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1、义 务 教 育 教 科 书物 理WULI八年级上册致同学同学们，从现在开始，这本书将成为你们的好朋友。本书是按照教育部2011年修订的 义务教育物理课程标准编写的，它倡导探究式的学习，强调科学与实际、科学与社会的联系。因此，我们又给这本书取了一个名字：探索物理为了便于同学们对物理知识海洋的探索，探索物理设计了以下栏目。实 验 同学们自己动手、动脑，探究、学习物理知识，体会科学研究的方法。演 小 由教师通过实验展示物理现象、探究物理规律等。想 想 做 做 以动手为主的学习活动。通过简单易做的小活动，你可以体会生活中各种现象蕴含的物理道理。想想议议 以思考、讨论为主的学习活动。在对问题进行讨论时，
2、既要勇于发表自己的观点，又要倾听其他同学的看法。科学世界 扩展性内容，介绍物理知识在更广泛领域的应用，扩大同学们的视野。STS STS是Science-Technology-Society（科学技术社会）的简称，介绍和探讨科学、技术与社会之间相互关联的问题。这部分也是扩展性内容。扩 展 性 实 验 主要展现以传感器、电脑等仪器自动记录和处理数据的实验，供有条件的学校选做。动手动脑学物理 课内或课后的学习活动，包括问题讨论、练习、实验、社会实践以及小论文写作等。学到了什么这一章所学主要内容的梳理、总结，供同学们自己总结时参考。设置这些栏目的目的，是希望同学们在参观、认识物理世界这个广阔、绚丽的科
3、学殿堂时，学到科学知识，体验、领悟科学的方法，逐步树立科学的价值观。祝同学们在新的学期里取得更大的成绩。目录致同学科学之旅第一章机械运动第1节长度和时间的测量第2节运动的描述第3节运动的快慢第4节测量平均速度12910161923第二章声现象第1节声音的产生与传播第2节声音的特性第3节声的利用第4节噪声的危害和控制2627323842第三章物态变化第1节 温 度第2节熔化和凝固第3节汽化和液化第4节升华和凝华4647535864口录1第 四 章 光 现 象68第1节光的直线传播69第2节光的反射73第3节平面镜成像77第4节光的折射81第5节光的色散85第 五 章 透 镜 及 其 应 用 89
4、第1节 透 镜 90第2节生活中的透镜 94第3节凸透镜成像的规律 97第4节眼睛和眼镜 100第5节显微镜和望远镜 103第 六 章 质 量 与 密 度 1。7第1节 质 量 108第2节 密 度 113第3节测量物质的密度 117第4节密度与社会生活 1202 目录科学之旅沙滩上，和煦的阳光下，一个孩子在无忧无虑地玩耍。他时而凝望大海，时而低下头去在沙滩上捡着什么。忽然他向旁边跑去，拾起了一块光滑的卵石；忽然他又向另一处跑去，捡起了-枚漂亮的贝壳孩子在沙滩上跳着、跑着，会儿为发现了美丽的贝壳而欣喜若狂，会儿又为拾到的石子不那么奇特而懊恼、沮丧。沙滩上留下了孩子一串串的脚印。孩子捧着五颜六色
5、的卵石和漂亮的贝壳，向远处的大海望去，心里在想，这波涛汹涌的大海里蕴藏着怎样一个世界呢？也许海底的石子更漂亮，也许.是呀，大海究竟是怎样个世界？这需要我们去发现。物理学是个知识的海洋，它更需要我们去探索。在对知识海洋的探索中，我们不是正像上面的孩子样吗？我们发现了漂亮的卵石和贝壳，并且为此而欢欣鼓舞，我们更渴望探知波涛汹涌的大海！让我们扬起理想的风帆，乘 上 探索物理这叶小舟,开始我们既充满乐趣又不乏艰辛的科学之旅吧！有趣有用的物理物 理 学(physics)是一门十分有趣的科学，它研究声、光、热、力、电等形形色色的物理现象。让我们先观察儿个有趣的实验，感 受 下其中的奥妙。Q演示水沸腾后把烧
6、瓶从火焰上拿开，水会停止沸腾。迅速塞上瓶塞，把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水，如 图1。图1停止沸腌的水,浇上冷水后会怎样？图2小 人为什么会随着音乐起舞？用硬纸片把一个音箱糊起来，做成一个“舞台”，台上的小人在音乐声中f翩翩起舞，如 图2。KT二二二二-上面的演示有趣吗？让我们亲自做儿个有趣的小实验吧。想想做做1.如 图3,用放大镜看自己的指纹，再用放大镜看窗外的物体。图3透过放大镜看，物体总是放大的吗？科学之旅 32.如 图 4,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球。然后从漏斗口向下用力吹气，并将手指移开。乒乓球会下落吗？图4乒乓球会下落吗二y这些现象不仅有趣，而且都包含一定的科学道理。随
