1、扉页致 同 学同学们，欢迎步入奇妙的物理世界！在小学科学课程中，我们已经接触了水、空气以及各种奇特的物质，知道了物体是运动的，物体运动状态的改变与力有关，对声、光、热、电等现象进行了初步探索你知道吗，这些都是物理学研究的内容。物理学是研究物质结构、相互作用和运动规律的一门基础学科。它能帮助我们科学地认识自然，解决实际问题，认识科学、技术、社会、环境之间的关系。按照义务教育物理课程标准（2022 年版）编写的这套教科书，将带领我们探索奇妙的物理世界。通过初中物理课程的学习，我们将初步形成物质、运动和相互作用、能量观念，掌握探索自然奥秘的方法，培养动手、动脑的能力。八年级上册教科书将带领我们观察声
2、现象、光现象、物态变化等，了解物理与生活、社会的联系，感受中华优秀传统文化，领略我国科学家胸怀祖国、服务人民的爱国精神和勇攀高峰、敢为人先的创新精神等。为便于同学们学习，本书设计了以下栏目：编者祝同学们在新学期取得更大的进步！创设真实问题情境，指导利用简易的器材和随手可得的物品进行观察、实验等，经历知识的发现过程。活动为学习活动提供及时、必要的帮助。信息快递结合具体实例，感受物理与生活、社会和科技发展的联系，了解物理学在生产、生活中的应用。生活 物理 社会介绍我国的重大科技工程，激发爱国热情，弘扬科学家精神。国家工程对研究问题的方法、技巧进行点拨和说明。方法技巧必须动手做的实验。通过观察和测量
3、培养探究技能，或通过实验探究培养发现问题、解决问题的能力，形成严谨认真、实事求是的科学态度。学生实验将所学内容应用于实践，从而巩固知识、深化理解。实践与练习引导梳理所学内容、反思认知过程、解决真实问题，提升核心素养。素养进阶从物理学的视角观察和解释现象，回顾物理学发展历史。读一读引 言 1第一章 声现象 11第二章 光现象 35目录一、奇妙的物理现象 2二、物理学与科技强国 5三、体验科学探究 8一、声音是什么 12二、声音的特性 18三、噪声及其控制 23四、人耳听不到的声音 28跨学科实践 31一、光的色彩 36二、光的直线传播 41三、平 面 镜 47四、光的反射 52第三章 光的折射
4、透镜 61一、光的折射 62二、透 镜 67三、凸透镜成像的规律 71四、透镜的应用 75五、人眼看不见的光 82跨学科实践 86第四章 物态变化 91一、物质的三态 温度的测量 92二、汽化和液化 99三、熔化和凝固 105四、升华和凝华 109五、水 循 环 112跨学科实践 117第五章 物体的运动 121附 录 147一、长度与时间的测量 122二、速 度 130三、直线运动 135四、运动的相对性 140观自然，日有东升西落，月有阴晴圆缺；天有风云变幻，海有潮起潮落。忆历史，蒸汽机的发明标志工业化时代的来临，电力的应用推动人类社会迈入一个新纪元。看今朝，“上九天揽月”不再是神话，“下
5、五洋捉鳖”也不再是梦想。这一切都与物理学有关。让我们一起走进奇妙的物理世界！走进奇妙的物理世界奇妙的物理现象物理学与科技强国体验科学探究引言一、奇妙的物理现象阳光照耀下的天空，为什么有时阳光明媚，有时霞光万丈，有时还会出现七色彩虹（图 0-1）?图 0-1 晚霞和彩虹自然界中的水，为什么会呈现云、雨、露、雾、霜、雪、冰等不同形态（图 0-2）？图 0-2 云雾和冰挂2一、奇妙的物理现象3夜幕降临，仰望璀璨星空（图 0-3），我们会不由自主地浮想联翩。地球以外的世界究竟是什么样的？图 0-3 璀璨星空观察有趣的实验现象活动0.11.如图 0-4 所示，将手指蘸水后沿着高脚杯杯口摩擦。猜一猜，你会
6、听到什么样的声音？向杯中加水后再次摩擦杯口，声音有什么不同？2.如图 0-5 所示，将玻璃板、教科书、铁板、铝板、塑料板等分别置于条形磁体与铁质回形针之间，回形针每次都能悬在空中吗？图 0-4 摩擦高脚杯杯口图 0-5 回形针能悬在空中吗自然界和生活中还有许多扑朔迷离、变幻莫测的现象，等待着我们去探索。探索世界的奥秘是从提出问题开始的，而提出问题离不开观察和实验。在观察和实验中，我们能发现许多意想不到的有趣现象。引言4实践与练习3.如图 0-6 所示，用金属框架可以拉出很大的肥皂泡。请你试着做一做，并观察肥皂泡的形成过程、形状和颜色的变化。根 据 观 察 到 的 现象，提出你渴望探究的问题。图
