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1、超超声与次声声与次声第三章第三章 声的世界声的世界【体验体验】试一试，听一听试一试，听一听活动活动1 1：用相同的力拨动不同的塑料尺，如图甲拨动长：用相同的力拨动不同的塑料尺，如图甲拨动长20cm20cm的的学生尺，如图乙拨动长学生尺，如图乙拨动长1m1m的塑料尺。的塑料尺。活动活动2 2：如图所示，取一个圆柱形食品罐，一端开一个圆孔，：如图所示，取一个圆柱形食品罐，一端开一个圆孔，另一端将底面去掉蒙上橡皮膜，并用橡皮筋扎紧。在桌子上点另一端将底面去掉蒙上橡皮膜，并用橡皮筋扎紧。在桌子上点燃蜡烛，烛焰不再摇晃时，将圆筒的开口对着蜡烛，手敲击橡燃蜡烛，烛焰不再摇晃时，将圆筒的开口对着蜡烛，手敲击
2、橡皮膜。皮膜。(1)(1)活动活动1 1中，拨动长中，拨动长20cm20cm的塑料尺，尺振动频率大约的塑料尺，尺振动频率大约HzHz，( (选填选填“能能”或或“不能不能”) )听到声音，拨动长听到声音，拨动长1m1m的塑料的塑料尺，尺振动频率大约尺，尺振动频率大约HzHz，( (选填选填“能能”或或“不能不能”) )听到声音。听到声音。(2)(2)手敲击橡皮膜时，蜡烛的火焰会手敲击橡皮膜时，蜡烛的火焰会。提示：提示：(1)30(1)30能能2 25 5不能不能(2)(2)摇动摇动1.1.什么是超声什么是超声? ?什么是次声什么是次声? ?2.2.超声有哪些应用超声有哪些应用? ?次声有哪些危
3、害次声有哪些危害? ?探究探究1 1 超声与噪声超声与噪声结合结合“体验体验”，思考以下问题：，思考以下问题：1.1.正常情况下，人耳能听到所有频率范围的声音吗正常情况下，人耳能听到所有频率范围的声音吗? ?提示：提示：人耳只能听到频率在人耳只能听到频率在202020000Hz20000Hz之间的声音，不在此之间的声音，不在此频率范围内的声音人耳听不到。频率范围内的声音人耳听不到。参考答案：参考答案：不能不能2.2.超声和次声的频率范围是怎么划分的超声和次声的频率范围是怎么划分的? ?参考答案：参考答案：高于高于20 000Hz20 000Hz的声音叫做超声，低于的声音叫做超声，低于20Hz2
4、0Hz的声音叫的声音叫做次声。做次声。3.3.在活动在活动1 1中，拨动塑料尺，能听到短的塑料尺振动发出的声中，拨动塑料尺，能听到短的塑料尺振动发出的声音而不能听到长的塑料尺振动发出的声音，其原因是长的塑料音而不能听到长的塑料尺振动发出的声音，其原因是长的塑料尺振动频率低于尺振动频率低于HzHz，人耳听不到。人耳听到声音应具备，人耳听不到。人耳听到声音应具备哪些条件哪些条件? ?提示：提示：由活动由活动1 1可知短塑料尺的振动较快，频率在可知短塑料尺的振动较快，频率在202020000Hz20000Hz之间，发出的声音人耳能听到；长的塑料尺振动较慢，频率大之间，发出的声音人耳能听到；长的塑料尺
5、振动较慢，频率大约约2 25Hz5Hz，低于人的听觉频率范围，人耳听不到；从声音传播，低于人的听觉频率范围，人耳听不到；从声音传播和人耳本身的特点来回答。和人耳本身的特点来回答。参考答案：参考答案：2020人耳听到声音的条件：人耳听到声音的条件：(1)(1)有发声的物体即声有发声的物体即声源；源；(2)(2)传声的介质；传声的介质；(3)(3)发声物体的振动频率在发声物体的振动频率在202020000Hz20000Hz之间；之间；(4)(4)必须有一定的响度；必须有一定的响度；(5)(5)人耳听觉系统完好。人耳听觉系统完好。探究探究2 2 超声超声1.1.受蝙蝠利用超声导航的启示，人们制成了什