7、着学习的深入，我们会逐渐弄清其中的奥秘。物理学不仅有趣而且非常有用。例如，我们的生活越来越离不开“电”，从电灯和琳琅满目的家用电器到电子计算机都要用电。又比如，300多年前，英国物理学家牛顿(I.Newton,16431727)在实验时发现，白光可以分解成不同颜色的光。没有这一发现，我们就无法解释天空为什么是蓝色的、落日为什么是红色的、彩虹是怎样形成的，也不可能制出彩色电视机。牛顿常对人们习以为常的现象进行不懈的思考和探究，并由此发现了万有引力定律。牛顿猜想：地球吸引月球使它不能逃离的力，跟吸引物体使它落向地面的力，也许是同一种力？图6上面的猜想促使牛顿发现了万有引力定律，这样才有了今天的通信
8、卫星。4 物 理 八 年 级IJW物理学在现实生活中的应用不胜枚举。汽车、火车、飞机，电灯、电话、电视，X光检查、CT检查、核磁共振检查物理学与人们的生活息息相关。怎样学习物理善于观察，乐于动手。物理学是一门以观察、实验为基础的科学，人们的许多物理知识是通过观察和实验，经过认真的思索而总结出来的。观察，必须是有目的的，不然，很多常见的现象你都会“视而不见要学好物理，不仅要善于观察，还要乐于动手，多做实验。图7冰棍“冒”出的“白气”向上飘还是向下飘？为什么？图8架空的高压输电线是裸露的，为什么小鸟却能若无其事地停在电线上呢？图1 0通上电的线圈放在磁场中会转起来，为什么？图9用开水把杯子烫热，立
9、即扣在气球上,气球能把杯子 吸 住。这说明了什么？科学之旅 5勤于思考，重在理解。观察、实验、看书、听课，都要多动脑子，勤于思考。要养成爱问 为什么 的习惯，用疑问的眼光看待各种现象，探究我们不知道的自然现象和规律。对于所学科学知识不应满足于背诵条文，要力求理解，注意它们是根据哪些实验或事实，经过怎样的分析和思考得来的，它们和其他知识有什么联系，对我们有什么用处。联系实际，联系社会。物理知识是从实际中来的，又要应用到实际中去，读过前面的课文，做过前面的实验，你大概对物理知识在社会生活中的广泛应用已经有了些体会，随着学习的深入你会有更多的体会。另外，我们也应该注意，不恰当地使用科技成果，会给我们
10、的生活带来麻烦。例如，长时间用耳机听音乐、长时间打游戏，会对人的耳朵、眼睛造成伤害。在今后物理课的学习中，要注意从不同的层面去思考科学技术与社会的关系。没有物理学就不会有今天的科技发展，没有物理学就不会有当今的社会发展。图1 1绿色节能的太阳能建筑一现代社会对能源的需求越来越多，而煤炭和石油等不可再生能源越用越少。太阳能可以说取之不尽，而且是清洁能源。太阳能建筑综合运用了太阳能热水供应、采暖、制冷、光伏发电等技术，实现了太阳能与建筑的完美结合。厂 靠 科 学 技术社会伽利略对摆动的研究意大利科学家伽利略(15641642)是物理学的伟大先驱。他在比萨大学读书时对摆动规律的研究，是他第一个重要的
11、科学发现。据说，某个星期天，伽利略在比萨大教堂参加活动，教堂穹顶上的吊灯因风吹过不停地摆动。伽利略被摆动的节奏吸引住了。他发现，尽管吊灯的摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等。伽利略决定仔细地观察。他知道脉搏的跳动是有规律的，于是便按着脉注视着灯的摆动，发现每往返摆动一次的时间的确相同。这使他又冒出一个疑问：假如吊灯受到强风吹动，摆得高了一些，以后每次摆动、的时间还是样的吗？回到宿舍后，他用铁块制 成 个摆，把铁块拉到不同高度，用脉搏细心 图12 年轻的伽利略在想什么？地测定摆动所用的时间。结果表明，每次摆动的时间仍然相同。尽管用脉搏测量时间并不精确，但已经可以证明他最初的想法是正确的
12、，即“不论摆动的幅度大些还是小些，完成一次摆动的时间是一样的”。这在物理学中叫做“摆的等时性”。各种机械摆钟都是根据这个原理制作的。后来，伽利略又把不同质量的铁块系在绳端作摆锤进行实验。他发现，只要用同一条摆绳，摆动一次的时间并不受摆锤质量的影响。随后伽利略又想，如果将绳缩短，会不会摆动得快些？于是他用相同的摆锤，用不同的绳长做实验，结果证明他的推测是对的。他当时得出了结论：“摆绳越长，往复摆动一次的时间(称为周期)就越长。”人们对摆动的研究是逐步深入的。伽利略逝世30多年后，荷兰物理学家惠更斯找到了摆的周期与摆长间的数学关系。直到牛顿发现了万有引力定律，才对摆动的规律做出了圆满的解释。摆的等
