目錄 緒論 第一章、物質的世界 第二章、波動與聲音 第三章、光 第四章、溫度與熱 第五章、元素與化合物 第六章、化學反應.

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1 目錄 緒論 第一章、物質的世界 第二章、波動與聲音 第三章、光 第四章、溫度與熱 第五章、元素與化合物 第六章、化學反應

2 第三章 波動與聲音 波的傳播 波的特性 聲波的產生與傳播 聲波的反射與超聲波 多變的聲音

3 波的傳播 波傳播時只傳送 擾動(能量)，並 不傳送物質。 波本身是一種能量。

4 波的特性： 依介質分： 力學波—依靠物質才能傳播的波，稱為力學波。 波動賴以傳播的物質稱為介質。 如水波、弦波、聲波等。
電磁波—不需依靠介質傳播之波動，如電磁波。 依振動情形分： 週期波：質點之振動具有週期性。 非週期波：質點之振動不具週期性，如脈動。

5 力學波可分為 橫波與縱波兩類 1.介質振動方向和波的前進方向垂直的波，稱為橫波(高低波)。
2.介質振動方向和波的前進方向平行的波，稱為縱波(疏密波)。

6 波前進方向 介質振動方向 波前進方向 介質振動方向

7 彈簧波的傳播 目的：藉由彈簧的振動，觀察波的傳播情形。 器材：約50 cm 長的彈簧、10 cm 長的絲帶、碼錶2 個
步驟：1.將彈簧平放在光滑的 桌面，並在彈簧中間 綁上絲帶，如圖1。

8 2.彈簧一端(甲端)由一位同學固定住；另一端(乙端)由另一位同學將彈簧拉長，約伸展至150 cm 。
3.拉住彈簧乙端，在桌面上左右來回振動1 次，如圖2。觀察彈簧上綁絲帶處的振動方向與波的前進方向。

9 4.拉住彈簧乙端，持續在桌面做連續而規律的左右振動，觀察彈簧上綁絲帶處的振動情形與波前進時的形狀。
5.重複步驟4 中振動彈簧的動作，再請另外兩位同學用碼錶計時。一位測量手拉彈簧乙端左右振動5 次所需的時間，同時另一位同學測量絲帶振動5 次所需的時間。 6.拉住彈簧乙端，連續而規律的向前壓縮、往後拉長彈簧，如圖3，觀察彈簧上綁絲帶處振動的情形與波前進時的形狀。

10 問題與討論： 1.在步驟3中，當波通過彈簧上綁絲帶處時，絲帶是否隨著波前進？ 2.在步驟6中，當波通過彈簧上綁絲帶處時，絲帶是否隨著波前進？ 3.手拉彈簧來回振動1 次所需的時間，與絲帶來回振動1 次所需的時間，有什麼關係？ 4.活動中，在彈簧上綁絲帶的目的是什麼？ 5.想想看，手拉住彈簧一端振動，手並沒有接觸到綁絲帶處的彈簧，為什麼當波通過時，該處彈簧也會隨著振動？

11 波的特性 波的性質 1.一次完整的振動。形成一個波形。 2.振動繩子的手，稱為振源。 3.振源完整振動一次所需時間，稱為波的週期。
……………………………………………………

12 6.波峰或波谷到靜止平衡點間的距離，稱為振幅 7.振源振動一個週期時，波前進的距離稱為波長。相鄰兩波峰或相鄰兩波谷間的距離等於波長。
4.偏離靜止位置最高的點，稱為波峰。 5.偏離靜止位置最低的點，稱為波谷。 6.波峰或波谷到靜止平衡點間的距離，稱為振幅 7.振源振動一個週期時，波前進的距離稱為波長。相鄰兩波峰或相鄰兩波谷間的距離等於波長。 波長 振幅 波峰 …………………………………………………… 波谷 波長

13 彈簧的橫波與縱波 縱波的特性與橫波(前述的繩波)相類似。 波長

14 8.振源在每秒內所做完整振動的次數，稱為頻率 9.頻率與週期互為倒數關係，即 10.頻率的單位為赫（Hz），1赫為每秒振動1次
頻率 = 1／週期。 10.頻率的單位為赫（Hz），1赫為每秒振動1次 11.波速、波長與頻率間的關係： 波速 = 頻率 × 波長 = 波長／週期

15 練習題 手持繩子一端，每秒振動2次，發現彈簧上產生的波長為0.5公尺，則此彈簧波的波速為多少公尺/秒？
波速 = 2(1／秒) × 0.5(公尺) = 1(公尺／秒) 若水波波速5 m/sec，且波長為20 cm，則此水波週期為何？ 波速相等之A、B波波長比為1：5，則頻率比為？