7、 0-6 拉肥皂泡1.如图 0-7 所示，将一个生鸡蛋放入盛有清水的烧杯中，然后逐渐向水里加食盐并轻轻搅动。观察发生的现象，并针对现象提出问题。2.如图 0-8 所示，将五颜六色的彩虹糖沿圆形容器内壁依次排放，然后从容器中央注入少量清水。静置一段时间后，观察并描述所发生的现象。你能提出哪些问题？图 0-8图 0-7在今后的学习中，我们将会发现更多奇妙的物理现象。不断的探索和发现会让我们感到其乐无穷！二、物理学与科技强国物理学是自然科学领域的一门基础学科，它与我们的日常生活和社会发展息息相关。活动讨论物理学在日常生活中的应用0.2从衣食住行、文化娱乐等方面，列举物理学在日常生活中的应用实例。说一
8、说，这些应用对我们日常生活有什么影响。物理学在日常生活中的应用随处可见，人们充分享受着科学技术的创新成果。电灯，让黑暗的夜晚变得明亮；空调，让人们在夏日享受到清凉，在冬天享受到温暖；高速列车，让人们“跑”得更快，穿山越岭、风雨无阻（图 0-9）；手机、计算机、互联网，改变了通信、购物、娱乐等生活方式（图 0-10）。物理学理论为技术发明提供了原理依据和方法路径。物理学的创新发展，不断引发全球化的技术更新，推动着能源、材料、制造业等各领域生产方式的变革。长期以来，一代又一代科学家怀着深厚的爱国主义情怀，凭借精湛的学术造诣、宽广的科学视野，为祖国和人民作出了彪炳史册的重大贡献。在他们的不懈奋斗下，
9、今天的中国，机械化、电气化、自动化和智能化水平飞速提升。在广袤田野，集翻耕与播种、收割与脱粒于一体的农业机械，在北斗卫星导航系统的指引下巡察农情、喷洒农药的无人机等，绘就了一幅生动的现代农业图景（图 0-11）；在辽阔山河，高压、图 0-9 高速列车穿山越岭图 0-10 网上购物5引言6超高压电网纵横交错，水电、风电、光电和核电齐头并进，谱写了“绿色低碳”能源新篇章（图 0-12）；在深远太空，带有五星红旗的中国空间站、“嫦娥”系列月球探测器、“天问一号”火星探测器圆梦苍穹，开启了我国太空探索的新征程1949 年，中华人民共和国成立，中国人民从此站立起来。消息传到海外，大批留学生和科学家冲破重
10、重阻挠回到祖国怀抱，投身于波澜壮阔的社会主义建设事业。中华人民共和国成立不久，享誉海内外的杰出科学家钱学森（图0-13）决意回国，但受到美国政府的百般阻挠和迫害，被囚禁在一个海岛上。即便如此，钱学森想要回国的脚步仍未就此停住，最终在 1955 年完成了他的艰难归国之路。回国后的钱学森立即投入火箭、导弹研究开发工作，为中国的航天事业作出了杰出贡献。怀着同样的理想与信念，著名力学家、应用数学家郭永怀放弃美国大学的优厚待遇，拒绝参加美国绝密研究项目的邀请，并将自己没有公开发表的所有书稿付之一炬。1956 年国庆节前夕，他携妻挈女回国。同样，朱光亚、邓稼生活 物理 社会赤子归来无私奉献图 0-13 钱
11、学森（19112009），中国科学院、中国工程院院士，“两弹一星”功勋奖章获得者图 0-11 无人机喷洒农药图 0-12 风力发电二、物理学与科技强国7先、程开甲、钱三强、王承书等也回来了。到 1956 年底，回国的留学生和科学家有 2 000 多人，新中国的科技事业顿时群星璀璨。他们主持或参与了我国的“两弹一星”工程、核潜艇工程、载人航天工程、探月工程等，为国家的建设事业奉献了青春甚至生命。邓稼先回国后投身于核武器研制工作，隐姓埋名 28 年。在一次核试验中，他不顾个人安危，亲自搜寻未爆炸的空投氢弹核心部件碎片，以致受到致命核辐射。郭永怀为解决试验中的问题乘飞机返回北京，不幸因飞机失事而壮烈
12、牺牲。当人们在现场辨认遗体时，发现那只装有绝密试验数据的公文包还紧紧地抱在他的胸前，完好无损一代代科学家爱国奉献、求真创新的精神值得我们永远铭记和学习。今天的中国，开启了全面建设社会主义现代化国家的新征程。这项事业任重道远！亲爱的同学们，时代呼唤你们树立远大理想，坚定报国信念，努力筑牢科学文化基础，掌握为人民服务的本领，为投身中华民族伟大复兴的事业时刻准备着！实践与练习1.参观现代农业基地、工业生产车间或物流中心等，感受科学技术给社会发展带来的巨大变化。2.查阅资料，了解我国科学家爱国奉献、求真务实的故事，并在班级与同学分享。三、体验科学探究自然界有着无穷的奥秘。科学家就像侦探一样，通过科学探