13、时性研究，使人们对钟表的计时研究得到了发展，方便了人们的生活。科学之旅 7阅读了以上材料后，讨论下面几个问题。1.伽利略怎样观察吊灯的摆动，并发现了值得注意的现象？2.伽利略在观察中提出了什么疑问？对于这些疑问做出了什么猜想？3.伽利略是怎样设法证实自己的猜想的？4.伽利略对摆动规律的探究经历了怎样的历程？这说明了什么？图1 3伽利略开创了以实验为基础并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被后人誉为“近代科学之父学习物理，要仔细观察周围的世界，从中发现问题，提出假设，甚至是异想天开的猜想；要善于动手，只有实践，才能证明猜想或假设是否正确，也才能最终发现事物发展变化的规律。一代又一代的物理
14、学家，为追寻科学问题的答案锲而不舍。直到今天，人们仍在探究新的未知世界。什么是科学之旅？科学之旅就是人类永无止境的探究历程。伟大的物理学先驱牛顿，有一段名言值得我们回味：我不知道世界会怎样看待我，然而我认为自己不过像在海滩上玩耍的男孩，不时地寻找比较光滑的卵石或比较漂亮的贝壳，以此为乐，而我面前，则是一片尚待发现的真理的大海。8 物理八年级上册第一章机械运动我们生活在一个运动的世界中，白云在空中飘荡、小河在静静地流淌、鸟儿在蓝天上翱翔而人与鸟“比翼齐飞”，令人惊奇和感动。地面上的观众看滑翔者和鸟都飞得很快，滑翔者看鸟也飞得这样快吗？我们怎样来描述物体的运动、如何测定物体的运动速度？让我们从简单
15、的运动开始，共同认识这个运动的世界吧！9第1节长度和时间的测量生活中我们常通过眼睛直接判断物体的大小、长短。上面左图中的帽檐直 径 与 帽 子 高 度C O哪个较长？右图中，中心的两个圆哪个面积较大？先看看，再用尺量。我们的视觉总是可靠的吗？在生活、生产和科学研究中，经常要比较距离的远近、时间的长短、温度的高低人们常常用自己的眼睛、耳朵、鼻子等感觉器官去感知外界的情况。但是，仅凭感觉去判断，不一定正确，更谈不上准确。为了正确地认识周围的世界，准确把握事物的特点，人们发明了许多仪器和工具。这些仪器和工具帮助我们进行准确的测量。尺、钟表、温度计等，都是我们熟悉的测量仪器或工具。长度的单位测量任何物
16、理量都必须首先规定它的单位。长度的基本单位是我们在小学已经学过的米（metre）。物理量的单位都有国际通用的符号，国际单位制中，米的符号是m o成年人走两步的距离大约是1.5 m,课桌的高度大约是0.75 m010 物 理 A年级上册比米大的单位有千米（km）,比米小的单位有分米（dm）、厘 米（cm）、毫 米（mm）、微 米（am）、纳 米（nm）等。它们同米的关系是1 km=1 000 m=10s m1 dm=0.1 m=10-i m1 cm=0.01 m=10-2 m1 mm=0.001 m=10m1 o=m=0.000 001 m=KTfh1 nm=0.000 000 001 m=10
17、-9 m小资料1983年 国 际 计 量 大会做出规定：光在真空中1299 792 458内所经路程的长度定义为1m。长度的测量为了准确测量长度，人们设计、制造出了各种测量长度的工具。我们可以根据对测量结果的要求选择不同的测量工具。图1.1-1是一些常用的测量长度的工具。仔细观察你自己的刻度尺，回答下面的问题。iiii|in i|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|岬 岬 叫 叫 叫 呼 叩 叩,叫呼q i 叩ii|叫 叫 II 甲 邮 中1cm 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B 14 15in iliiiiliiiil
18、iiii IIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIII ilim lii 刻度尺卷尺三角尺常用的长度测量工具1.它的零刻度线在哪里？2.它的量程，也就是它的测量范围是多少？3.它的分度值（相邻两刻度线之间的长度，它决定测量的精确程度）是多少？如果需要对物体进行更精确的测量，就要选用精确度比较高的测量工具进行测量，如游标卡尺、螺旋测微器等（图1.1-2）o0使用任何一种测量工具时，都
19、要首先了解它的量程和分度值。f L h k-L：11图 1.1-2比较精确的长度测量工具Q实验用刻度尺测量长度1.练习使用刻度尺测量铅笔（或其他物体）的长度，说说如何正确地使用刻度尺。刻度尺的使用看似简单，但是一些基本的使用规则却是非常重要的。通过练习使用刻度尺可以发现，正确地使用刻度尺要注意以下儿点。（1）正确放置刻度尺：零刻度线对准被测物体的一端，有刻度线的一边要紧靠被测物体且与被测长度保持平行（图L1-3甲），不能歪斜（图1.1-3乙）。甲图 1.1-3（2）读数时，视线要正对刻度线；要注意区分 7 4大格及小格的数目，如 图1.1-4所示。（3）记录时，不但要记录数值，还必须注明测 量
