例题2 巧测声速。
在户外选择一个合适的地点，对面有良好的反射墙面，保证你可以清楚地听到拍手的回声。很快而节奏均匀地拍着双手（图1-1-2），通过简单练习，可以使每一拍与前一拍的回声重合。请一个同学帮助你测量30 s或1 min内拍手的次数。假设拍手者到墙面的距离是66 m，30 s内共拍了75下。问：
（1）你们测定的声速为多大？
（2）为什么要使拍手调到均匀的节奏来做这个实验，而不是直接测量从拍手到听到回声这一段时间？
（3）如果拍手的声音响度太小，听不清楚，是否可以用敲击皮鼓来代替拍手？
点 拨 用“累计测量”的方法可以减小测量误差，使你能够更精确地测量微小的物理量。
答案：解：
（1）声音从拍手位置传播到墙面再反射返回的总路程：
$s=2×66\ \mathrm{m}=132\ \mathrm{m}$
30 s内共拍手75次，相邻两次拍手的时间间隔：
$\Delta t=\frac{30\ \mathrm{s}}{75}=0.4\ \mathrm{s}$
由于每一拍与前一拍的回声重合，说明声音传播往返路程的时间等于相邻两次拍手的间隔，因此测得的声速：
$v=\frac{s}{\Delta t}=\frac{132\ \mathrm{m}}{0.4\ \mathrm{s}}=330\ \mathrm{m/s}$
（2）拍手到听到回声的时间间隔很短，仅约0.4 s，直接手动测量这段时间时，人的计时反应带来的相对误差会非常大；采用均匀节奏拍手，累计测量较长时间内的总拍手次数，通过总时间计算得到单次回声的传播时间，利用累计测量的方法大幅减小时间测量的误差，使最终结果更准确。
（3）不可以。敲击皮鼓发出的声音持续时间长、余音大，回声会和鼓声本身的余音混杂在一起，无法清晰分辨回声的时刻，不能准确实现每一次敲击声与前一次敲击的回声重合，无法完成实验。
解析：
【分析】
本题分为三小问，第（1）问需利用“拍手与回声重合”的条件，明确声音传播的路程为往返距离，相邻拍手的时间间隔等于声音往返的时间，再通过速度公式计算声速；第（2）问要对比直接测量短时间与累计测量的误差差异，理解减小误差的方法；第（3）问需分析不同声源的声音特点对实验的影响。
【解析】
（1）声音从拍手位置传播到墙面再返回的总路程：$ s = 2×66\ \mathrm{m} = 132\ \mathrm{m} $；30 s内拍手75次，相邻两次拍手的时间间隔：$ \Delta t = \frac{30\ \mathrm{s}}{75} = 0.4\ \mathrm{s} $；由于每一拍与前一拍的回声重合，说明声音往返的时间等于相邻拍手的时间间隔，根据速度公式得声速：$ v = \frac{s}{\Delta t} = \frac{132\ \mathrm{m}}{0.4\ \mathrm{s}} = 330\ \mathrm{m/s} $。
（2）直接测量单次拍手到回声的时间间隔很短，手动计时的反应误差占比大，相对误差高；采用均匀节奏拍手累计测量总时间和总次数，通过计算单次对应的时间，利用累计法减小时间测量的误差，提升结果准确性。
（3）不可以用敲击皮鼓代替拍手，因为皮鼓敲击后余音长，回声会与鼓声余音混杂，无法清晰分辨回声时刻，不能实现敲击声与前一次回声重合，无法完成实验。
【答案】（1）$ 330\ \mathrm{m/s} $；（2）直接测量单次拍手到回声的时间间隔很短，计时反应带来的相对误差大，采用均匀节奏拍手累计测量，可减小时间测量的误差，使结果更准确；（3）不可以，因为皮鼓敲击后余音长，回声与鼓声余音混杂，无法清晰分辨回声时刻，无法完成实验。