13、究寻找证据、揭示真相，从而得出科学结论。虽然不是所有科学探究都遵循相同的顺序或步骤，但其基本过程大多与以下对影子的探究相似。如图 0-14 所示，人在路灯下行走，地面上影子的长度会发生改变。影子长度的变化与哪些因素有关？有同学根据生活经验猜想，影子长度可能与人和路灯的距离有关。还有同学发现，人在行走时，灯光照射的角度也在变化，于是提出猜想：影子长度可能与灯光照射的角度有关。为了验证猜想，我们可以进行图0-15 所示的实验。（1）手电筒与墙壁保持一定距离，将一块橡皮擦分别竖放在电筒前不同位置（如 10 cm、20 cm），观察影子的变化并测量其纵向长度。再改变手电筒与墙壁的距离，重复上述实验。（
14、2）保持橡皮擦与墙壁的距离不变，改变灯光照射的角度，观察影子的变化，并进行测量。信息快递问题科学探究从问题开始。科学家提出某个科学问题时，通常还会根据相关知识或经验，进行猜想和假设，从而明确探究的方向。图 0-14 路灯下的影子图 0-15 观察影子的实验信息快递证据要验证猜想，就需要多角度收集证据。实验是收集证据最主要的途径之一。手电筒橡皮擦墙壁8三、体验科学探究9实验表明，影子长度既跟物体（橡皮擦）到光源（手电筒）的距离有关，也跟物体到影子落点（墙壁）的距离有关；灯光照射的角度改变时，影子的落点和长度都会随之改变。人在路灯下行走，影子落在地面，并具有靠近路灯时影子短、远离路灯时影子长的特点
15、。在交流过程中，有同学提出问题：影子的边缘比较模糊，这是什么原因造成的？影子的大小是否与光源（手电筒口径）的大小有关？这些问题将引发对影子的进一步探究。概括地说，科学探究主要包括问题、证据、解释、交流等要素。此外，科学探究往往需要多人甚至多个研究团队合作。这种情况下，所有参与者的团结协作精神就显得特别重要。科学探究并不神秘。对于探究意识较强的人来说，随时可以捕捉到有价值且可探究的问题。活动装满水的杯子里还能放多少回形针0.31.如图0-16所示，取一个透明玻璃杯（或塑料杯），向杯中加水，直至不能再加为止。猜一猜，若将一枚回形针放入水中，水会溢出吗？试一试，结果怎样？2.在水不溢出的前提下，杯中
16、最多能放入多少枚回形针？继续向杯中放入回形针，数一数，到水开始溢出时一共放入了多少枚？与你猜测的数量相差多少？信息快递解释实验后，要根据实验证据进行分析和归纳，得出结论，并由此解释原先提出的问题或更多的现象。信息快递交流科学探究需要进行交流。交流能促进对探究过程是否完善、证据是否充分、结论是否准确等进行反思与评估，甚至提出新的问题，让探究更加全面、深入。图 0-16 装满水的杯子和回形针引言10实践与练习1.如图 0-17 所示，用纸可以折出各种样式的纸飞机。你也试着折一折，并与其他同学比一比，看谁折的纸飞机飞得更远，尝试讨论影响纸飞机飞行距离的因素有哪些。2.想一想，晚间照镜子时，灯应放在什
17、么位置才能看清自己的脸？关闭房间的灯，用手电筒试一试，你的想法对吗？3.你认为“活动 0.3”中放入回形针的最大数量可能与哪些因素有关？请设计实验验证自己的猜想。图 0-173.与同学交流，谁放入的回形针最多？能放入回形针的最大数量可能与哪些因素有关？装满水的杯子里竟还能放入如此多的回形针！为什么会这样？要回答这个问题，就必须对其进行探究。科学探究是科学家研究问题的主要途径，也是我们学习物理、解决日常生活中问题的重要方式。通过科学探究，我们不仅可以更好地经历知识的形成过程、学习科学方法、发展科学思维、提高探究能力，还可以领略科学的神奇与美妙。风声、雨声，诉说着大自然的变化；歌声、笑声，表达着人
18、们的情感。壶内的水声，能告诉我们水是否沸腾；心音的变化，可以帮助医生诊断病情。声音是平常的，又是奇特的。声音是什么？它有哪些特性？自然界中存在人耳听不到的声音吗？声音是什么声音的特性 噪声及其控制 人耳听不到的声音跨学科实践声现象第一章奇 特的 声一、声音是什么声音的产生活动感受发声物体的振动1.1咦，感觉到音叉在振动！说话时，手指感觉到喉部在振动。图 1-1 感受发声物体的振动1.如图 1-1（a）所示，把手指放在喉部，说话时手指有什么感觉？如图 1-1（b）所示，使发声的音叉接触面颊，面颊有什么感觉？图 1-2 乒乓球被发声的音叉弹开大量实验表明，声音是由物体振动产生的。物理学中，把正在发