20、单位。没有单位的记录是毫无意义的。2.使用刻度尺测量长度:测量作业本和物理课本的长度和宽度，将测量12 物理八年级上册小资料一些长度和距离链球菌半径人头发直径一张纸厚度我国铁道标准轨距(3-5)X10-7 m约 7 x 1 0 m约 1 Oy m1.4 35 m珠穆朗玛峰海拔高度地球半径太阳半径银河系半径8 8 4 4.4 3 m6.4 x 1。6 m7x1 0 x m7.6 x 1 0 2()m想想议议生活中，我们常常采用一些粗略的方法来测量长度。人体的哪些部位可以作为 尺”，用来估测长度？比一比，看看谁知道的最多。用这些 尺 来估测某个物体的长度（如教室的宽度）。J时间的测量像长度一样，时
21、间也是我们经常要测量的量。测量时间也要先规定它的单位，很久以前人类就以地球自转一周的时间作为时间单位，称做一天（日）。在国际单位制中，时间的基本单位是秒（s ec o nd）,符号是s。时间单 位 还 有 小 时（h）、分（mi n）等,它们之间的关系是1 h=6 0 mi n1 mi n=6 0 s小资料在1 9 6 7年的国际计量大会上确定，钠1 3 3原子振动9 1 9 2 6 3 1 7 7 0次所需的时间定义为1 S o的原子钟的精确度非常高，大约每百万年只有1 s的误差。第 章 机 械 运 动 13在古代，人们用日屠（图 1.1-5）、沙漏等计时仪器来测量时间。你还知道有哪些测量时
22、间的方法？在现代生活中，我们通常使用钟、表（图 1.1-6）来测量时间；在运动场和实验室，经常用停表（图 1.1-7）来测量时间。随着科学技术的发展，人们还制造出了更精确的计时仪器，如艳原子钟。图1.1-5图1.1-6图1.1-7Q实验用停表测量时间1.练习使用停表。按动停表上的按钮，观察指针（或数字）的变化，了解停表的使用方法。2.用停表测量你脉搏跳动10次所用的时间是 s,1 min内你的脉搏跳动的次数是 次。误差在测量长度、时间以及其他物理量时，受所用仪器和测量方法的限制，测量值与真实值之间总会有差别，这就是误差。我们不能消除误差，但应尽量减小误差。多次测量求平均值，选用精密的测量工具，
23、改进测量方法，都可以减小误差，但不能消除误差。误差不是错误。测量错误是由于不遵守仪器的使用规则、读数时粗心造成的，是不该发生的，是能够避免的。14 物理八年级上册国际单位制测量实际上是一个比较过程，就是将一个待测的量与一个公认的测量标准进行比较。测量某个物理量时用来进行比较的标准量叫做单位（unit）。长期以来，世界上不同地区（甚至同一地区的不同年代）选定的测量标准各不相同。例如，测量长度时.，我国过去采用的单位是“尺”（古代的“尺”与现代的“尺”也不一样），一 些欧洲、美洲国家采用的单位是“英尺”。这样，同一物体的长度用不同的单位来表示，国际交流就会很不方便。人们逐渐认识到，确定测量标准时，
24、应当选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物为标准。鉴于这种认识，国际计量组织制定了一套国际统一的单位，叫国际单位制（International System of Units 简称SI）,推荐各国使用。目前世界上大多数国家和地区已经采用国际单位制，我国的法定计量单位也是以国际单位制为基础的。在国际单位制中，长度的单位是米，时间的单位是秒。国际单位制还规定了其他物理量的单位，我们将在以后陆续学习。I 动手动脑学物理1.同学之间交流：怎样才能更精确地测量硬币的直径、硬币的周 一一长、一页纸的厚度、铜丝的直径？你能想出多少种测量硬币周长的方 法？2.你知道吗？人的身体中藏有很多“尺”，比如在通
25、常情况下，人站立时身高大约是脚长的7倍。请你根据这一常识，设计一个方案，估测你的身高约为多少。3.一天等于多少秒？4.在一条长绳的一端系一个小铁块就做成了一 个 摆（图1.1-8）要 3测出它摆动一个来回所用的时间（周期），怎样能测得更准确？你能做一个 周 期 为1 s的 撰 吗？图L1-8 P Q-6，e 0 300 m 600 m 900 m 1 200 m甲0 10 s 20 s 30 s 40 s0 200 m 450 m 750 m 1 200 m乙图1.33y图 1.3-3甲中的小汽车做直线运动时，在相同的时间内通过的路程相等，它的速度是不变的。我们把物体沿着直线且速度不变的运动，