6、么仪器受蝙蝠利用超声导航的启示，人们制成了什么仪器? ?有什么有什么应用应用? ?参考答案：参考答案：受蝙蝠利用超声导航的启示，制成了声呐，用来探受蝙蝠利用超声导航的启示，制成了声呐，用来探测海底的深度、海中暗礁、鱼群、潜艇的位置等。测海底的深度、海中暗礁、鱼群、潜艇的位置等。2.2.超声的特点有哪些超声的特点有哪些? ?具体应用有哪些具体应用有哪些? ?提示：提示：超声的特点：方向性好，传播距离远，有很强的穿超声的特点：方向性好，传播距离远，有很强的穿透能力，有很强的破碎能力；具体应用：声呐，超声诊透能力，有很强的破碎能力；具体应用：声呐，超声诊断仪、超声金属探伤仪，水油混合、破坏细菌结构。
7、断仪、超声金属探伤仪，水油混合、破坏细菌结构。参考答案：参考答案：方向性好、穿透及破碎能力强声呐、超声诊断方向性好、穿透及破碎能力强声呐、超声诊断仪、超声金属探伤仪、水油混合、破坏细菌结构。仪、超声金属探伤仪、水油混合、破坏细菌结构。3.3.利用声呐测量海底的深度，需要知道利用声呐测量海底的深度，需要知道_，测出测出_，利用公式，利用公式进行计算。进行计算。提示：提示：利用声呐测量海底的深度，实际上就是测量从超声发出利用声呐测量海底的深度，实际上就是测量从超声发出点到反射面的距离，需要知道超声在海水中的传播速度，测出点到反射面的距离，需要知道超声在海水中的传播速度，测出超声波从海面到海底再回到
8、海面的时间，算出超声波从海面到超声波从海面到海底再回到海面的时间，算出超声波从海面到海底的时间，再利用公式海底的时间，再利用公式s=vts=vt求海底的深度。求海底的深度。参考答案：参考答案：超声在海水中的传播速度超声波从海面到海底再超声在海水中的传播速度超声波从海面到海底再回到海面的时间回到海面的时间s=vts=vt探究探究3 3 次声次声1.1.次声的来源有哪些次声的来源有哪些? ?特点是什么特点是什么? ?提示：提示：次声来自自然界和人为因素。自然界中火山爆发、地次声来自自然界和人为因素。自然界中火山爆发、地震、风暴都能产生次声，人为因素中核爆炸、导弹发射也能产震、风暴都能产生次声，人为
9、因素中核爆炸、导弹发射也能产生次声。次声的特点是能量大、破坏力强。生次声。次声的特点是能量大、破坏力强。参考答案：参考答案：火山爆发、地震、风暴、核爆炸、导弹发射火山爆发、地震、风暴、核爆炸、导弹发射能量大、破坏力强。能量大、破坏力强。2.2.怎样防止次声的危害怎样防止次声的危害? ?参考答案：参考答案：人耳无法直接听到次声，要防止次声的危害就要尽人耳无法直接听到次声，要防止次声的危害就要尽量防止次声的产生，尽量远离次声源。量防止次声的产生，尽量远离次声源。3.3.体验活动体验活动2 2中烛焰摇动实验说明声波可以传递中烛焰摇动实验说明声波可以传递_。参考答案：参考答案：能量能量一、超声一、超声
10、1.1.定义：频率定义：频率_的声音。的声音。2.2.特点：频率特点：频率_，穿透能力、，穿透能力、“破碎破碎”能力能力_，传播时，传播时_好。好。3.3.应用：广泛应用于应用：广泛应用于_、_和和_等方面。等方面。高于高于20000Hz20000Hz高高强强方向性方向性生产生产医疗医疗科学研究科学研究二、次声二、次声1.1.定义：频率定义：频率_的声音。的声音。2.2.特点：频率特点：频率_，破坏力，破坏力_。3.3.危害：能量危害：能量_的次声波对机械、人体和建筑物等都有很强的次声波对机械、人体和建筑物等都有很强的破坏力。的破坏力。4.4.产生：产生：_、_、风暴、风暴、_、导弹发射等。、