16 練習題 若波自a傳到c需要12秒，試問： 1.波長為何？ 2.b傳到c需要多少時間？ 3.週期為多少秒？頻率為多少Hz？ 30 cm a b
…………………………………………………… b c

17 12.波速快慢與介質有關。 同一水面的水波(介質相同)，波速不變。 左圖 點水動作(頻率)快，波長較短、波紋密 右圖 頻率較慢，波長較長、波紋較稀疏

18 波的反射 1.前進的波遇到障礙物，返回原來介質的現象，稱為反射。 2.兩個不同介質的交界面稱為界面。 圓形波的反射

19 波的折射 當波從一介質進入另一介質時，由於波速改變，而使前進方向發生偏折的現象，稱為折射。(若入射方向垂直於界面，則無折射) 法線

20 例如：水波由深水區進入淺水區時產生折射 A. 波長縮短。 B.振動頻率相同時，波速變慢。 C.波速變慢，波前進 偏向法線。 D.水波振幅變大

21 聲波的產生與傳播 聲波的產生 1.聲音是由物體快速振動而產生的。
2.疏密相間的振動，經由空氣傳入耳中，耳膜隨著振動，再經由內耳神經傳到大腦，引發聲音感覺。 知識快遞 蚊子發出嗡嗡聲，其實並不是蚊子的叫聲，而是蚊子飛行時翅膀快速振動所發出的聲音。

22 探索活動 聲音是如何產生的？ 1.取一支音叉，將音叉靠近耳朵(圖A )，你是否聽到音叉發出的聲音？
2.以小槌敲擊音叉，再將音叉靠近耳朵(圖B)，你是否聽到音叉發出的聲音？

23 3.將敲擊過的音叉放入裝水的水槽中，觀察水面的變化(圖C)。
4.以小槌敲擊過音叉後再用手握住，並將音叉靠近耳朵(圖D)，你是否聽到音叉發出的聲音？

24 聲波的傳播 1.聲波的前進方向和空氣中氣體分子振動方向互相平行，所以是一種縱波。 2.聲音需有傳播的介質，是一種力學波。
3.固體和液體也能傳播聲音。

25 示範實驗 聲音的傳播 1.將鈴鐺以細線繫在 鐵絲一端，然後放 入燒瓶中，將玻璃 管、橡皮塞、橡皮 管、長尾夾及鐵絲 裝置如圖，搖動燒 瓶，聆聽鈴鐺發出 的聲音。 燒瓶 裝置 長尾夾 橡皮管 玻璃管 橡皮塞 鐵絲 鈴鐺 鈴鐺搖動時，不能碰撞到燒瓶。

26 聲音的傳播 2.如圖，取下長尾夾， 並在燒瓶內裝少量 水，然後加熱使水 沸騰，變成水蒸氣。 3.當燒瓶內的水乾後， 即停止加熱，並用 長尾夾夾住橡皮管。 加熱使燒瓶內的水 沸騰

27 聲音的傳播 4.燒瓶停止加熱後， 先靜待一段時間， 等燒瓶較不燙時， 再取下燒瓶，緩 緩澆水使其冷卻， 如圖所示。 澆水使燒瓶冷卻 在加熱過的燒瓶上澆水時，須緩慢且不可直接澆在燒瓶底部，以免燒瓶因冷卻不均勻而破裂，造成危險。

28 聲音的傳播 5.再一次搖動燒瓶，留意鈴鐺的聲音與步驟 1有什麼不同。 6.如圖，將步驟 的燒瓶倒立置入 裝水的水槽中， 然後拔除長尾 夾，觀察燒瓶內 有什麼變化？ 將冷卻後的燒瓶倒立置 入水槽中，拔除長尾夾

29 氣體與固體傳播聲音的差異 1.如圖A所示，請一位同學站在桌子的右邊，由另一位同學在桌子的左邊輕敲桌子，問問右邊的同學是否能聽見左邊同學輕敲桌子的聲音？

30 2.如圖B 所示，站在桌子左邊的同學仍輕敲桌子，但右邊的同學將耳朵貼在桌面上，比較步驟1和步驟2中所聽到的聲音有什麼不同？

31 聲波傳播的速度 溫度越高，聲音傳速越快 溼度越高，聲音傳速越快 1.不同的介質，傳播聲音的快慢也不相同。
2.介質的種類、狀態、密度、溫度及溼度等因素，都會影響聲音傳播的速率。 溫度越高，聲音傳速越快 溼度越高，聲音傳速越快

32 聲音在介質中的傳播速率（在室溫20℃時） 介質 聲速 （公尺/秒） 純水 1490 松木 3320 海水 1520 銅 3810 玻璃
5500 鋼 5200 空氣 343 鉛 1190