26、叫做匀速直线运动(unifbrm rectilinearmotion)0匀速直线运动是最简单的机械运动，它是研究其他复杂运动的基础。图1.3-4平直轨道上平稳行驶的列车有时可认为在做匀速直线运动物体做直线运动时，其速度的大小常常是变化的，即在相等的时间内通过的路程不相等，如 图 L3-3乙中汽车的运动，这种运动叫做变速直线运动。变速运动比匀速运动复杂，如果只做粗略研究，也可以用。=旬来描述运动的快慢，这样算出来的速度叫做平均速度。日常所说的速度，多数情况下指的是平均速度。例题 我国优秀运动员刘翔在2004雅典奥运会上勇夺110 m跨栏金牌并打破奥运会纪录，成绩是12.91 s o 他的平均速度
27、是多少？解：刘翔在运动过程中通过的路程尸110m,所用的时间片12.91 s。第一章机械运动 21利用公式。=:，可以算出他的平均速度为V=田=1 1 0 m1 2.9 1 s=8.52 m/s即刘翔的平均速度是8.52 m/so0计算中要注意：1.不能只写公式和数字，一定要把必要的文字说明写出。2.数字的后面要写上正确的单位。想想议议我们在媒体上常常可以看到“两 地 车 程1小时”之类的说法，请你说一说“车程”一词的含义。动手动脑学物理】.v=s t是用单位时间内通过的路程来表示运动快慢的。能不能用单位路程所用的时间来表示运动的快慢？2 .有些公路旁每隔1 k m 就立着一个里程碑。如何利用
28、里程碑估测自行车的速度？3 .小明在跑百米时前5 0 m 用 时 6 s,后 5 0 m 用 时 7 s,小明前、后 5 0 m 及百米全程的平均速度各是多少？4 .北京南站到上海虹桥站的G I 1 次高速列车运行时刻表(2 0 1 1)如下表所示。站次站名到达时间开车时间运行时间里程1北京南始发站0 8：0 00 分02济南西0 9：3 20 9：3 41 小时3 2 分4 0 6 千米3南京南1 1：4 61 1：4 83 小时4 6 分1 0 2 3 千米4 上海虹桥1 2：5 5终点站4 小时5 5 分1 3 1 8 千米根据列车运行时刻表回答卜列问题：(1)列车由北京南站驶往上海虹桥
29、站全程的平均速度是多少？(2)列车在哪个路段运行得最快？在哪个路段运行得最慢？722 物理八年级上册第4节测量平均速度从速度的公式。=产可知，如果我们测出了物体运动的路程S 和通过这段路程所用的时间t,就可以算出物体在这段时间内运动的平均速度。下面我们实际测量个物体运动的平均速度。图 1.4-1Q实验测量物体运动的平均速度实验装置如图1.4-1所示，斜面的一端用木块垫起，使它保持很小的坡度。实验步骤如下。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小，把心 和后面测得的数据填入下表中。2.用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间小3.根据测得的3、n,利用公
30、式5 =川看出小车通过斜面全程的平均速度5。4.将金属片移至斜面的中部，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路程S2所用的时间h,算出小车通过上半段路程的平均速度s。第一章机械运动 23路程运动时间平均速度Si=t=V=52=t2=V2=扩展性实验物体运动的情况还可以通过另外一种办法即时测定、显现出来。如 图1.4-2所示，A为可在斜面上自由移动的小车，B为固定在斜面一端的位移传感器。位移传感器B利用超声波可以测出不同时刻小车A与它的距离，这样计算机就可以算出运动的小车在不同位置时的速度。计算机把在不同时间测出的运动物体的速度显示在屏幕上（横轴为时间，纵轴为速度），
31、我们就可以直观地看出物体的速度是增大的、减小的还是不变的。用 图1.4-2所示的装置，做下面的实验。1.测量小车在斜面上运动的速度。2.将位移传感器B放置在合适的位置，屏幕上观察行走速度的变化情况。图142 实验装置实验者面对传感器B,前后行走，在计算机超声波测距在Fl常生活、生产中，我们通常用刻度尺、卷尺等工具来测量物体的长度。在工业生产和科学研究中，还会用到其他一些技术来测量距离，如超声波测距等。超声波在空气中的传播速度约为340 m/s。超声波的指向性强，在空气,卜 传播的距离较远，因而经常用于距离的测量、汽车倒车防撞、智能机器人等领域。超声波测距原理如图1.4-3所示。发射器向某一方向