11、导弹发射等。低于低于20Hz20Hz低低大大高高火山爆发火山爆发地震地震核爆炸核爆炸【拓展延伸拓展延伸】超声波的发展史超声波的发展史 1.1.国际方面：国际方面： 自自1919世纪末到世纪末到2020世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。 19221922年，德国出现了首例超声波治疗的发明专利。年，德国出现了首例超声波治疗的发明专利。 19391939年发表了有关
12、超声波治疗取得临床效果的文献报道。年发表了有关超声波治疗取得临床效果的文献报道。 4040年代末期超声治疗在欧美兴起，直到年代末期超声治疗在欧美兴起，直到19491949年召开的第一次年召开的第一次国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。为超声治疗学的发展奠定了基础。19561956年第二届国际超声医学学年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。 2. 2.国内方面：国内方面： 国内在超声治疗领域起步稍晚，
13、于国内在超声治疗领域起步稍晚，于2020世纪世纪5050年代初才只年代初才只有少数医院开展超声治疗工作，从有少数医院开展超声治疗工作，从19501950年首先在北京开始用年首先在北京开始用800kHz800kHz频率的超声治疗机治疗多种疾病，至频率的超声治疗机治疗多种疾病，至5050年代开始逐步年代开始逐步推广，并有了国产仪器。公开的文献报道始见于推广，并有了国产仪器。公开的文献报道始见于19571957年。到年。到了了7070年代有了大型国产超声治疗仪，超声疗法普及到全国各年代有了大型国产超声治疗仪，超声疗法普及到全国各大型医院。大型医院。 40 40多年来，全国各大医院已积累了相当数量的资
14、料和比较多年来，全国各大医院已积累了相当数量的资料和比较丰富的临床经验。特别是丰富的临床经验。特别是2020世纪世纪8080年代初出现的超声体外机械年代初出现的超声体外机械波碎石术和超声外科，是结石症治疗史上的重大突破。如今已波碎石术和超声外科，是结石症治疗史上的重大突破。如今已在国际范围内推广应用。高强度聚焦超声无创外科，已使超声在国际范围内推广应用。高强度聚焦超声无创外科，已使超声治疗在当代医疗技术中占据重要位置。而在治疗在当代医疗技术中占据重要位置。而在2121世纪世纪(HIFU)(HIFU)超声超声聚焦外科已被誉为是聚焦外科已被誉为是2121世纪治疗肿瘤的最新技术。世纪治疗肿瘤的最新技
15、术。考点考点 超声波和次声波的应用超声波和次声波的应用【典例典例】(2011(2011绵阳中考绵阳中考) )以下利用了超声波的反射来获取信以下利用了超声波的反射来获取信息的是息的是( () )A.A.大象的大象的“声音声音”交流交流B.B.蝙蝠的蝙蝠的“回声回声”定位定位C.C.外科医生对结石病人的外科医生对结石病人的“超声超声”排石排石D.D.站在天坛中央说话，会感到声音特别洪亮站在天坛中央说话，会感到声音特别洪亮【思路导引思路导引】明确超声波的范围及利用超声波获取信息的应明确超声波的范围及利用超声波获取信息的应用，如回声定位、用，如回声定位、B B超等超等【精讲精析精讲精析】选选B B。因
16、为大象的。因为大象的“声音声音”是一种次声波，所以是一种次声波，所以人类听不到大象之间交流的声音，但是大象却能听见，从而相人类听不到大象之间交流的声音，但是大象却能听见，从而相互交流。蝙蝠是利用超声波反射获取信息的。外科医生对结石互交流。蝙蝠是利用超声波反射获取信息的。外科医生对结石病人的病人的“超声超声”排石是利用超声波的能量来排石的。站在天坛排石是利用超声波的能量来排石的。站在天坛中央说话，声音传播出去，遇到周围高大的建筑物又反射回中央说话，声音传播出去，遇到周围高大的建筑物又反射回来，我们听到的是回声与原声的混合声，因此我们听到的声音来，我们听到的是回声与原声的混合声，因此我们听到的声音