19、声的物体叫作声源（acoustic source）。固体、液体、气体都能发声，都可以成为声源。2.如图 1-2 所示，敲击音叉发声，再使它与悬挂着的乒乓球接触，你看到什么现象？这说明什么问题？物体经过一个中心位置不断往复的运动叫作振动（vibration）。信息快递（b）使发声的音叉接触面颊（a）把手指放在喉部声音让自然界充满生机和活力。听一听，你周围有哪些声音？这些声音是如何产生的？又是怎样传播到人耳的？12一、声音是什么13声音的传播活动探究声音的传播1.21.如 图 1-3（a）所示，将衣架悬挂在细绳中央，当同伴用铅笔轻轻敲击衣架时，你听到的声音是通过什么传到你耳中的？将细绳的两端分别绕
20、在两只手的食指上，再用食指堵住双耳，如图 1-3（b）所示。猜一猜，当同伴再次敲击衣架时，你还能听到衣架发出的声音吗？试一试，你有什么发现？2.如图 1-4 所示，将正在发声的手机装入塑料袋，扎紧袋口后用细线悬挂在水中。你还能听到手机发出的声音吗？3.将正在响铃的机械闹钟悬挂在与抽气机相连的密闭玻璃罩内，如图 1-5 所示。用抽气机抽气，你听到的铃声有什么变化？停止抽气，并打开阀门，你听到的铃声又有什么变化？人的喉管内有两片与肌肉相连的带状薄膜，称为声带。来自肺部的气流冲击声带引起振动，从而发出声音。声带的紧张程度，通过喉管内的气流以及咽、舌、唇的动作等，都可以改变人发出的声音，从而实现人与人
21、之间的语音交流。读一读声带是怎样发声的图 1-3 探究声音能否在固体中传播（a）（b）第一章 声现象14图 1-4 探究声音能否在液体中传播图 1-5 探究声音能否在真空中传播上述活动说明，声音能在固体、液体和气体中传播。我们把固体、液体和气体统称为传播声音的介质。在图 1-5 所示的实验中，不断抽气，罩内的空气越来越稀薄，我们听到的铃声越来越小。由此推测，当玻璃罩内达到真空状态时，我们将听不到铃声。研究表明，声音传播需要介质，不能在真空中传播。声音是一种波石头落入水中，激起的水波从石头入水处向四周传播，如图 1-6 所示。如图 1-7 所示，用手轻推弹簧的一端，弹簧中就会形成疏密相间的波动形
22、态，并向另一端传播。图 1-6 水波图 1-7 弹簧中的疏密波声音也是以类似的方式传播的，只是人眼看不到。我们可以用图 1-8形象地描述声音在空气中的传播。当音叉的叉股向外侧运动时，会向外挤一、声音是什么15压邻近的空气，使外侧的空气变密（形成“密部”）；当叉股向内侧运动时，外侧邻近的空气又会变疏（形成“疏部”）随着音叉的不断振动，空气中就形成了疏密相间的波动，并向远处传播。当这种波动传入人耳时，会引起鼓膜振动，于是人就听到了声音。由此可见，声音是一种波，我们把它叫作声波（sound wave）。声波遇到障碍会反射回来。在空旷的山谷中大喊一声“喂”，可以听到绵延不断的“喂喂”声，这就是回声。它
23、是声音在传播过程中经山体反射而形成的。声波在不同介质中传播的速度不同。通常情况下，声波在空气中传播的速度约为 340 m/s，在水中传播的速度约为 1 500 m/s，在钢铁中传播的速度可达 5 200 m/s。图 1-9 演示声波具有能量音箱小孔图 1-8 声音在空气中传播如图 1-9 所示,将三支点燃的蜡烛排列在音箱前方，当音箱播放音乐时，可以看到烛焰随着音乐的节奏晃动。人能够听到声音，就是由于声波能够传递能量（energy）。人们常说“震耳欲聋”，就是形容声波传递的能量大。读一读声波具有能量第一章 声现象16生活 物理 社会在我国古代，工匠们在长期的实践中积累了丰富的经验，建造了如天坛、
24、莺莺塔等具有奇特声学效果的建筑，令人叹为观止。图 1-10 所示是天坛的回音壁，它是环绕皇穹宇的一堵圆形围墙，高约为 3.7 m，直径约为 61.5 m。回音壁的表面比较光滑，非常有利于声波反射。若两人分别站在东、西配殿后的围墙边，一人斜对着围墙轻声说话，另一人则可清楚地听到对方的声音。两人借助墙壁对声音的反射实现对话，一呼一应、一问一答，妙趣横生。如有机会，你也可以去现场体验这种奇妙的现象。中国古代的回声建筑图 1-10 皇穹宇和回音壁回音壁皇穹宇西配殿东配殿南天门北一、声音是什么17实践与练习1.一张纸、一根橡皮筋、一个笔帽、一杯水怎样才能使它们发出声音？请你试一试，并与其他同学交流。2.