32、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3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。/发射器rtL.-图143 超声波测距原理障碍物24 物理八年级匕册动手动脑学物理1.在测量平均速度的实验中，应该用 测量小车通过的路程S,用 测量小车运动的时间t,通过公式 求出平均速度2.在用图1.4-1的方法测量平均速度的实验中，小车两次运动的平均速度不-一样，你认为可能的原因是什么？请简要列出两条可能的原因。3.学
33、校操场上跑道的长度是已知的。怎样利用这条跑道和手表，测定自己正常步行时、竞走时、长跑时的平均速度？4.有一个量程为1 m的卷尺，请你设计一个简单的方法估测你家到学校的路程，写出具体的步骤。二交片X,一第.单 户 现 象 27从上面的活动中可以看出，橡皮筋嗡嗡作响时，橡皮筋在振动；说话时声带在振动。大量的观察、分析表明，声音是由物体的振动(vibration)产生的。物体振动发声的现象真是太多了，你能说出一些发声现象的道理吗？比如，帼蝎是怎么发 声 的(图2.1-3)?如果让发声的物体不再发声，又该怎么做?图2.1-3蛔蛔振动可以发声。如果将发声的振动记录下来，需要时再让物体按照记录下来的振动规
34、律去振动，就会产生与原来一样的声音，这样就可以将声音保存下图2.1-4早期的机械唱片表面来。图2.1-4是早期机械唱片表面的放大图。从图片上可以看到，唱片上有一圈圈不规则的沟槽。当唱片转动时，唱针随着划过的沟槽振动，这样就把记录的声音重现出来。随着技术的进步，人们还发明了用磁带、激光唱盘和存储卡等记录声音的方法。声音的传播人们听到声音时往往距发声的物体有一定的距离,的物体传播到远处的呢？Q演示如 图2.1-5,把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内，逐渐抽出其中的空气，注意声音的变化。再让空气逐渐进入玻璃罩，注意声音的变化。那么声音是怎样从发声图2.1-5真空罩中的闹钟28 物理八年级上册这个实验告诉我
35、们，正是平时大家并不十分留意的空气传送了声音。如果没有空气，人们就无法正常交流。太空中没有空气，哪怕离得再近，航天员也只能通过无线电交谈。声音在空气中是怎样传播的呢？以击鼓为例：鼓面的振动带动周围的空气振动，形成了疏密相间的波动，向 远 处 传 播(图 2.1-6)。这个过程跟水波的传播相似。用一支铅笔不断轻点水面，水面就会形成一圈一圈的水波，不断向远处传播。因此，声音以波的形式传播着，我们把它叫做声波(sound wave)。图 2.1-6 空气的疏密部分的传播形成声波*图2.1-7 桌子能否传声?用一张桌子做实验。一个同学轻敲桌子 不要使附近的同学听到敲击声)，另一个同学把耳朵贴在桌面上。
36、由实验能得出什么结论？从这个实验可以看出，桌子也能传声。气体、固体可以传播声音，其实液体也可以传播声音。将要上钩的鱼，会被岸上的说话声或脚步声吓跑；在花样游泳比赛中，运动员在水中也能听到音乐，这些都是因为水能传播声音。大量实验表明：声音的传播需要物质，物理学中把这样的物质叫做介质(medium)；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。声速远处一道闪电划过漆黑的夜空，过一会才会听到隆隆的雷声。这个现象表明，远处的声音传到我们的耳朵需要一段时间。声音传播的快慢用声速描述，笫.；声现象 29它的大小等于声音在每秒内传播的距离。声速的大小跟介质的种类有关，还跟介质的温度有关。15。
37、（3时空气中的声速是340 m/So声音在传播过程中，如果遇到障碍物，就会被反射。我们对着远处的高墙或山崖喊话以后听到的回声，就是反射回来的声音。当障碍物离人较远时.，发出的声音经过较长的时间（大 于0.1 s）回到耳边，人们能把回声与原声区分开；当障碍物离得太近时，声波很快被反射回来，回声与原声混在一起，此时人们分辨不出原声和回声，但是会觉得声音更响亮。音乐厅中常用这种原理使演奏的效果更好。小资料一些介质中的声速介质声速/(m -s-1)介质声速/(m s-i)空 气（0 ）3 3 1海 水（2 5 C）1 5 3 1空 气(1 5 )3 4 0冰3 2 3 0空 气(2 5 )3 4 6铜
