Question

小明在學習聲學知識時，向老師提出了一個問題：“老師，我感覺火車靜止和運動兩種情況下，人耳聽到的鳴笛聲除了響度不同以外，音調也不同．當火車向我靠近的過程中，火車的鳴笛聲變大而且比靜止時聲尖，這是不是說明當聲源運動時，它的響度和音調都發(fā)生了變化呢？”
老師對小明善于觀察，勤于思考的良好學習習慣提出了表揚，并肯定了他的猜想和感受．
問題一：根據(jù)小明的感受，你認為當他不動，火車向他靠近的過程中，火車鳴笛聲的響度發(fā)生了怎樣的變化？火車靠近他的過程中，火車鳴笛聲的音調與火車靜止時鳴笛聲的音調相比，有什么變化？
寫下你的看法：
當小明的猜想得到老師認可后，他又開始思考這種現(xiàn)象形成的原因是什么．老師建議他在活動中體會和學習．老師讓小明完成下面的活動：先站在離墻4米遠的地方，每秒向墻上擲一個網(wǎng)球，擲10個球，感覺網(wǎng)球撞擊墻的聲音間隔；然后正對墻，向墻走去，在走的過程中擲球，而且還是每秒擲一個球，再感覺網(wǎng)球撞擊墻的聲音間隔．在活動中小明感覺到兩次網(wǎng)球撞擊墻的頻率不同．他終于明白為什么火車向他靠近的過程中，火車的鳴笛聲比靜止時要尖的原因了．
問題二：請你分析一下，如果小明相對于墻向后退行的過程中，還用同樣的方法，向墻上擲球，球撞擊墻的頻率會怎樣變化呢？聯(lián)想一下，當你不動，而火車遠離你時，你聽到的火車的鳴笛聲比靜止時的音調是高還是低呢？
問題三：假設火車站上有一個電鈴，電鈴每秒鐘響100聲（即電鈴的小錘每秒鐘敲擊100次鈴）．若聲音在空氣中的傳播速度是340m/s，相鄰兩個聲響在空間的距離是多少？當小明坐著一輛速度為34m/s的火車從車站向遠方開去時，每秒鐘進入小明耳朵里的鈴響聲比進入靜止的人耳朵里的鈴響聲少多少聲？根據(jù)你的計算說明音調高低變化與聲源和聽者相對運動的關系？

Answer 1

分析：（1）首先閱讀材料，通過材料中得出當物體的振動頻率不變時，當人耳和物聲源之間發(fā)生相對運動時，人耳感知聲音的音調是不同的，距離聲源越遠，音調越低，距離聲源越近，音調越高．
（2）首先求出相鄰兩個聲響之間的時間間隔，再利用速度公式變形可求得相鄰兩個聲響在空間的距離，然后再分析音調高低變化與聲源和聽者相對運動的關系

解答：解：問題1，當小明不動，在火車向他靠近的過程中，火車鳴笛聲的響度越大，在火車向他靠近的過程中，火車鳴笛聲的音調比火車靜止時的音調高，
問題2，如果小明相對于墻向后退行的過程中，還用同樣的方法，向墻上擲球，球撞擊墻的頻率會變低；
當我不動，而火車遠離我的過程中，我聽到的火車的鳴笛聲比靜止時的音調低，
問題3，
相鄰兩個聲響之間的時間間隔是t=

1

100

s，
所以相鄰兩個聲響在空間的距離是s=vt=340m/s×

1

100

s=3.4m，
火車的速度為34m/s，它每秒鐘遠離聲源的距離是s=vt=34m/s×1s=34m，
在這34m的空間里，恰好是10個鈴聲在空間的距離，由于火車是遠離聲源，因此每秒鐘進入小明的耳朵里的鈴聲比進入靜止的人耳朵里的鈴聲少10次，
通過計算可知，當人遠離聲源的過程中，人耳聽到的聲音的頻率比靜止時低，所以聽到的聲音的音調比靜止時低．

點評：有些知識沒有出現(xiàn)在課本上而是出現(xiàn)在閱讀材料中，仔細閱讀材料，從材料中找出解答問題的根據(jù)．因此解答類題目時，一定要認真閱讀．