25、在两端开口的圆筒的一端蒙上橡皮膜，并在橡皮膜的中央贴一块平面镜，将圆筒插入挡光板的圆孔中。当激光笔发出的一束光射向镜面时，在激光笔后方的光屏上会呈现一个亮点。如图 1-11 所示，对着圆筒发出声音，你在光屏上看到什么现象？这说明什么问题？图 1-11橡皮膜挡光板平面镜激光笔光屏禁止将激光束射向人眼，激光会对眼睛造成严重伤害!3.如图 1-12 所示，用两个一次性纸杯自制一个“土电话”。与你的同学合作，使细线分别处于松弛状态和拉紧状态，比较通话效果。再改用不同材料、不同粗细的线，比较通话效果。如果用三个纸杯，能实现三人之间的通话吗？请你试一试。图 1-12二、声音的特性我们欣赏交响乐时，会感到各
26、种乐器的声音有所不同：小号声清脆嘹亮，小提琴声悠扬柔和，大提琴声深沉浑厚，双簧管声甜美圆润，箫声则低沉飘逸它们有强有弱，有高有低，有的浑厚，有的清脆。声音有哪些基本特性？这些特性又与什么因素有关？物理学中，把人耳感觉到的声音的强弱叫作响度（loudness）。响 度探究响度与声源振动的关系图 1-13 敲鼓想一想敲鼓时，要使鼓声更响，你会怎样做？鼓声的强弱与鼓面振动的幅度是否有关？做一做如图 1-13 所示，在鼓面上撒一些红豆。敲鼓时，你观察到什么现象？分别轻敲、重敲鼓面，你观察到的现象有什么不同？这说明什么问题？由上述活动可知，声音的响度与声源的振幅（amplitude）有关。声源的振幅越大
27、，在一定位置接收到的声波的振幅就越大，因而响度就越大。活动1.3振动的幅度简称振幅。信息快递18二、声音的特性19物理学中，将声音的高低叫作音调（pitch）。为什么唱到“高原”的“高”就唱不上去了？活动探究音调与声源振动的关系1.4如图 1-14 所示，用一张硬卡片先后两次从梳齿上划过，一次快，一次慢，你听到卡片发出声音的音调有什么不同？卡片从梳齿上划过，梳齿拨动卡片使其振动。快划时，卡片振动快，音调高；慢划时，卡片振动慢，音调低。该实验说明，卡片发出声音的音调与卡片振动的快慢有关。实验表明，音调与声源振动的频率有关。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。物体振动的次数与时间之比叫作频率（
28、frequency）。频率的单位是赫兹，简称赫，符号为 Hz。一个物体在 2 s 内振动 10 次，它的频率是 5 Hz。信息快递图 1-14 卡片从梳齿上划过音 调呀 啦 索 那 就是青 藏 高第一章 声现象20人唱歌时，声音的频率在 60 Hz（男低音）到 2 500 Hz（女高音）之间。通常，成年男性说话声音的频率为 90140 Hz，而成年女性说话声音的频率为 270550 Hz，所以成年女性声音的音调一般比成年男性高。钢琴中使用了大量木材。木材受空气湿度、温度等环境因素的影响会发生形变，固定在它上面的弦的松紧就会改变，因而影响钢琴发出的声音。为了保持琴音的准确性，需要对钢琴进行定期检
29、查和适当调整。从事这项工作的人被称为钢琴调律师。一 架 钢 琴 有 200 多 根 弦，其 中23 根组成一组同音弦。钢琴调律师首先用音锤敲击音叉，让它发出具有固定频率的纯音，以此作为标准音来判断被调试弦发出的音是否准确；然后使用一种专用工具改变弦的松紧程度，使音调升高或降低，直至达到标准音（图 1-15）。一位优秀的钢琴调律师需要具备很高的音乐素养、敏锐的听觉和精准的调节技术。生活 物理 社会钢琴调音图 1-15 钢琴调律师正在调音音 色活动辨别不同物体发出的声音1.51.听一段交响乐，你能发现其中有哪些乐器参与了演奏？2.使用不同的乐器（如笛子、口琴、小提琴、胡琴等）先后发出音调相同的声音
30、，如 C 调中的“1（do）”。凭听觉，你能否分辨出这些声音分别是由哪些乐器发出的？二、声音的特性21如图 1-17 所示是湖北随州曾侯乙墓出土的战国时期的编钟，距今已有 2 400 多年，是世界上现存规模最大、最完整的编钟。这套编钟共 65 件，依大小次序分成 3 层 8 组，悬挂在钟架上。迄今为止，人们用这套编钟还能演奏古今乐曲，且音域宽广、音色优美。生活 物理 社会曾侯乙编钟不同的乐器，即使发出声音的响度和音调都相同，我们也可以很轻松地将它们区分开来。后面座位的同学交流时，即使没有看到人，凭借其说话的声音，你也能知道他们是谁。这是为什么呢？原来，声音还有另外一个特性音色（timbre）。
