【中1理科】音の性質の要点まとめ|振幅・振動数と音の伝わる速さ

⏱ 30秒でわかる この単元の要点

  • 音は物体の振動で出て、まわりの空気などを波として伝わる
  • 音は気体・液体・固体を伝わるが、伝える物が無い真空では伝わらない
  • 空気中の音の速さは約340m/s。距離=音の速さ×時間。やまびこは往復なので時間を半分にする
  • 振幅が大きいほど大きい音、振動数(単位Hz)が多いほど高い音になる
  • 弦は短く・強くはり・細くすると高い音になる。強くはじくと大きい音になる(高さは変わらない)

つまずき注意:やまびこの距離は、聞こえるまでの時間を半分にして求める(音が往復しているから)。

中1理科「音の性質」を、図と例題で1つずつ確かめるページです。音の問題は、「距離=音の速さ×時間」と「振幅は大きさ、振動数は高さ」の2つが分かれば解けます。どの見出しも「答え → 図 → 理由 → 解き方」の順に書いています。紙に書いて練習したい人は、下の無料プリントを使ってください(プリントは「光と音」の単元全体で、この記事は音の部分です)。

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▶ 光と音 授業用プリント(全22ページ)

このプリントは「光と音」の単元全体(全22ページ)です。この記事の内容は説明 11〜14ページ・確認問題 18ページ。説明 1〜10ページ・確認問題 15〜17ページは光の部分で、別の記事で解説しています。覚えることの一覧は19ページ、答えと解説は20〜22ページです。

音は、どうやって耳まで伝わる? 音源・振動・波

📄 プリント11ページ

答え:音は、物体の振動(ふるえ)で出ます。音源の振動が、まわりの空気を次々に振動させて伝わります。この振動が次々に伝わる現象を波といいます。音は気体・液体・固体を伝わりますが、伝える物が無い真空では伝わりません。

音源:音を出している物を音源(発音体)といいます。小学3年で、「音が出ている物はふるえている」ことを学びました。そのふるえが、どのように耳まで届くのかを考えます。

振動が伝わる:空気そのものが、音源から耳まで動いてくるのではありません。振動だけが、次々に伝わります。例:同じ高さの音を出す音さAとBを近くに置き、Aをたたくと、たたいていないBも鳴り出します。Aの振動が空気を通ってBに伝わったからです。AとBの間に板を入れると、Bは鳴りにくくなります。

気体(空気) 液体(水) 固体(金属・木・糸電話の糸) 真空
伝わる 伝わる 伝わる 伝わらない
ブザー容器空気をぬく
容器の中の空気をぬいていくと、ブザーの音は小さくなる

理由:容器の中でブザーを鳴らしながら、空気をぬいていくと、音はしだいに小さくなります。音を伝える空気が減っていくからです。空気を完全にぬいた真空中では、音を伝える物が無いので、音は伝わりません。

覚え方:「伝える物が無い真空では、音は伝わらない」。

まちがえやすい

✕ 真空中でも音は伝わる → ◯ 音を伝える物(空気など)が無いので伝わらない

基本次のうち、音が伝わらないものを選びなさい。ア 空気中 イ 水中 ウ 鉄の棒の中 エ 真空

音は気体・液体・固体を伝わります。伝える物が無い場所では伝わりません。

答え:エ

標準同じ高さの音を出す音さAとBを近くに置き、Aだけをたたくと、Bも鳴り出しました。AからBへ、何が、何を通って伝わりましたか。

空気そのものが動いてくるのではなく、「振動」が伝わります。

答え:Aの振動が、空気を通ってBに伝わった。

音はどのくらいの速さで伝わる? 距離の求め方とやまびこ

📄 プリント12ページ

答え:空気中を伝わる音の速さは、約340m/s(1秒間に約340m)です。距離は「距離(m)=音の速さ(m/s)×時間(s)」で求めます。やまびこは音が山まで行って返ってくる往復なので、聞こえるまでの時間の半分が片道の時間です。

音の速さ:光の速さは約30万km/s(1秒間に約30万km)で、音よりはるかに速いので、稲光が見えてから、少しおくれて雷鳴が聞こえます。遠くの花火も同じです。水の中を伝わる音の速さは、空気中より速くなります。

距離(m)=音の速さ(m/s)×時間(s) 距離を求める式
時間(s)=距離(m)÷音の速さ(m/s) 時間を求める式

解き方の例(稲光と雷鳴):稲光が見えてから4秒後に雷鳴が聞こえたとき、雷までの距離は 340×4=1360mです(光は音よりはるかに速いので、稲光が見えた時刻から数えます)。

行き帰り声を出す人山片道(求める距離)
やまびこ:音は山まで行って返ってくる(往復)

