前言
2022年“十四五”的开局年，随着“双减政策”的出台，新的课程标准的颁布，为了“让核心素养落地”，市南初中物理学科的骨干老师会陆续为老师和同学们推出系列专题，使我们义务教育阶段物理学科的教与学能够紧跟时代发展要求。“市南物理”专栏会在青岛市初中物理微教研公众平台中与大家见面，希望能与老师和同学们有更深入的交流和探讨！
简介
市南区共有12所初中学校，万余名初中学生，80余名物理教师。区域中学生整体素质好，不同学生各有所长，适应未来发展能力强；物理教师教育理念先进，队伍梯队发展均衡，名师和骨干教师占比过半；学科教研氛围浓厚，师生有强烈的终身学习意识。
PART02.
科普读物
>>中国古今物理成就和应用<<
回望历史：中国古代声学研究
撰 稿：青岛七中物理组 娄馨月
编辑审阅： 陈翠玉
古代中国人不仅记述了许多物理现象，发现了很多物理规律，更有包含物理知识的诗赋文字传世，至今仍对我们现代科学的研究有着重要意义。而从古至今，声学都是人们重要的探究领域之一，中国人关于声学的发展具有鲜明的特色和丰富的旋律意蕴。声学作为一门古老的学科，至今仍不乏旺盛的生命力。让我们伴随上古时代的宫廷乐律，一起领略声学的神秘魅力，倾听来自中国物理史中的强劲之音。
一、古代中国有关声的理解
（一）声音的产生
东汉时期，王充认为：“人所以言语呼吸者，气括口舌之中，动摇其舌，张歙其口，故能成言。”他认为口舌的张合使人能够发出声音，并将箫笙发声与口舌发声做出类比。而到了唐代，人们对声音的形成有了更深的理解，《乐书要录》指出：“形动气彻，声所由出也。”谭崤在《化书》中写道：“气动则声发，声发则气振。”指出物体的振动带动了气体振动，从而产生声音。
（二）声音的传播
五代时期，道士谭崤在《化书》写道：“耳非听声也，而声自投之。”他认为声音能够自己传播到人的耳朵中。明代时期，宋应星认为：“物之冲气也，如其激水然。”他把物体对于空气的激荡与投石引起的水波扩散现象相类比，很好地描述了声音是以波的形式传播的。
（三）声学现象
共振
《隋唐嘉话》中记载了这样一个故事：洛阳有个僧人，他的房中有个磬，白天黑夜都会自己响起来。僧人为此感到害怕，从而得了大病。绍夔听说了这件事情，便拿出怀中的锉，在磬上锉了几处，它的响声就消失了。僧人问他原因，绍夔说：“这个磬和钟的韵律相吻合，敲这个那个也会响。”这就是共振现象。
沈括在《梦溪笔谈》中也描述了乐器共振现象，他剪了一个纸人放在少宫或少商弦上，弹动宫弦或商弦时，在相应的少宫或少商弦上的纸人就会跳动起来，而弹其他弦时，纸人则不动。用两只琴，将纸人放在一只琴的弦上，弹动另一只琴时，相应的弦上的纸人就会跳动。沈括将这种情形统称为“应声”，并指出这是正常的规律。
沈括与“应声”现象
二、古代中国有关声的应用
（一）乐器与乐律
中华民族远在新石器时代，已能制作一些简单的乐器。中国古代乐器主要分为弦乐器、管乐器和打击乐器。中国早期的弦乐器是琴瑟之类的弹拨乐器，唐代又发展出胡琴之类的拉弦乐器，古人通过调整弦的长短和粗细来控制音调；管乐器发音是由于管中空气柱振动的结果，中国古人也认识到了管乐器发音清浊与管之长短的关系，因此通过改变管的长短来改变声音；中国古代的打击乐器有鼓、磬、钟等，古人对其形制与发音的关系也有一些经验性认识，通过改变鼓的大小，长短和厚度，改变发出的声音。
我国古代乐器
（二）古代建筑中的回声
沈括在《梦溪笔谈》中提出了“虚能纳声”的见解，即将牛革箭袋放在地上当枕头，“附地枕之，数里内人马声，则皆闻之”。从现代物理学观点看来，这是由于地面下传来的声波能量衰减小，而箭袋的空腔起了集声作用的缘故。除此之外，《墨子·备穴篇》中关于空穴传声类的记载与建筑有关的也有“地听”“墙听”，这也被后世历代兵家所用的一种方法。在城边挖井置瓮，瓮口用布或者皮革蒙住，伏瓮而听，就可以根据其响度大小而判断远方敌军的方向和远近了。
墨子的“地听器”
（三）古代建筑中的回声
声波在空气中传播遇到障碍时，会被反射回来，从而形成回声。我国古代劳动人民很早就巧妙地运用了回音的原理来建造回音建筑。北京天坛回音壁壁前呼之，即闻回音不断。山西蒲州莺莺塔以石投前地，则声在塔底；以石投后地，则声在塔顶。而在河南三门峡市蛤蟆塔，若以石击塔身，或在塔侧击掌，则能发出“咯！咯！咯！”的蛙声。这都是利用了墙壁或塔檐上复杂而又规律的建筑结构，使得声音在其中多次反射而形成的。
天坛回音壁
莺莺塔
蛤蟆音塔
三、近现代中国声学大事记
（一）语音识别起步
我国的语音识别研究起始于1958年，至1973年，中国科学院声学所开始了计算机语音识别。
（二）人民大会堂声学设计
1959年，马大猷先生受命负责人民大会堂的音质设计。他采用穿孔板吸声、分散声源等办法，有效解决了大会堂的回声问题。
（三）高分辨率测深侧扫声呐
2003年发明的高分辨率测深侧扫声呐，可以精确绘制海底的地形地貌，达到国际领先水平，可广泛应用于海洋工程、海洋矿产资源开发、油田区域和航道的地形测量、水下管道测量以及海底地形匹配导航系统等方面。
（四）奥运语音导航系统
中科信利语音实验室开发的“嵌入式语音识别系统”为2008年北京奥运会研发了奥运语音导航系统，可以使计算机“听懂”不同的语言，为参赛运动员和观众及时提供各种帮助。
（五）“蛟龙”入水
2012年6月24日，“蛟龙”号载人潜水器第一次潜入7000多米深的海底，“蛟龙”号的水声通信系统由两套系统构成，水声通信机和6971水声电话，形成双保险。
（六） “海眼”问世
2018年，“海眼”系统应用于水声远程探测，可探测到500km外的水下目标，从而有效防止敌方核潜艇的侵入，是我国海上“领土”的有力保障。
转自：青岛市初中物理微教研
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