31、不同的声源，由于它们的材料、结构等不同，因而发出声音的音色不同，人对这些声音的感觉也就不一样。借助仪器，我们还可以观察到不同音色的声音的波形,如图 1-16 所示。图 1-17 编钟图 1-16 不同音色的声音的波形小提琴音叉双簧管长笛响度、音调和音色可以描述声音的特性，通常称为声音的三要素。第一章 声现象22实践与练习1.歌曲东方红简谱中有如下片段：其中的数字符号表示声音的什么特性？这种特性与什么因素有关？2.如图 1-18 所示，在试管中加入少量水，对着试管口吹气，使其发出声音。试一试，改变试管内的水量，发出的声音是否变化？你认为是声音的什么要素发生了改变？随着试管中水量的增大，这个要素怎
32、样变化？3.利用手机的录音功能记录自己朗读或唱歌的声音，再播放出来。播放出来的声音和你刚才朗读或唱歌时听到的声音相同吗？请其他同学也听一听这两种声音并进行比较，他们又有什么感觉？4.我国古代描述自然界或生活中声现象的诗文有很多，如白居易的琵琶行、苏轼的石钟山记等。请你查阅相关资料，找出与声现象有关的诗句，并谈谈你的感想。图 1-18三、噪声及其控制声音能传递很多信息，丰富了我们的生活。例如，我们听到的音乐，它悦耳动听、令人愉悦，被称为乐音（musical tone）。乐音是声源做有规律振动产生的。除乐音外，还有一些刺耳难听、令人厌烦的声音，如家庭装修时电钻发出的声音。这类声音会干扰人们正常的学
33、习、工作和休息，被称为噪声（noise）。想一想，在我们生活中，有哪些声音属于噪声？噪声的来源结合图 1-19 和自己生活中的感受，与同学讨论噪声的主要来源有哪些，并尝试将它们分类。图 1-19 令人厌烦的噪声23第一章 声现象24噪声的危害人们把噪声称为“隐形杀手”。这是因为噪声除了使人烦躁、注意力分散，妨碍工作和休息，还会对人的健康产生不良影响。分别在安静的环境和噪声强度较大的环境中测量人的脉搏，会发现强烈的噪声会使脉搏加快。长期在强噪声环境中工作的人，除听力下降外，还常常伴有头昏、头痛、神经衰弱、消化不良等症状。此外，研究表明，噪声还是诱发心脏病和高血压的原因之一。物理学中，用声强级来客
34、观描述声音的强弱，它的单位是分贝（符号为 dB）。声强级为 1 dB 的声音，人耳刚刚能听到它；90 dB 以上的声音会对人的听力造成损伤。下表反映了不同声强级的声音对人的影响。生活 物理 社会不同声强级的声音对人的影响声音的来源声强级/dB对人的影响火箭、导弹发射160短时间内会导致永久性耳聋喷气式发动机（附近）140喷气式飞机起飞（距离 100 左右）130鼓膜被震痛音量很大的摇滚乐120电锯、风钻110长时间会导致永久性耳聋重型载货汽车100摩托车、汽车喇叭90引起听觉疲劳一般的城市交通噪声80令人烦躁干扰交谈大声呼喊70正常交谈50安静舒适空调40轻声耳语20稍有察觉正常呼吸10三、噪
35、声及其控制25噪声的控制科学技术是一把双刃剑。它在促进现代工业、交通运输和城市建设发展的同时，也对环境产生了负面影响。例如，随之而生的噪声日益严重，它已成为污染环境的公害之一。世界各国都很重视噪声问题，包括我国在内的许多国家都制定了不同环境的噪声排放标准，并用法律手段来治理噪声。环保部门常在一些重点场所设置噪声监测仪，实时监测噪声，如图 1-20 所示。人们通常在声源处、声音传播途中和声音接收处采取措施控制噪声。如图 1-21 所示，禁止车辆在学校、医院、图书馆等附近鸣喇叭；在摩托车发动机上安装消声器，以减小声源发出的噪声；在道路两旁植树，既能美化环境，又能吸收车辆行驶过程中产生的噪声；在强噪
36、声环境中工作的人（如飞机引导员）佩戴耳罩，可避免过强的声音进入人耳。图 1-20 噪声监测仪图 1-21 噪声控制（a）禁止鸣喇叭（b）在摩托车发动机上安装消声器消声器（d）飞机引导员佩戴有耳罩的头盔（c）在道路两旁种植行道树第一章 声现象26你还能举出其他控制噪声的实例吗？在日常生活中，我们应当具有保持安静，注意不影响他人学习、工作和休息的意识。例如，在图书馆里不要大声喧哗；在音乐厅欣赏音乐时，不要交头接耳；在公共场合，要把手机铃声调小或设置成静音状态。生活 物理 社会高速列车如何降低车内噪声图 1-22 高速列车“哐当哐当哐当”这是过去人们乘坐火车时留下的印象。随着我国高速列车（图 1-2
37、2）的迅速发展，令人心烦意乱的噪声问题得到了很好的解决。在高速列车设计和制造过程中，工程师们从以下三个方面来降低噪声。首先，将车头设计成流线型，与车厢整体密封，并在内壁使用隔声、吸声性能好的材料，这样既减小空气阻力，降低气动噪声，又减弱了外部噪声的影响。其次，减小车体的质量，在活动部件之间安装性能好的弹簧或胶垫，减小彼此间的作用力。最后，铺设轨道时，采用无缝技术来降低车轮与轨道之间碰撞产生的噪声。我国高速列车的飞速发展给人们的美好生活带来了新福祉，为世界高速列车的发展树立了新标杆。三、噪声及其控制27实践与练习1.如图 1-23 所示，在城市高架道路或高速公路的某些路段两侧设有3 4 高的由特