17、响亮；人的说话声不属于超声波。故选响亮；人的说话声不属于超声波。故选B B。【方法归纳方法归纳】声传递信息和传递能量的区分声传递信息和传递能量的区分1.1.如图所示，人们用声呐来探测鱼群如图所示，人们用声呐来探测鱼群的位置，主要是利用声呐发出的的位置，主要是利用声呐发出的 ( () )A.A.电磁波电磁波 B.B.微波微波C.C.超声波超声波 D.D.次声波次声波【解析解析】选选C C。本题考查声呐的应用。本题考查声呐的应用。声呐是利用超声波的回声定位来探测鱼群位置的。声呐是利用超声波的回声定位来探测鱼群位置的。2.2.经超声波探伤仪检测，三峡大坝坝体无一结构性裂缝，创造经超声波探伤仪检测，三
18、峡大坝坝体无一结构性裂缝，创造了人类水利建筑史上的奇迹。探伤仪发出的超声波无法被人耳了人类水利建筑史上的奇迹。探伤仪发出的超声波无法被人耳听到，原因是超声波的听到，原因是超声波的( () )A.A.速度太快速度太快 B.B.响度太小响度太小C.C.频率太高频率太高 D.D.频率太低频率太低【解析解析】选选C C。本题考查超声波的特点。超声波的特点是频率。本题考查超声波的特点。超声波的特点是频率高，而不是传播速度快，故选高，而不是传播速度快，故选C C。3.3.下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A.A.人耳听不见超声波和次声波，但有的动物能听见人耳听不见超声波和次声波，但有的动物能听见
19、B.B.次声波对人类有百害而无一利次声波对人类有百害而无一利C.C.通过监测超声波，可以监测火山爆发通过监测超声波，可以监测火山爆发D.D.用超声波处理过的种子发芽期会推迟，生长期会延长用超声波处理过的种子发芽期会推迟，生长期会延长【解析解析】选选A A。本题考查超声和次声的应用。人对高音和低音。本题考查超声和次声的应用。人对高音和低音的听觉有一定的限度，人能够听到的声音的频率范围，大约是的听觉有一定的限度，人能够听到的声音的频率范围，大约是20Hz20Hz到到20000Hz20000Hz。超声具有方向性好、穿透能力强、易于获得。超声具有方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等特点，因而有
20、广泛的应用。自然灾害中产生的较集中的声能等特点，因而有广泛的应用。自然灾害中产生的是次声，人们预测自然灾害是通过对次声的研究来获取的。是次声，人们预测自然灾害是通过对次声的研究来获取的。4.4.远处隆隆的雷声预示着一场可能的大雨，这说明声能够传远处隆隆的雷声预示着一场可能的大雨，这说明声能够传递递，声波可以清洗钟表等精细机械，这说明声波能，声波可以清洗钟表等精细机械，这说明声波能够传递够传递。【解析解析】本题考查声音的作用。声音不但能传递信息，也能传本题考查声音的作用。声音不但能传递信息，也能传递能量。根据雷声就可以判断要下雨，这是利用声音能传递信递能量。根据雷声就可以判断要下雨，这是利用声音