やまびこ:山に向かって声を出すと、音は山まで行って、返ってきます。つまり往復しています。だから、聞こえるまでの時間の半分が、片道(山までの距離)の時間です。

覚え方:「やまびこは往復、時間を半分に」。

まちがえやすい

✕ やまびこが4秒後に聞こえたら、距離は340×4 → ◯ 往復なので、片道の時間は2秒。340×2

基本音の速さを340m/sとします。遠くの花火が開いてから音が聞こえるまでに5秒かかりました。花火までの距離は何mですか。(光は一瞬で届くものとします)

距離=音の速さ×時間 なので:340×5=1700(m)

答え:1700m

標準音の速さを340m/sとします。山に向かって声を出すと、6秒後にやまびこが聞こえました。山までの距離は何mですか。

やまびこは往復なので、片道の時間は 6÷2=3(秒)

山までの距離:340×3=1020(m)

答え:1020m

発展音の速さを340m/sとします。山までの距離が510mの所で声を出すと、やまびこは何秒後に聞こえますか。

音は往復するので、進む距離は 510×2=1020(m)

時間=距離÷音の速さ なので:1020÷340=3(秒)

答え:3秒後

音の大きさと高さは、何で決まる? 振幅と振動数

📄 プリント13ページ

答え:振動のふれはばが振幅で、振幅が大きいほど大きい音になります。音源が1秒間に振動する回数が振動数(単位はヘルツ(Hz))で、振動数が多いほど高い音になります。

オシロスコープ:音の振動のようすを、波の形で画面に表示する装置です。横軸が時間、縦軸が振動のふれはばを表します。

振幅大・2回振幅小・2回振幅大・4回
波形の例:縦のはばが振幅、同じ時間の波の数が振動数
波形のどこを見るか 分かること 音の何か
縦のはば(山の高さ) 振幅 大きさ
同じ時間の中の波の数 振動数 高さ

振動数の求め方(1秒間に何回振動するか):例:0.5秒間に200回振動する音は、1秒間では 200÷0.5=400回なので、400Hzです。

1回の振動(5目盛り)横の1目盛り=0.002秒
1回の振動の時間を先に出す(1目盛り=0.002秒、1回の振動=5目盛り)

波形から求めるとき:1回の振動の時間を先に出します。1目盛りが0.002秒で、1回の振動が5目盛りなら、0.002×5=0.01秒。1秒間では 1÷0.01=100回なので、100Hzです。逆に、100Hzなら1回の振動は 1÷100=0.01秒。5目盛りなら、1目盛りは 0.01÷5=0.002秒です。

覚え方:「振幅は大きさ、振動数は高さ」。

まちがえやすい

✕ 振幅が大きいほど高い音 → ◯ 振幅が大きいほど大きい音(高さは振動数で決まる)

基本0.4秒間に120回振動する音の振動数は何Hzですか。

1秒間の回数にそろえます:120÷0.4=300(回)

答え:300Hz

標準オシロスコープの波形で、横の1目盛りが0.004秒、1回の振動が5目盛りでした。この音の振動数は何Hzですか。

1回の振動の時間:0.004×5=0.02(秒)

1秒間の回数:1÷0.02=50(回)

答え:50Hz

発展200Hzの音の波形で、横の1目盛りが0.001秒のとき、1回の振動は何目盛りに見えますか。

1回の振動の時間:1÷200=0.005(秒)

目盛りの数:0.005÷0.001=5(目盛り)

答え:5目盛り

弦の音を高くするには? 2つの波形から何が分かる?

📄 プリント14ページ

答え:弦の音を高くするには、弦を短く・強くはり・細くします(振動数が多くなるから)。弦を強くはじくと、変わるのは高さではなく大きさ(振幅が大きくなる)です。2つの波形をくらべるときは、高さ(波の数)と大きさ(縦のはば)を別々に読みます。

モノコード:木の箱に弦をはった道具です。弦をはじくと、弦が振動して音が出ます。ことじを動かすと、振動する弦の長さが変わります。

ことじ弦木の箱
モノコード:弦・ことじ・木の箱
条件 変え方 振動数 音
弦の長さ 短くする 多くなる 高くなる
弦をはる強さ 強くはる 多くなる 高くなる
弦の太さ 細い弦にする 多くなる 高くなる
はじく強さ 強くはじく 変わらない 大きくなる(振幅が大きい)

条件を1つだけ変えてくらべる:調べたい条件だけがちがう2本を選び、ほかの条件は同じにしてはじきます。そうすると、高さのちがいは、ちがえた条件のせいだと言えます。ほかの条件もちがうと、何で高さが変わったのか分からないからです。

例:弦X(長さ60cm・細い・はる強さ弱い)、Y(30cm・細い・弱い)、Z(30cm・太い・強い)があるとき、長さと高さの関係は、長さだけがちがうXとYでくらべます。XとZは、長さも太さもはる強さもちがうので、くらべられません。

