听到的炮声是大气反射的波，更近些是静区，再靠近又听到从大炮直接传来的声波。风对声音的传播是有影响的，声音的速度在顺风和逆风时不同。顺风时，是静止空气中声速c加上风速，而逆风时要减去风速。但是风速沿不同高度的分布是增加的，而且近似地按指数增

9、加。高空风速大，贴近地面小，于是逆风时，高空声速小于地面声速；顺风时高空声速大于地面声速，这样，在刮风时，顺风时声音的折射犹如夜间，而逆风声音折射犹如白天。这就是为什么在刮风时听人讲话，站在下风处听得格外清楚，也就是荀子在劝学中所说的：“顺风而呼，声非加疾也，而闻者彰”的道理。 【课堂小结】 “夜半钟声到客船”是1200多年前的诗句，诗句概括的科学事实不断为后来的科学发展所证实。人类对自然的认识逐渐进步着，我们沐浴在科学发展的薰风化日之中。当我们反复吟诵这优美的诗句时，又怎能不叹服这诗句的语言美和科学美的完整结合。千年来日益发展的科学技术，不正是对这诗句作更为精细详尽的注解吗？ 【作业布置】：1、课下搜集阅读古今中外描写声音的名段佳句，并相互交流。 2、课下搜集阅读古今中外与物理现象和原理有关的文学作品，并把这些内容相互交流，共同体验身边的物理。