21、能传递信息；利用声波清洗钟表，可以利用产生的能量清洗污垢和病息；利用声波清洗钟表，可以利用产生的能量清洗污垢和病菌，故利用声波能够传递能量。菌，故利用声波能够传递能量。答案：答案：信息能量信息能量5.(20125.(2012南充中考南充中考) )某种昆虫靠翅膀振动发声。如果这种昆虫某种昆虫靠翅膀振动发声。如果这种昆虫的翅膀在的翅膀在10s10s内振动了内振动了35003500次，则它振动的频率是次，则它振动的频率是HzHz，人类人类听到这种声音。听到这种声音。( (选填选填“能能”或或“不能不能”) )【解析解析】本题考查声音的频率问题。频率是发声体每秒钟振动本题考查声音的频率问题。频率是发声
22、体每秒钟振动的次数。昆虫的翅膀在的次数。昆虫的翅膀在10 s10 s内振动了内振动了3 5003 500次，则它振动的频次，则它振动的频率是率是 人类的听觉范围是人类的听觉范围是202020 000 Hz20 000 Hz，故人，故人类能听到这种声音。类能听到这种声音。答案：答案：350 350 能能3 500350 Hz10 s次，6.(20116.(2011常州中考常州中考) )中华恐龙园库克苏克大峡谷的中华恐龙园库克苏克大峡谷的“湿谷湿谷”深深处，工作人员借助超声波水雾机营造出亦真亦幻的童话世界，处，工作人员借助超声波水雾机营造出亦真亦幻的童话世界，超声波能将水打散而形成白雾，是因为超声
23、波具有超声波能将水打散而形成白雾，是因为超声波具有；人耳听不见超声波，是因为超声波的频率大于人耳听不见超声波，是因为超声波的频率大于HzHz。【解析解析】本题考查超声波的作用和特点。超声波能够把水打散本题考查超声波的作用和特点。超声波能够把水打散形成白雾，说明超声波具有能量；人听觉的频率范围是形成白雾，说明超声波具有能量；人听觉的频率范围是202020000Hz20000Hz，低于或高于这个频率范围人都不能听到，其中低，低于或高于这个频率范围人都不能听到，其中低于于20Hz20Hz的声波是次声波，高于的声波是次声波，高于20000Hz20000Hz的声波是超声波。的声波是超声波。答案：答案：能
24、量能量20000200007.7.下表是人和几种动物的发声频率和听觉范围。下表是人和几种动物的发声频率和听觉范围。从表中可以看出，可以发出超声的是从表中可以看出，可以发出超声的是，能够听到次，能够听到次声的是声的是。人人蝙蝠蝙蝠大象大象猫猫发声发声85851100Hz1100Hz1000010000120000Hz120000Hz最低最低12Hz12Hz7607601500Hz1500Hz听觉听觉202020000Hz20000Hz10001000120000Hz120000Hz1 120000Hz20000Hz606065000Hz65000Hz【解析解析】本题考查次声的理解。人们把振动高于
25、本题考查次声的理解。人们把振动高于20000Hz20000Hz的声的声音叫超声波，低于音叫超声波，低于20Hz20Hz的声音叫次声波。从表格中可以观察的声音叫次声波。从表格中可以观察到，蝙蝠可以发出超声波，大象能听到次声波。到，蝙蝠可以发出超声波，大象能听到次声波。答案：答案：蝙蝠大象蝙蝠大象 找找你容易错在哪里？找找你容易错在哪里？有人向月球发射超声波，测量月球到地球的距离，他能测出有人向月球发射超声波，测量月球到地球的距离，他能测出吗？如果能测出，请说出测量方法，如果不能，请说明理由。吗？如果能测出，请说出测量方法，如果不能，请说明理由。【学生自答学生自答】能。需要知道超声波在空气中的传播速度，测出超声波从地面能。需要知道超声波在空气中的传播速度，测出超声波从地面到月球再回到地面的时间，再利用公式到月球再回到地面的时间，再利用公式s=vts=vt求出距离。求出距离。【教师点评教师点评】错误之处是忽略了超声波不能在真空中传播。错误之处是忽略了超声波不能在真空中传播。【标准解答标准解答】不能。地球与月球之间有真空，超声不能穿过不能。地球与月球之间有真空，超声不能穿过。