前後
2つの波形:波の数(高さ)と縦のはば(大きさ)を別々に読む

2つの波形をくらべる:図の「後」は「前」より、波の数が少なく、縦のはばが大きいので、低く、大きい音になりました。はる強さと太さを変えていなければ、ことじを動かして弦を長くし、強くはじいたと考えられます。

覚え方:「高い音は『短く・強く・細く』」。

まちがえやすい

✕ 弦を強くはじくと、高い音になる → ◯ 強くはじくと大きい音になる(高さは変わらない)

標準弦P(長さ40cm・細い・はる強さ強い)、Q(20cm・細い・強い)、R(20cm・太い・強い)があります。弦の長さと音の高さの関係を調べるには、どの2本をくらべますか。また、PとQでは、どちらが高い音ですか。

長さだけがちがう2本を選びます。PとQは長さだけがちがい、RはQと太さがちがいます。

弦は短いほど、振動数が多くなり、高い音になります。

答え:PとQをくらべる。高い音は、短いQ

発展弦の音を、前と後の2つの波形でくらべたところ、後は前と、同じ時間の波の数は同じで、縦のはばだけが小さくなりました。高さと大きさは、それぞれどうなりましたか。また、弦にどんな変化があったと考えられますか。

波の数(高さ)と縦のはば(大きさ)を、別々に読みます。

波の数は同じなので、高さは変わりません。縦のはばが小さいので、振幅が小さく、小さい音です。はじく強さが変わると、高さは変えずに大きさだけが変わります。

答え:高さは変わらず、音は小さくなった。弦を弱くはじいた

✅ 一問一答で総チェック(20問)

問題を読んで、答えを頭の中で言ってからタップしましょう。答えが出ます。

  1. 音を出している物を何という?

    答え:音源

  2. 音は、物体の何で出る?

    答え:振動

  3. 振動が次々に伝わる現象を何という?

    答え:波

  4. 音を伝える物が無く、音が伝わらない空間を何という?

    答え:真空

  5. 容器の空気をぬいていくと、ブザーの音はどうなる?

    答え:小さくなる

  6. 空気中を伝わる音の速さは、約何m/s?

    答え:約340m/s

  7. 水の中を伝わる音の速さは、空気中とくらべてどうなる?

    答え:速くなる

  8. やまびこで、聞こえるまでの時間をどうすると、山までの片道の時間になる?

    答え:半分

  9. 稲光が見えてから雷鳴が聞こえるまで4秒でした。音の速さを340m/sとすると、雷までの距離は?

    答え:1360m

  10. 音の振動のようすを、波の形で画面に表示する装置は?

    答え:オシロスコープ

  11. 振動のふれはばを何という?

    答え:振幅

  12. 振幅が大きいほど、どんな音になる?

    答え:大きい音

  13. 音源が1秒間に振動する回数を何という?

    答え:振動数

  14. 振動数の単位は?

    答え:ヘルツ(Hz)

  15. 振動数が多いほど、どんな音になる?

    答え:高い音

  16. 0.5秒間に200回振動する音の振動数は?

    答え:400Hz

  17. 1回の振動の時間が0.01秒の音の振動数は?

    答え:100Hz

  18. モノコードで、振動する弦の長さを変える部品は?

    答え:ことじ

  19. 弦の音を高くするには、弦の長さをどうする?

    答え:短くする

  20. 弦を強くはじくと、振動数は変わらずに何が大きくなる?

    答え:振幅

まとめ

音は、物体の振動で出て、空気などを波として伝わります。気体・液体・固体を伝わり、真空では伝わりません。空気中の音の速さは約340m/sで、距離は「距離=音の速さ×時間」で求め、やまびこは往復なので時間を半分にします。振幅が大きいほど大きい音、振動数が多いほど高い音になり、振動数は1秒間の振動の回数(Hz)です。弦の音は、短く・強く・細くすると高くなり、強くはじくと大きくなります。プリントの確認問題で、波形の読み取りと計算を手を動かして練習してみてください。

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▶ 光と音 授業用プリント(全22ページ)

このプリントは「光と音」の単元全体(全22ページ)です。この記事の内容は説明 11〜14ページ・確認問題 18ページ。覚えることの一覧は19ページ、答えと解説は20〜22ページです。

同じプリントの残りのページ(物が見えるしくみ・反射・屈折・凸レンズ。説明 1〜10ページ・確認問題 15〜17ページ)は、【中1理科】光の反射と屈折の要点まとめ|反射の法則・全反射・凸レンズの見え方で解説しています。

保護者の方へ:この単元の計算は、「距離=速さ×時間」と、「1秒間の回数にそろえる」ことが土台です。雷の光が見えてから音が聞こえるまでの秒数を一緒に数えてみたり、輪ゴムや定規をはじいて「短くすると高い音になる?」と試してみたりすると、音が振動であることを実感する助けになります。
理科
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