【知识点】声速计算、误差分析、声音的传播
【点评】本题结合实际实验考查声速测量，体现了累计法减小误差的物理思想，同时分析了实验中声源选择的合理性，注重物理知识在实际场景中的应用。
【难度系数】0.6
1. 通常人们说话的声音是通过
空气
传播的。相传，著名的德国音乐家贝多芬失聪后，将硬棒的一端抵在钢琴盖板顶上，另一端咬在牙齿中间，仍然可以听见声音，说明声音可以在
固体
中传播。将要上钩的鱼会被岸上人的说话声吓跑，说明声音也可以在
液体
中传播。
答案：1. 空气 固体 液体
解析：
【分析】首先明确声音的传播需要介质，气体、固体、液体都可作为传声介质，真空无法传声。结合生活实例分析：日常说话时，声音通过周围的空气（气体）传播；贝多芬用硬棒（固体）传递振动，说明固体能传声；岸上的声音能吓跑水中的鱼，说明液体也能传声。
【解析】声音的传播依赖介质：1. 日常人们说话的声音，是通过空气（气体）这种介质传播到对方耳朵中的；2. 贝多芬失聪后，通过硬棒（固体）将钢琴的振动传递到牙齿，再传入听觉神经，说明固体可以传声；3. 岸上人的说话声先通过空气，再通过水（液体）传播到鱼，所以鱼会被吓跑，说明液体也能传声。
【答案】空气 固体 液体
【知识点】声音的传播介质 固体传声 液体传声
【点评】本题结合生活实例考查声音传播的介质，属于声学基础知识点，难度较低，只要掌握声音可在固、液、气中传播的规律即可解答。
【难度系数】0.9
2. “夜半钟声到客船”这句诗中，钟声是由于钟受到木棒撞击产生
振动
而发出的，客船上的人所听到的钟声是通过
空气
传入人耳的。
答案：2. 振动 空气
解析：
【分析】首先明确声音的产生源于物体的振动，声音的传播需要介质；结合诗句场景，钟被撞击后振动发声，客船上的人听到的钟声通过空气传播到人耳，据此分析填空。
【解析】声音是由物体振动产生的，因此钟声是钟受木棒撞击后产生振动而发出的；声音的传播需要介质，空气可以作为传声介质，客船上的人听到的钟声是通过空气传入人耳的，故依次填入振动、空气。
【答案】振动 空气
【知识点】声音的产生 声音的传播
【点评】本题考查声学的基础知识点，属于概念识记类题目，难度较低，主要考查学生对声音产生与传播基本原理的掌握。
【难度系数】0.9
3. 将一只正在响铃的闹钟放在玻璃罩中，密封后用抽气机抽出玻璃罩内的空气，随着空气逐渐被抽出，闹钟的铃声会
逐渐减小
。由这一现象可以推测，声音
不能在真空中传播
。
答案：3. 逐渐减小 不能在真空中传播
解析：
【分析】
要解决这道题，需结合声音传播的条件分析实验现象：声音的传播需要介质，固体、液体、气体都可作为传声介质。当玻璃罩内的空气被抽出时，罩内的传声介质（空气）逐渐减少，闹钟铃声的传播会受影响，进而观察到铃声的变化；当罩内接近真空时，几乎听不到铃声，由此可推测声音在无介质的真空中无法传播。
【解析】
将闹钟放在密封玻璃罩内，抽出空气的过程中，罩内的传声介质（空气）不断减少，因此闹钟的铃声会逐渐减小；当罩内空气几乎被抽尽（接近真空）时，几乎听不到铃声，由此可推测声音不能在真空中传播。
【答案】
逐渐减小 不能在真空中传播
【知识点】
声音的传播条件
【点评】
本题通过实验探究声音的传播条件，运用了科学推理法（理想实验法），是初中声学的基础知识点，需掌握实验现象与结论的对应关系。
【难度系数】
0.8