38、（棒）3 7 5 0软木5 0 0大理石3 8 1 0煤 油(2 5 C)1 3 2 4铝（棒）5 0 0 0水（常温）1 5 0 0铁（棒）5 2 0 0我们是怎么听到声音的人靠耳朵听声音，那么耳朵通过什么途径感知声音呢？生物课上大家已经知道了人们感知声音的基本过程：外界传来的声音引起鼓膜振动，这种振动产生的信号经过听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经把信号传给大脑，人就听到了声音（图2.1-8）。图2.1-8人耳构造3 0-1 5物理八年级上册图2.1-9体验骨传导在这个过程中，任何部分发生障碍（例如鼓膜、听小骨或听觉神经损坏），人都会失去听觉。如果只是传导障碍，而又能够想办法通过其他途
39、径将振动产生的信号传递给听觉神经，人也能够感知声音。例如，声音通过头骨、颌骨也能传到听觉神经，引起听觉。科学中把声音的这种传导方式叫做骨传导。取两个棉花球塞住耳朵，用橡皮锤敲击音叉，这时你基本听不到音叉发出的声音；再把振动的音叉尾部先后抵在前额、耳后的骨头或牙齿上（图2.1-9），你都能清楚地听到音叉发出的声音，一旦把音叉移开，马上就听不到这一声音了。实际上，第二种情况就是利用了骨传导。一些失去听觉的人可以利用骨传导来听声音。据说，音乐家贝多芬耳聋后，就是用牙咬住木棒的一端，另一端顶在钢琴上来听自己演奏的琴声，从而继续进行创作的。骨传导不用空气传声，可以有效避免嘈杂环境的干扰，常应用在工业、战
40、场等特殊场合中。而利用骨传导原理制成的助听器、耳机等更是在生活中得到了广泛的应用。想一想，我们梳头、刷牙、吃饼干发出的各种声音是怎样传进大脑，产生听觉的？1t 动手动脑学物理】1.用手拨动绷紧的橡皮筋，我们听到了声音，同时观察到橡皮筋变“胖”变“虚”了，这是因为橡皮筋在振动。请你举出其他的例子说明发声体在振动，在你所举的例子中，请说明是哪个物体振动发出声音的。2.阅读课本中的声速表，你能获得关于声速的哪些信息？3.将耳朵贴在长铁管的一端，让另外一个人敲一下铁管的另一端，你会听到几次敲打的声音？试一试，并说出其中的道理。4.在室内讲话比旷野里响亮，这是为什么？5,向前传播的声音遇到障碍物能反射回
41、来。一个同学向一口枯井的井底大喊一声，约1.5 s后听到回声，那么这口枯井的深度大约是多少米？第;i声现象 31第2节声音的特性振动会发出声音，为什么我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音，却能听到讨厌的蚊子声？为什么用力鼓掌比轻轻拍掌发出的声音大？要知道这些问题的答案，就需要研究声音的特性。音调我们接触到的各种声音，有的听起来音调(pitch)高，有的听起来音调低。声音为什么会有音调高低的不同？什么因素决定音调的高低？Q演示如 图 2.2-1所示，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动钢尺。比较两种情况下钢尺振动
42、的快慢和发声的音调。图2.2-1探究音调和频率的关系物体振动得快，发出的音调就高，振动得慢，发出的音调就低。可见发声体振动的快慢是一个很重要的物理量，它决定着音调的高低。物理学中用每秒内振动的次数-频 率(frequency)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H zo如果一个物体在1s的时间内振动100次，它的频率就是100 Hz。为了很好地了解物体振动发声的情况，我们可以将声音的波形在示波器或计算机上展现出来。32 物理八年级上册演示如 图 2 2 2 所示，把音叉发曲幽声音信号输入示波器或计算机，观球商船
43、的波形。换一个不同频率的音叉做的脸，边听边分析它们的波形有何不同iiiiiiniiiiimiii图2.2-2声音的波形通过屏幕上的波形，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。人能感受的声音频率有一定的范围。大多数人能够听到的频率范围从20 Hz至!J 20 000 Hz。人们把高于20 000 Hz的声叫做超声波(supersonic w ave),因为它们超过人类听觉的上限；把低于20 H z 的声叫做次声波(infrasonicw ave),因为它们低于人类听觉的下限。通常人们将人类能听到的声叫声音，将声音、超声波、次声波统称声。动
