Question

一鸣同学学习了《声音的产生与传播》后，知道声速的大小跟介质的种类和温度有关．于是她思考声音在空气中的传播速度与温度有什么具体关系呢？通过查阅有关资料，她收集了如下表所示的一组空气中声速随温度变化实验数据．

空气温度/℃	﹣20	﹣10	0	10	20	30
声音速度/（m•s^﹣1）	318	324	330	336	342	348

（1）请你在如图所示的坐标系中作出声速和温度关系的图象．

（2）根据图表中的信息，分析、论证空气中的声速与温度之间的关系：      ．

（3）请你根据所作图象找出温度为15℃时声速为      m/s．

（4）当飞机的飞行速度接近周围空气中的声速时会受到相当大的阻力．上世纪中期，人们就尝试进行超音速飞行，在飞机速度有限的情况下，你能指出在高温天气还是低温天气情况下试验更容易成功吗？

Answer

（1）如图所示：

；

（2）声速随着温度的升高而加快；

（3）339；

（4）因为声速随着温度的升高而加快，因此在飞机速度有限的情况下，低温天气情况下试验更容易成功．

【解析】

试题分析：（1）由图象可以看出横轴表示温度，纵轴表示速度，结合表中数据采用描点法即可绘制出声速和温度关系的图象；

（2）在同种介质中，声音的传播速度随温度的升高而增大；

（3）分析表格数据，找出声音的速度随温度变化规律．在同种介质中，声音的传播速度随温度的升高而增大；

（4）从数据和绘制的图象上都可以发现，声音传播的速度是跟温度有关的，温度越高，声音传播的越快．

【解析】

（1）结合表中数据，采用描点法绘制图象如下：

（2）由图象及表中数据可知：随着空气温度的升高，声速增大，空气温度每升高10℃，声速增大6m/s；

（3）当空气温度每升高10℃，声音的速度升高6m/s，因此当空气温度每升高5℃，声音的速度升高3m/s．现在空气的温度为10℃，声音的速度为336m/s．所以当空气的温度为15℃，声音的速度变为339m/s；

（4）由数据可见，在同种介质中，声音的传播速度随温度的升高而增大，因此本实验在飞机速度有限的情况下，在低温下更容易成功．

故答案为：

（1）如图所示：

；

（2）声速随着温度的升高而加快；

（3）339；

（4）因为声速随着温度的升高而加快，因此在飞机速度有限的情况下，低温天气情况下试验更容易成功．

【点评】影响声速的因素有两个：一是介质的种类，声音在固体中传播最快、液体次之、气体中最慢；

二是介质的温度，同种介质温度越高，声音传播越快．