二20建筑声学基本知识

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1、声音的基本性质（一）教学目的：了解声音的产生、掌握描述声波的物理量，了解声音传播过程中的基本现象。教学内容：声波的基本性质、描述声波的物理量、声波的反射、扩散与绕射、声波的透射与吸收教学重难点：描述声波的物理量，声音传播过程中的基本现象。教学时数：2课时教学步骤：一、新课导入提问：请同学们思考声音的本质是什么？二、讲授新课（一）声音的基本性质1、波的产生声音的本质是一种波，想了解声音的基本性质就要从了解波开始，譬如希望了解声波的产生，首先就要了解波是怎么产生的。由振动理论可知，具有质量和弹性的物体，在一定条件下都可以发生振动，便产生了波。这种

2、波叫机械波。2、波动的传播方式波动传播的方式有两种，即横波和纵波横波：当媒质质点的振动方向和波动传播的方向垂直时，我们称之为横波。手抖动绳子产生的波就属于横波。纵波：当媒质质点的振动方向和波动传播的方向平行时，则称之为纵波。提问：声波是横波还是纵波呢？请参看课本P19，通过了解声波的产生过程，我们知道声波是横波，如果用一句话对声波进行定义，我们可以使用下面这句话：3、声波的定义机械振动或气流扰动引起周围弹性介质发生波动的现象。如果想更加细致地描述声音，可以从以下两个角度：4、声音的双重含义a、从生物学的角度来说，耳朵所能感觉到的空气质点的振动

3、和这种振动在空气中的传播称为声。b、从物理学的角度来说，声是指在任何弹性介质中传播的扰动，是一种机械波提问：请大家通过声音的定义，思考总结一下声波产生的必要条件5、声波产生的必要条件机械振动或气流扰动的声源传播振动的媒介声源：产生声波的物体叫做声源声场：声波所波及的空间称为声场媒体（介质）：传递振动的物质下面是一些关于声音的小问题，请同学们思考：PS:什么是扰动？简单地说，扰动是指在空气、固体和液体中密度、压力或者是速度的一个微小变化，这个变化在连续的弹性体中就会传播出去，值得注意的是，传播出去的是能量，弹性物质本身并不会传播，也就是说声音是

4、能量的传递。提问：哪些是机械振动的声源？哪些是气流扰动的声源？演奏打击乐器时的鼓皮等的振动演奏管乐器时号嘴的气流扰动提问：声波只能在空气中传播吗？声波可以在气体、液体和固体中传播，在不同的介质中传播的速度是不同的。提问：为了产生声音，声源的振动一定很剧烈？通常声源的振动的幅度是很小的，在繁华的大街上，我们听到很嘈杂的声音，其空气质点的振动速度仅约0.24cm/s，与一般的机械振动相比，声波只是一种微扰动。（二）描述声波的物理量如果要对声音进行深入的研究，就必须借助一些物理量来描述声波，最基本的物理量有声速、波长、频率和波阵面1、声速：声波在弹

5、性媒质中的传播速度称为声波，记作c，单位是m/s。声速不是质点的振动速度而是振动传播的速度，它的大小与振源的特性无关，而与介质的弹性、密度以及温度有关。空气中的声速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340米／秒，为什么要强调340米／秒的声速是在1个标准大气压和15℃的条件下测得的呢？因为声速的大小受到温度的影响。声速与温度的关系：课本P202、波长：在传播路径上，两相邻同相位质点之间的距离称为波长，记作λ，单位是m。3、周期：质点完成一次完全振动所经历的时间称为周期T，单位为s。4、频率：质点在单位时间内振动的周期数，称为频率，用f表示，

6、单位为Hz。在一定介质中声速是确定的，频率、波长、周期和声速有如下关系：c=fλ或c=λ/T5、波阵面与惠更斯原理波阵面：从声源出发，在同一介质中按一定方向传播，在某一时刻所达到的各点的包络面称波阵面。波阵面为平面的称为平面波，波阵面为球面的称为球面波。同一波阵面上各点的振动位相相同，并且波面有无穷多个人们常用声线表示声波的传播路径。在各向同性的媒质中，声线与波阵面相垂直。惠更斯原理：因为波动的传播是由于介质中质点间的相互作用，在连续的介质中任何一点的振动将直接引起邻近质点的振动。所以，球形波面上的每一点（面源）都是一个次级球面波的子波源，子

7、波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。其核心思想是：介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。光的直线传播、反射、折射等都能以此来进行较好的解释。此外，惠更斯原理还可解释晶体的双折射现象。但是，原始的惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象，而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而这显然是不存在的。由于惠更斯原理的次波假设不涉及波的时空周期特性——波长，振幅和位相，虽然能说明波在障碍物后面拐弯偏离直线传播的现象，但实际上，光的衍射现象要细微的多，例如还有明暗相间的条纹出现，表明各点

8、的振幅大小不等，对此惠更斯原理就无能为力了。因此必须能够定量计算光所到达的空间范围内任何一点的振幅，才能更精确地解释衍射现象。（三）声波的反射、扩散与绕射1、声波的