44、物的听觉范围通常与人的不同。一些动物对高频声波反应灵敏。或许你曾经注意过，有时在你认为很静、没有任何声音时，猫或者狗却突然表现得非常警觉。猫能够听到的频率范围是60-65 000 H z,狗能够听到的频率范围是15-50 000 H z,海豚能听到声的上限是150 000 Hzo笫：莅 声 现 象 33小资料响度声音有音调的不同，也有强弱的不同。例如，用力击鼓比轻轻击鼓产生的声音大。物理学中，声音的强弱叫做响度(loudness)响度呢？Q癌-演示如 图2.2-3,将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度。使音叉发出不同响度的声音，重做上面的实验。响度与什么因素有关？什么
45、因素决定声音的图2.2-334 物理八 年级上册物理学中用振幅(amplitude)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。声音是从发声体向四面八方传播的，越到远处越分散。所以距离发声体越远，听到的声音越小。用喇叭可以减少声音的分散，使声音传播得更远些。音色频率的高低决定声音的音调，振幅的大小影响声音的响度。但是，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(musicalquality)不同发声体的材料、
46、结构不同，发出声音的音色也就不同。Q演示下面分别是音叉、钢琴与长笛发出的C调1 (d o)的波形图，用计算机播放这儿个声音片段，边听边比较它们的波形有何异同。图2.24 声音波形图观察上面的声音波形(图2 2 4)可以知道，音调相同的不同乐器发出的波形总体上的疏密程度是相同的，即频率相同；但是波的形状不同，即音色不同。第：章 声 现 象 35乐音和乐器乐音声音是多种多样的。许多声音悠扬、悦耳，听到时感觉非常舒服，例如歌唱家的歌声、演奏家演奏的乐曲声。人们把这类声音叫做乐音。从钢琴和长笛的波形图中可以看出，乐音的波形是有规则的。乐器为了欣赏各种乐音，千百年来世界各地、各民族的人民发明了各种各样的
47、乐器。虽然各种乐器看上去千差万别,的物理原理都是一样的：通过振动发出声音。图2.2-5编钟是我国春秋战国时代的乐器，敲击大小不同的钟能发出不同的音调。音色和演奏方式也各不相同，但所有乐器乐器可以分为三种主要的类型：打击乐器、弦乐器和管乐器。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
48、。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。各种号也是常见的36 物 理 八 年 级IJ1U动手动脑学物理1.观察一件乐器。它是由什么振动发出声音的，又是怎样改变音调和响度的？2.某种昆虫靠翅的振动发声。如果这种昆虫的翅在2 s内做了 700次振动，频率是多少？人类能听到吗？3.生活中经常用“高”“低”来形容声音，如“女高音”“男低音”“引吭高歌”“低声 细 语 这4个词语中的“高”“低”描述的各是声音的哪些特性？4.小 小音乐会。试着制作一件小乐器，在班里举行的小型音乐会上用自己制
49、作的乐器进行演奏，看看谁的乐器有新意，谁演奏得好。看看以下制作方案能否给你启发。方案一：8个相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水，仔细调节水的高度。敲击它们，就可以发出“1,2,3,4,5,6,7,1”的声音来（图2.2-7）。方案二：在筷子上捆一些棉花或碎布，做一个活塞。用水或油蘸湿棉花后插入两端开口的塑料管或竹管中。用嘴吹管的上端，可以发出悦耳的哨音。上下推拉“活图2.2-7水瓶琴 图2.2-8音调可变的哨子RHHUnMnuauxJRAMUA)第 巾 行 现 象 37第3节 声 的 利 用人从呱呱坠地时起，就开始利用声音了。妈妈会从婴儿的啼哭声中发现宝宝情绪的变化；经验丰富的水手可以通过汽笛的回
50、声判断悬崖的距离；医生会用各种各样的超声仪器为患者诊病想想议议自然界中的声现象实在是太多了。除了人类，动物中也有不少是利用声的高手。你能举出一些例子吗？声与信息不同的动物感受声波的频率范围不同。有些动物对高频声波有很好的反应，有些动物对低频声波有很好的反应。还记得吗，本章开始时说过“大象可以用我们人类听不到的 声音 进行交流”，这种“声音”是一种什么声呢？实际上，此时大象发出的声就是一种次声波。大自然的许多活动，如地震、火山喷发、台风、海啸等，都伴有次声波产生。一些机器在工作时，也会产生人耳听不到的次声波。次声波传播的距离很远，发生地震、台风、核爆炸时，即使在几千千米以外，使用灵敏的声学仪器也