38、殊材料制成的板墙。安装这些板墙的作用是什么？2.为了控制噪声，许多国家制定了不同环境的噪声排放标准。查阅资料，了解我国制定的社会生活环境噪声排放标准。3.请对你所在学校的噪声情况做一个调查，要求：（1）列出学校环境中噪声的主要来源。（2）在不同时段，和同学一起去现场体验，并在校园地图上标注对噪声的感觉程度（感觉程度可以分为四级：A 级觉察不到，B 级能觉察到，C 级令人烦躁，D 级难以忍受）。（3）根据调查结果向学校提出改进建议。图 1-23四、人耳听不到的声音人耳只能听到一定频率范围内的声音。人耳能听到的声音叫作可听声波，它的频率范围通常为 20 20 000 Hz。频率高于 20 000
39、Hz 的声音叫作超声波（ultrasonic wave），频率低于 20 Hz 的声音叫作次声波（infrasonic wave）。超声波和次声波虽然人耳听不到，但它们同样会对人类的生活产生重要影响。次声波可听声波超声波1 000 Hz蝙蝠120 000 Hz150 Hz海豚150 000 Hz15 Hz狗50 000 Hz1 Hz大象20 000 Hz60 Hz猫65 000 Hz20 Hz人20 000 Hz不同的人听觉的频率范围不完全相同。例如，有些年轻人就能听到频率低于 20 Hz 的声音。一般情况下，人的年龄越大，能听到的声音的频率范围越小。不同动物听觉的频率范围差别较大，如蝙蝠、海
40、豚等能听到超声波，而狗、大象等则能听到次声波。读一读人和一些动物听觉的频率范围28四、人耳听不到的声音29超 声 波蝙蝠多在夜幕降临后活动，在黑暗中捕食飞虫。有人曾将蝙蝠的眼睛蒙住，发现它仍可以在布满纵横交错细线的空间里穿梭自如。蝙蝠为什么会有如此高超的本领？原来，它不是靠眼睛看清目标，而是靠发射超声波和接收反射回来的超声波进行目标定位的。在人们发现蝙蝠的回声定位原理之前，科学技术人员利用超声波方向性好、在水中传播距离远等特性，发明了超声波定位与测距系统，即声呐。它用于水下目标的探测、定位、跟踪、识别，以及水下导航、通信等，在海洋科学探测、海洋资源开发和海洋军事等方面也发挥了重要作用。如图 1
41、-24所示，舰船上的声呐向水中发射超声波，超声波遇到鱼群、潜艇、海底山峦和礁石时反射回来，经声呐系统处理，从而确定它们的位置、距离等信息。在医疗领域，人们利用超声波成像技术发明了超声诊断仪。这种诊断仪通过探头发射的超声波进入人体，并从体内组织结构产生的回声中提取信息组成图像。例如，利用 B 型超声诊断仪（简称 B 超）可以观察母体内的胎儿，如图 1-25 所示。在工业领域，超声波探伤仪能利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性，快速、精确地进行工件内部缺陷的检测、定位、评估和诊断。例如，可以用它探测铁轨内部是否存在裂纹、气孔和杂质等。人们还利用超声波的特性发明了超声波清洗机（图 1-26
42、）、超声波焊接机、超声波雾化器等。有一种超声波马达（图1-27），它能把超声振动的形式转换为移动的形式，比传统电动机体积更小，并具有低速、高精度等优点,不少数码照相机的光学镜头都采用了这项技术。图 1-24 声呐的应用图 1-25 胎儿的 B 超图像第一章 声现象30次声波广泛存在于我们的周围。许多自然现象都会产生次声波，如狂风暴雨、电闪雷鸣、火山爆发、地震、海啸等。人为产生次声波的现象也很多，如核爆炸、火箭发射、飞机飞行和列车行驶等都会产生次声波。次声波在传播过程中能量衰减较慢，且不易被障碍物遮挡，因而可以传播得很远。强烈地震、火山爆发产生的次声波，能绕地球传播 23 圈。较强的次声波会对人
43、体产生严重损害，使人恶心、神经衰弱甚至内脏破裂。强度更大的次声波还会对机器设备、建筑物等造成破坏。目前，科学家正在研究、监测和控制次声波，以便有效避免它的危害，或从次声波中获取信息来预报地震、台风等。风暴生成后产生的次声波，传播速度远大于风暴移动速度，人们根据监测到的次声波，即可在风暴到来之前发出警报。人们还通过研究次声波在大气层中传播的特性，来探测某些大规模气象过程的性质和规律，预报沙尘暴、龙卷风等。次 声 波图 1-26 超声波清洗机图 1-27 超声波马达超声波马达实践与练习1.蝴蝶飞行时翅膀每秒振动 5 6 次，蚊子飞行时翅膀每秒振动300 600次。为什么我们凭听觉能发现飞行的蚊子，
44、却不能发现飞行的蝴蝶？2.查阅资料，了解你感兴趣的动物发出声音的频率范围，并与同学交流。3.查阅资料，进一步了解超声波的主要特性以及与之相关的实际应用，并到电器商场等场所观察应用超声波工作的设备（如超声波清洗器等），了解它们是如何利用超声波工作的。音乐是一门用声音创造美的艺术。人们通过它抒发情感、愉悦身心、陶冶情操、丰富精神世界。器乐和声乐是音乐的主要门类，它们既蕴含了丰富的文化内涵，又包含了许多科技知识。用声学知识研究乐器，尝试制作和演奏乐器，十分有趣且有意义。任务与要求1.对一种中国传统乐器进行调查，如编钟、骨笛、古琴等。了解它的历史由来、特点和简单的声学原理。跨学科实践乐器的调查与制作生
