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- 2021-10-27 发布
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第三节 超声与次声
【体验】试一试,听一听
活动1:用相同的力拨动不同的塑料尺,如图甲拨动长20cm的
学生尺,如图乙拨动长1m的塑料尺。
活动2: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
燃蜡烛,烛焰不再摇晃时,将圆筒的开口对着蜡烛,手敲击橡
皮膜。
(1)活动1中,拨动长20cm的塑料尺,尺振动频率大约 Hz,
(选填“能”或“不能”)听到声音,拨动长1m的塑料
尺,尺振动频率大约 Hz, (选填“能”或
“不能”)听到声音。
(2)手敲击橡皮膜时,蜡烛的火焰会 。
提示:(1)30 能 2~5 不能 (2)摇动
1.什么是超声?什么是次声?
2.超声有哪些应用?次声有哪些危害?
探究1 超声与噪声
结合“体验”,思考以下问题:
1.正常情况下,人耳能听到所有频率范围的声音吗?
提示:人耳只能听到频率在20~20000Hz之间的声音,不在此
频率范围内的声音人耳听不到。
参考答案:不能
2.超声和次声的频率范围是怎么划分的?
参考答案:高于20 000Hz的声音叫做超声,低于20Hz的声音叫
做次声。
3.在活动1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
尺振动频率低于 Hz,人耳听不到。人耳听到声音应具备
哪些条件?
提示:由活动1可知短塑料尺的振动较快,频率在20~20000Hz
之间,发出的声音人耳能听到;长的塑料尺振动较慢,频率大
约2~5Hz,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。
参考答案:20 人耳听到声音的条件:(1)有发声的物体即声
源;(2)传声的介质;(3)发声物体的振动频率在20~20000Hz
之间;(4)必须有一定的响度;(5)人耳听觉系统完好。
探究2 超声
1.受蝙蝠利用超声导航的启示,人们制成了什么仪器?有什么
应用?
参考答案: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。
2.超声的特点有哪些?具体应用有哪些?
提示:超声的特点:①方向性好,传播距离远,②有很强的穿
透能力,③有很强的破碎能力;具体应用:①声呐,②超声诊
断仪、超声金属探伤仪,③水油混合、破坏细菌结构。
参考答案: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。
3.利用声呐测量海底的深度,需要知道__________________,
测出_________,利用公式 进行计算。
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
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海面的时间,算出超声波从海面到
海底的时间,再利用公式s=vt求海底的深度。
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
回到海面的时间 s=vt
探究3 次声
1.次声的来源有哪些?特点是什么?
提示: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
生次声。次声的特点是能量大、破坏力强。
参考答案:火山爆发、地震、风暴、核爆炸、导弹发射
能量大、破坏力强。
2.怎样防止次声的危害?
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
量防止次声的产生,尽量远离次声源。
3.体验活动2中烛焰摇动实验说明声波可以传递_______。
参考答案:能量
一、超声
1.定义:频率____________的声音。
2.特点:频率___,穿透能力、“破碎”能力___,传播时
_______好。
3.应用:广泛应用于_____、_____和_________等方面。
高于20000Hz
高 强
方向性
生产 医疗 科学研究
二、次声
1.定义:频率_________的声音。
2.特点:频率___,破坏力___。
3.危害:能量___的次声波对机械、人体和建筑物等都有很强
的破坏力。
4.产生:_________、_____、风暴、_______、导弹发射等。
低于20Hz
低 大
高
火山爆发 地震 核爆炸
【拓展延伸】超声波的发展史
1.国际方面:
自19世纪末到20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
此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。
1922年,德国出现了首例超声波治疗的发明专利。
1939年发表了有关超声波治疗取得临床效果的文献报道。
40年代末期超声治疗在欧美兴起,直到1949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,
为超声治疗学的发展奠定了基础。1956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。
2.国内方面:
国内在超声治疗领域起步稍晚,于20世纪50年代初才只
有少数医院开展超声治疗工作,从1950年首先在北京开始用
800kHz频率的超声治疗机治疗多种疾病,至50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1957年。到
了70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。
40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20世纪80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
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21世纪(HIFU)超声
聚焦外科已被誉为是21世纪治疗肿瘤的最新技术。
考点 超声波和次声波的应用
【典例】(2011·绵阳中考)以下利用了超声波的反射来获取信
息的是( )
A.大象的“声音”交流
B.蝙蝠的“回声”定位
C.外科医生对结石病人的“超声”排石
D.站在天坛中央说话,会感到声音特别洪亮
【思路导引】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、B超等
【精讲精析】选B。因为大象的“声音”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
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“超声”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
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
响亮;人的说话声不属于超声波。故选B。
【方法归纳】声传递信息和传递能量的区分
1.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
( )
A.电磁波 B.微波
C.超声波 D.次声波
【解析】选C。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。
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
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( )
A.速度太快 B.响度太小
C.频率太高 D.频率太低
【解析】选C。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C。
3.下列说法正确的是( )
A.人耳听不见超声波和次声波,但有的动物能听见
B.次声波对人类有百害而无一利
C.通过监测超声波,可以监测火山爆发
D.用超声波处理过的种子发芽期会推迟,生长期会延长
【解析】选A。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
20Hz到20000Hz。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。
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
递 ,声波可以清洗钟表等精细机械,这说明声波能
够传递 。
【解析】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
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。
答案:信息 能量
5.(2012·南充中考)某种昆虫靠翅膀振动发声。如果这种昆虫
的翅膀在10s内振动了3500次,则它振动的频率是 Hz,
人类 听到这种声音。(选填“能”或“不能”)
【解析】本题考查声音的频率问题。频率是发声体每秒钟振动
的次数。昆虫的翅膀在10 s内振动了3 500次,则它振动的频
率是 人类的听觉范围是20~20 000 Hz,故人
类能听到这种声音。
答案:350 能
3 500 350 Hz10 s
次 ,
6.(2011·常州中考)中华恐龙园库克苏克大峡谷的“湿谷”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,
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 Hz。
【解析】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
20~20000Hz,低于或高于这个频率范围人都不能听到,其中低
于20Hz的声波是次声波,高于20000Hz的声波是超声波。
答案:能量 20000
7.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 ,能够听到次
声的是 。
人 蝙 蝠 大 象 猫
发声 85~1100Hz 10000~
120000Hz 最低12Hz 760~
1500Hz
听觉 20~
20000Hz
1000~
120000Hz
1~
20000Hz
60~
65000Hz
【解析】本题考查次声的理解。人们把振动高于20000Hz的声
音叫超声波,低于20Hz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。
答案:蝙蝠 大象
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
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】
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s=vt求出距离。
【教师点评】
错误之处是忽略了超声波不能在真空中传播。
【标准解答】
不能。地球与月球之间有真空,超声不能穿过。
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