探究響度與什么因素有關

邢海根

響度是指人耳聽到的聲音的強弱，它決定于人耳接收到的聲波的能量大小，那么響度與什么因素有關呢？

我們聯想冬天取暖：冬天在火爐邊取暖時會有這樣的感覺，當我們離火爐距離一定時，火爐內火焰越旺，我們感到越暖和，這是因為我們接收到熱這種能量越多；當火焰穩定時，我們遠離火爐，就感到不太暖和了，這是因為熱量向四周傳播，能量分散了，人體接收到的能量少了，其實聲音的傳播也是能量的傳播，人耳接收到聲音的能量越多，聽到的響度也就越大，

將手放在咽喉的聲帶處，人輕輕發聲，感到聲帶振動的幅度不大；再用力發出較大的聲音。感到聲帶振動的幅度較大，在鼓面上放些紙屑，用鼓槌輕輕打鼓，聽到聲音較小，此時紙屑跳起的幅度較小：用力打鼓，聽到聲音較大，紙屑跳起的幅度也較大。

振動的物體離開平衡位置的最大距離叫作振幅，根據聲波的傳播也是能量的傳播，結合以上現象，我們可以猜想：響度可能由聲源的振幅決定，還與人距聲源的遠近有關。

我們先來探究聲音的響度與振幅的關系，聲源的振幅一般是肉眼很難看到的，物理實驗中遇到這類問題時，總是用到一種科學方法——轉換法，在研究看不見或不易觀察的物質或現象時，可以通過研究該物質或現象所產生的可見的效果，由此進一步分析物質或現象，這種方法叫作“轉換法”，由于聲源的振動幅度很小，不易觀察，我們可以在聲源邊掛乒乓球或硬質泡沫塑料小球，根據聲源將小球彈開的距離大小來顯示聲源振幅的大小。

考慮到響度還與其他因素有關，實驗時還要用到另一種研究方法——控制變量法，在物理學上研究一個量與幾個量之間的關系時，我們每次只研究這個量與某一個量之間的關系，而控制其他量保持不變，這種方法叫作“控制變量法”，因此，在研究響度與振幅的關系時，我們要使用同一聲源，同時保持聽聲音的位置不變。

根據以上分析，我們可選用下列器材：音叉，橡皮槌，鐵架臺，乒乓球，細線。透明膠帶。

實驗過程：（1）如圖1，放好鐵架臺，在鐵架臺上插好音叉。將細線的一端放在乒乓球上，用透明膠帶纏繞一周，使細線固定在乒乓球上：細線的另一端系在鐵棒上，調節好鐵棒的高度與伸出的長度，使乒乓球正好與音叉的邊緣接觸，細線呈豎直狀態。

（2）用橡皮槌輕輕敲擊音叉，觀察乒乓球彈出的距離，同時聽聲音的響度，再用力敲擊音叉，觀察乒乓球彈出的距離，聽聲音的響度。

實驗現象：當乒乓球彈出的幅度較小時，聽到音叉發聲的響度也較小；當乒乓球彈出的幅度較大時，聽到音叉發聲的響度也較大。

分析：乒乓球彈出的幅度大小顯示音叉振動的幅度大小，根據實驗現象可知，在其他條件相同時，聲源振動的幅度越大，響度也越大。

結論：響度與聲源的振幅有關（或響度是由聲源的振幅決定的）。

那么如何探究響度與人距聲源遠近的關系？因為響度由振幅決定，就要控制聲源的振幅不變，可選音量不變的收音機來做聲源，將收音機的音量旋至某一較小擋（控制聲音的振幅不變），人慢慢遠離收音機，會發現聲音越來越小，直到聽不見，就能得出聲音的響度還與人距聲源的距離有關（人離聲源越遠，響度越小）的結論。

責任編輯 程哲