33 溫度與聲速之關係 V(聲速)=331+0.6t (攝氏溫度) A.在0℃、乾燥無風的空氣中，傳聲速率約為331公尺／秒。
B.但在20℃、乾燥無風的空氣中，聲音傳播速率大約有343公尺／秒。

34 練習題 如果看見閃電後，經過5秒鐘才聽到雷聲，請估計發生閃電處距離我們大約多遠？(假設當時的聲速為340m/s)
小誠在水中潛水聽到爆炸響聲後，抬起頭來隔了5秒又聽到聲響，請問爆炸地點距小誠有多遠？(假設當時空氣聲速為340m/s，海水中聲速為1500m/s) 請問乾燥無風的空氣中，氣溫30℃與10℃時，聲速分別為多少？

35 聲波反射與超聲波 聲波的反射 1.聲音遇到障礙物時發生反射現象，反射回來的聲音稱為回聲。
2.聲波遇到光滑或堅硬的表面時較易反射，遇到有孔隙或柔軟的表面時，易被吸收，使得回聲減弱。

36 例如：1.空房子內可以吸收聲音的物質較少所以聽起來會特別響亮。
2.大禮堂或音樂廳，在牆壁加裝吸音板或布幔。 3.將雙手在嘴邊圈成喇叭狀來呼叫。 4.遊樂場中可以用來傳聲的管狀話筒。 5.碟形對話筒，是利用聲音經凹面反射會聚的性質。

37 3.利用聲波的反射可以測量距離。 例如：船艦上用來發射和接收聲波的聲納裝置，可用來探測海洋深度或魚群位置。 聲納探測

38 聲波的反射 回聲是由於聲音往前進行，碰到障礙物反射之結果，因此要考慮去與回之距離。 h=v × t/2 h(距離) v(聲速) t(時間)
知識快遞 當回聲與原聲到達聽者耳朵的時間差小於0.1秒時，聽者將無法區別回聲與原聲。發聲體和反射面須距離約17 m以上，才能分辨出回聲或原聲。

39 練習題 若聲音在海水中的傳播速率為1500m/s，若在海面某處聲納傳送聲音至海底後反射回來，總共花6秒，則此處海底深度約為 公尺。
小誠站在山谷中，喊了一聲，2秒後聽到第一聲回聲，6秒後聽到第二聲，請問山谷寬度多少？ 鐵達尼號以每秒20公尺行駛於海上，對著正前方發出鳴笛聲後，10秒後聽到回聲，試問前方冰山距離它有多遠？(聲速每秒340m/s)

40 超聲波 人耳可以聽到的聲音頻率範圍，約在20～20000赫之間。高於20000赫的聲波稱為超聲波，又稱為超音波。 1.聲納 (聲波導航和測距) 發出的是超聲波，人耳無法聽見。 2.超聲波頻率高、波長短，方向性佳。 3.醫學上常利用超聲波檢查人體內器官。 例如：用超聲波檢查孕婦腹中胎兒的情況。 4.利用超聲波的高頻率，可用來清洗浸在溶劑中的物品。

41 1.人和許多動物的聽覺頻率 範圍並不同，許多動物可 以聽見的聲音，人不一定 聽得到。
2.聲納(Sonar)是Sound Navigation and Ranging (聲波導航和測距)的縮寫。 聲納的使用方法是利用聲 波反射原理， 向下發射聲 波，傳訊號到海底再反射 回來，利用聲波往返時間 及聲速，推算海底深度。

42 多變的聲音 音樂 1.只要是樂器規則振動所發出的聲音， 稱為樂音。 2.不規則振動所產生的聲音則稱為噪音。
3.聲音的不同和變化可以用下列幾項來描述。 (1) 響度 (2) 音調 (3) 音色

43 樂器大致可分為3種： 1.打擊樂器：利用敲擊皮膜或金屬產生振動，發出聲音的打擊樂器，例如三角鐵、鼓。 2.管樂器：利用吹動空氣產生振動，發出聲音的管樂器，例如喇叭、笛子。 3.弦樂器：利用拉撥弦產生振動，發出聲音的弦樂器，例如南胡、小提琴。

44 響度與振幅 1.聲音的強弱程度稱為響度。 2.響度與振幅有關。 3.振幅越大，發出的音量越大，其響度通常也較大。 4.科學上常以分貝（dB）作為聲音強度的單位。

45 以「貝」為聲音強弱的量度單位，是為了紀念電話發明人貝爾(Alexander Graham Bell ， 西元1847 ∼1922 年)。分貝等於貝的10分之1，科學家以人耳所能聽見的最小聲音強度為0 分貝，每增加10分貝，聲音的強度就增為10倍。例如20分貝的聲音，其強度為0分貝的100倍。

