8 核心素养科学思维 [2025 江苏常州期中,偏难]小明利用手机来测量声速,实验场景如图所示:他将一根木条平放在楼梯台阶边缘,小球放置在木条上,手机放在地面A点(与小球落地点的间距可忽略),打开手机的“声学秒表”软件,用钢尺水平击打木条,木条飞出的同时小球下落,手机从收到钢尺的击打声开始计时,到接收到小球落地的撞击声停止计时,测得台阶距离地面的高度$h=3.2\ \mathrm{m}$,击打声与撞击声的时间间隔$\Delta t=0.79\ \mathrm{s}$,小球下落时间$t=0.8\ \mathrm{s}$,求声速大小。

8.【解】击打声通过的路程为3.2 m,击打声与撞击声的时间间隔$\Delta t=0.79\ \mathrm{s}$,小球下落时间$t=0.8\ \mathrm{s}$,则击打声传递到手机所需的时间为$t_\mathrm{声}=t-\Delta t=0.8\ \mathrm{s}-0.79\ \mathrm{s}=0.01\ \mathrm{s}$,声速为$v=\frac{s}{t_\mathrm{声}}=\frac{3.2\ \mathrm{m}}{0.01\ \mathrm{s}}=320\ \mathrm{m/s}$。

【分析】
首先明确实验中各时间的关系：手机从收到击打声开始计时，到接收到小球落地的撞击声停止计时，记录的时间间隔Δt，等于小球下落的总时间t减去击打声从木条处传到手机的时间（因为手机与小球落地点间距可忽略，落地声传到手机的时间可忽略不计）。因此先求出击打声的传播时间，再利用声速公式计算声速大小。
【解析】
已知台阶距离地面的高度$h=3.2\ \mathrm{m}$，小球下落时间$t=0.8\ \mathrm{s}$，击打声与撞击声的时间间隔$\Delta t=0.79\ \mathrm{s}$。
由于手机与小球落地点间距可忽略，落地声传到手机的时间不计，因此击打声从木条传到手机的时间为：
$t_{\mathrm{声}} = t - \Delta t = 0.8\ \mathrm{s} - 0.79\ \mathrm{s} = 0.01\ \mathrm{s}$
击打声传播的距离等于台阶高度$h$，根据声速公式$v = \frac{s}{t}$，这里$s=h$，代入数据得：
$v = \frac{h}{t_{\mathrm{声}}} = \frac{3.2\ \mathrm{m}}{0.01\ \mathrm{s}} = 320\ \mathrm{m/s}$
【答案】
320 m/s
【知识点】
声速计算、时间间隔分析
【点评】
本题结合实际实验场景，考查声速的计算，关键在于理清各时间的对应关系，明确落地声传播时间可忽略，找准击打声的传播时间是解题核心，对科学思维的分析能力有一定要求，属于中等难度的实验类计算题。
【难度系数】
0.5

1 探究声音的产生 [2026河南周口质检,中]在探究声音的产生与传播时,小明和小华一起做了下面的实验:

(1)如图甲所示,小明用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,可观察到,这说明。此探究实验中悬挂着的乒乓球的作用是。
(2)如图乙所示,为了验证(1)中的探究结论,小华用手使劲敲桌子,桌子发出了很大的声音,但他几乎没有看到桌子的振动,为了明显地看到实验现象,你的改进方法是。

1.(1)乒乓球被弹开 声音是由物体振动产生的 放大音叉的振动 (2)在桌子上放一些细小的碎纸片 【解析】(1)小明用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,可观察到乒乓球被弹开,间接说明了音叉在振动,则该现象说明声音是由物体振动产生的;音叉的振动比较难直接观察到,可用乒乓球来放大音叉的振动。(2)桌子的振动很难观察到,但可以在桌子上放一些细小的碎纸片,碎纸片跳动则说明桌子在振动。