45、活 物理 社会贾湖骨笛图 1-28 所示是河南博物院收藏的贾湖骨笛，它器形完整，是我国目前出土的年代最早的乐器实物，被称为“中华第一笛”。贾湖骨笛不只是中国年代最早的乐器实物，更被专家认定为世界上最早的可吹奏乐器。它不仅能够演奏传统的五声或七声调式的乐曲，而且能够演奏富含变化音的少数民族乐曲等。它的出土，改写了先秦音乐史乃至整部中国音乐史，也为我们研究中国音乐与乐器发展史提供了弥足珍贵的实物资料。图 1-28 贾湖骨笛31第一章 声现象323.利用生活中常见的材料，自制一种简易乐器，如单弦琴、竹笛、排箫、活塞音哨、酒杯打击乐器（图 1-30）等。在制作过程中进行一些有趣的探究活动。交流与评价1
46、.以短文的形式介绍一种中国传统乐器，内容主要包括乐器的结构、发音特点、历史渊源、演奏要求等。2.向同学展示自制的简易乐器，说明制作过程的关键环节以及你是怎样调整和控制响度、音调和音色的。3.对短文内容的准确性与完整性等进行评价，对自制乐器的结构、声音效果和创新性等进行评价。图 1-30 酒杯打击乐器图 1-29 二胡2.选择一种自己喜爱或擅长的乐器，如二胡（图 1-29）、竹笛、小提琴等，研究它的结构、发声原理以及怎样实现对声音三要素的控制等。走访与乐器有关的职业人员，如音乐教师、演奏家、乐器生产维修人员等，了解他们使用乐器的工作感受与职业要求。跨学科实践33内容梳理素养进阶反思提升1.声音是
47、由物体振动产生的。我们如何知道发声的物体在振动？2.在探究声音能否在真空中传播时，用抽气机抽气后声音变小；打开阀门让空气进入玻璃罩后，声音又变大。你是怎样通过这一实验现象推理出声音不能在真空中传播的？3.声音千变万化，响度、音调、音色是声音的三个基本特性。响度和音调分别与什么因素有关？我们是如何通过实验获得证据的？声音的分类声现象实验探究控制噪声噪声的危害噪声乐音社会责任响度声音的特性音调音色振幅频率超声波和次声波声音的产生原因声源振动介质声音的传播条件声速声音是一种波第一章 声现象341.医生常依据病人心、肺发出的声音诊断病情；铁道维护工通过敲击铁轨发出声音，判断铁轨是否存在松动或损伤等情况
48、。在生活中还有哪些类似的利用声音的例子？2.声音看不见、摸不着，但利用计算机可以显示声音的波形图。试一试，观察你说话时声音的波形，改变声音的响度、音调，观察波形的变化。某同学声音的波形如图 1-31 所示。4.物体振动发出声音，但人和动物不一定都能听到。有人认为，这是由声音响度过小导致的，经过本章的学习，你认为可能还有什么原因？5.音箱发出的声音使烛焰晃动，说明声音具有能量。你还能举出哪些实例说明声音具有能量？问题解决图 1-31（a）说话时声音的波形（b）改变响度、音调后声音的波形3.回顾摩擦高脚杯杯口发声的活动，你认为有哪些因素会影响其发声的音调？选择其中一个因素，通过实验来验证。4.安静
49、舒适的环境需要大家共同维护。在日常生活和学习中，你是如何自觉控制噪声的？对于他人大声喧哗的行为，你会怎么做？5.请你发挥想象，写一篇“假如这个世界没有声音”的小短文。光现象第二章“烟花三月，我和几个同学相约去公园游玩。只见桃红柳绿连绵数里，蓝天、白云倒映在碧水之中，好似天上有行云，人在行云里。远眺五亭桥，湖水倒映着她的倩影。一阵微风吹来，湖面上波光粼粼，让人眼花缭乱”以上摘自小明的日记。你是否也有类似的经历？你能提出哪些与光有关的问题？光的色彩光的直线传播平 面 镜 光的反射在明媚的阳光下一、光的色彩光 源观察图 2-1 并思考：哪些物体是发光的？你所看到的光来自哪里？明亮的物体，有的本身发光
50、，有的本身并不发光。我们把本身发光的物体叫作光源（light source）。例如，太阳是光源，月亮不是光源。光源分为天然光源和人造光源。太阳是天然光源，电灯是人造光源。你还能列举出其他天然光源和人造光源吗？（a）美丽的夕阳（c）城市的灯光（b）夜幕中的月亮（d）五颜六色的鲜花图 2-1 五彩缤纷的世界光给我们带来了光明，让我们看到了五彩缤纷的世界。你是否想过，大自然是怎么创造出如此丰富的色彩的？36一、光的色彩37光的色散太阳光是白光。很多人认为，在五光十色的世界中，白光是最单纯的。真是这样的吗？分解太阳光如图 2-3所示，太阳光通过三棱镜后发生偏折，分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光，