46 5.共鳴 (1) 一個物體振動發出聲音，傳到另一個物體，使另一個物體也隨之產生振動而發出聲音的現象，稱為共鳴。 (2) 可以產生同頻率振動，彼此才會具有共鳴現象。 (3) 許多樂器都會加裝共鳴箱來增強聲音的強度。

47 音調與頻率 1.聲音的高低稱為音調。 2.音調與頻率有關。 3.發音體的振動頻率越高，發出的聲音音調越高。 4.振動的物體越薄、越短、越細或拉得越緊，則振動的頻率會越快，音調也會較高。

48 1.男生聲帶振動的頻率一般在80∼200 Hz之間，而女性聲帶振動一般在250∼600 Hz之間，所以女性說話的音調通常比男性高。
2.吉他有六條粗細不同的弦線。空弦撥彈時，粗弦發音較低， 細弦發音較高。 在同一條弦線 撥彈時，手指 按住弦線的位 置越接近撥彈 處，則發音越高。

49 振動體對頻率的影響 1.將長約30cm 的直尺放在桌上，使直尺的一端超出桌面約20cm，用手將直尺的另一端壓住，固定在桌面上；然後再用手將直尺突出桌面的一端下壓後放手，使其振動，聆聽直尺振動所發出的聲音。

50 振動體對頻率的影響 2.將直尺一端超出桌面約15cm，重複步驟1。 3.比較步驟1及步驟2，直尺振動時所發出的聲音有什麼不同。

51 1.不同的發音體有它獨特的發音特性，稱為音色。 2.音色決定於 聲音的波形。 3.不同的發音體會有 不同的音色，因為 其聲波是由幾種頻
音色與波形 1.不同的發音體有它獨特的發音特性，稱為音色。 2.音色決定於 聲音的波形。 3.不同的發音體會有 不同的音色，因為 其聲波是由幾種頻 率與響度都不同的 波所合成，所以波 形各不相同。 振動位移 音叉 長笛 單簧管 雙簧管 小提琴 時間 樂器所發出聲波的波形

52 頻率與共鳴 目的：了解共鳴箱的作用及頻率與共鳴的關係。
器材：三組附共鳴箱的音叉，其中兩組音叉振動頻率相同，另一組與其他兩組振動頻率不同、小槌1 支。

53 步驟： 1.將兩組振動頻率相同的音叉標示符號A 、B ，另一組與其他兩組振動頻率不同的音叉標示符號C 。 2.將A 音叉的共鳴箱拆下，然後敲擊A 音叉，聆聽A 音叉發出的聲音。 3.將A 音叉的共鳴箱裝回，再一次敲擊A 音叉，聆聽此時A 音叉發出的聲音和步驟2 有何不同。

54 4.將A 、B 兩組音叉的共鳴箱口相對放置於桌上，敲擊A 音叉讓A 音叉發出聲音後，用手按住A 音叉，聆聽B 音叉是否發出聲音，然後用手輕碰B音叉，感受B 音叉是否在振動。
5.將B 音叉換成C 音叉，重複步驟4。 A B A C

55 問題與討論： 1.步驟2和步驟3中，沒有共鳴箱和附有共鳴箱的A音叉，發出的聲音有何不同？ 2.步驟4中，用手按住正在振動中的A音叉後，是否可以聽見B音叉的聲音？用手輕碰B音叉，是否可以感受B音叉的振動？ 3.步驟5中，用手按住正在振動中的A音叉後，是否可以聽見C音叉的聲音？用手輕碰C音叉，是否可以感受C音叉的振動？

56 練習題 小誠從演唱會現場（90分貝）回家（50分貝），兩處音量的響度差多少倍 。 試管中裝水，水量越多，向管內吹氣，音調越 。
小誠從演唱會現場（90分貝）回家（50分貝），兩處音量的響度差多少倍 。 試管中裝水，水量越多，向管內吹氣，音調越 。 以下六支音叉，哪種搭配可出現共鳴的現象 A B C D E F 頻率(赫) 150 200 250 300

57 練習題 有A、B、C、D四條弦，材質相同，A、B一樣粗，C、D一樣粗，但A、B比C、D細，如圖示，於P點撥動，皆可聽到振動而發出聲音，則音調由高至低的順序 。

58 圖為吉他的6條弦線，第1弦最細，第6弦最粗，但每條弦的鬆緊度相同。手指固定在每一條線的A點處撥彈(箭頭所指處)，請回答第13～15 題。
1.若另一手手指分別按在甲、乙 、丙三個位置，則所發出的聲音 由高而低的順序排列為何？ 2.若另一手手指分別按甲、丁、 戊三個位置，則所發出的聲音由 高而低的順序排列為何 3.吉他上的木箱，有何作用？ (A)增加聲音的響度 (B)提高聲音的音調 (C)改變聲音的音色 (D)增加美觀