【分析】
这道题围绕“声音的产生”核心知识点，利用转换法将不易观察的微小振动放大，从而探究声音产生的原因。对于甲图，发声的音叉在振动，接触乒乓球时会使乒乓球被弹开，以此说明声音由振动产生；乒乓球的作用是放大音叉的微小振动，便于观察。对于乙图，桌子振动不易直接观察，需借助细小物体将振动转化为可见现象，验证声音由振动产生。
【解析】
(1) 声音是由物体振动产生的，正在发声的音叉处于振动状态，但音叉振动幅度小，肉眼难以直接观察。当悬挂的乒乓球接触发声的音叉时，音叉的振动会将乒乓球弹开，因此可观察到乒乓球被弹开，这一现象说明声音是由物体振动产生的；实验中乒乓球的作用是放大音叉的微小振动，将不易观察的振动转换为明显的乒乓球跳动，便于观察，这种方法是转换法。
(2) 敲桌子时，桌子的振动同样微小，肉眼难以直接看到。为了明显观察到桌子的振动，可利用转换法，在桌子上放一些细小的碎纸片，桌子振动时会带动碎纸片跳动，通过碎纸片的跳动来显示桌子的振动，从而将微小振动放大，便于观察实验现象。
【答案】
(1) 乒乓球被弹开；声音是由物体振动产生的；放大音叉的振动 (2) 在桌子上放一些细小的碎纸片
【知识点】
声音的产生；转换法的应用
【点评】
本题是探究声音产生的基础实验题，重点考查转换法在实验中的应用，通过将不易观察的微小振动转化为明显的可见现象，帮助理解声音产生的原因，题目难度适中，注重实验方法的掌握。
【难度系数】
0.6

2 探究声音的传播条件 [2026广东东莞质检,中]
如图所示,同学们在探究声音的传播条件。

甲 乙

(1)如图甲,一位同学在室外用手轻敲墙体,室内的同学把耳朵贴在墙上能听到敲击声,这说明(填“固体”“液体”或“气体”)能传播声音。
(2)如图乙,一位同学手握两块小石头放入水中敲击,另一位同学把耳朵贴在玻璃水槽的外面,两只耳朵都能听到水中石头相互敲击的声音,这说明声音既能在固体中传播,又能在和中传播。
(3)如图丙,把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内,可以听到铃声,逐渐抽出玻璃罩内的空气,铃声逐渐减弱,再让空气逐渐进入玻璃罩内,铃声又逐渐变强,这说明听到的铃声是通过空气传播的。声音在空气中以的形式传播到四周,玻璃罩内的空气减少时,听到的铃声变弱,由此可推理得出真空(填“能”或“不能”)传声,这种研究方法叫做。
(4)由以上实验可知,声音的传播需要。

2.(1)固体 (2)液体 气体 (3)波 不能 科学推理法 (4)介质 【解析】(1)室外的同学轻敲墙体,室内的同学把耳朵贴在墙上能听到敲击声,这说明固体能传播声音。
(2)水中石头相互敲击,声音通过水(液体)传播到玻璃水槽,再通过玻璃水槽(固体)传播到另一位同学贴着玻璃水槽的耳朵中,该同学的两只耳朵都能听到敲击声,则说明敲击声通过水也传播到了空气中。这说明声音既能在固体中传播,又能在液体和气体中传播。
(3)声音在空气中以波的形式传播。逐渐抽出玻璃罩内的空气,铃声逐渐减弱,由此可推理得出真空不能传声。这种在实验基础上经过推理得出规律的研究方法叫做科学推理法。
(4)由以上实验可知,声音可以在固体、液体、气体中传播,真空不能传声,所以声音的传播需要介质。

【分析】
本题通过三个探究实验考查声音的传播条件，解题时需结合每个实验的场景和现象，对应声音传播的介质类型、传播形式及研究方法分析：
1. 甲图实验：墙体为固体，耳朵贴墙听到敲击声，直接判断传声介质为固体；
2. 乙图实验：水中石头敲击的声音可通过水（液体）、玻璃（固体）、空气（气体）传播，结合实验现象推导液体和气体也能传声；
3. 丙图实验：明确声音以波的形式传播，通过抽空气时铃声减弱的现象，推理真空无法传声，同时识别实验所用的科学推理法；
4. 综合所有实验，总结声音传播的必要条件。
【解析】
(1) 甲图中，敲击墙体（固体），室内同学耳朵贴墙听到声音，说明固体能传播声音；
(2) 乙图中，水中石头敲击的声音，可通过水（液体）、玻璃水槽（固体）、空气（气体）传播，同学能听到声音，说明声音能在液体和气体中传播；
(3) 声音在空气中以波的形式传播；逐渐抽出玻璃罩内空气，铃声减弱，推理得出真空不能传声；这种在实验基础上经过合理推理得出结论的方法，叫做科学推理法；
(4) 综合三个实验：声音可在固体、液体、气体中传播，真空不能传声，因此声音的传播需要介质。
【答案】
(1)固体 (2)液体 气体 (3)波 不能 科学推理法 (4)介质
【知识点】
声的传播条件、科学推理法
【点评】
本题以探究实验形式考查声音的传播相关知识，结合不同介质的传声现象，既巩固基础知识点，又考查学生对实验方法的理解，是初中物理声现象部分的典型基础题，有助于学生建立声传播的知识框架。
【难度系数】
0.6