5.6 声波 教案 -2023-2024学年高二上学期（中职）物理高教版《技术物理 上册》

5-6 声波 一、教学目标 1．了解声波、超声波和次声波的范围。 2．了解噪声的危害，增强环境保护的意识。 3．了解多普勒效应的现象。 二、教学重点难点 重点：1．声波的范围。 2．噪声的危害。 难点：多普勒效应。 三、教学器材 发波水槽，干涉和衍射图片。 四、教学建议 教法建议 讲述、讨论。 教学设计方案 （一） 引入新课 声音是怎样产生的？为什么有些声音人们能听见，有些声音人们听不见，而动物却能听见（如蝙蝠）？为什么在月球上听不见人们的声音？声音就是一种波动，称为声波。 （二） 引出课程内容 1．声波 （1）声源：各种振动的发声物体称为声源。 （2）声波：声源的振动在弹性介质中传播就是声波。其频率在20～20 000 Hz范围之内，能够引起人的听觉的称为声波或可闻声波。 次声波：频率低于20 Hz，称为次声波。 超声波：频率高于20 000 Hz，称为超声波。 （3）传播声波的介质：声波的传播需要介质，气体、液体、固体都可以传播声波。在不同的介质中，声波的传播速度不同。在近地空气中声音的传播速度是340 m/s。 表5-1列出了一些介质中的声波(教师介绍讲解) （4）空气中的声波是纵波，见图1。在气体或液体中，声波是纵波.在固体中声波既有纵波又有横波。 ( 图1 ) （5）声波遇到障碍物也会发生反射、干涉和衍射。 ( 图2 ) ( 图3 ) 声波在遇到障碍物时被反射回来的现象称为声波的反射.反射回来的声波传到耳朵里，就是回声。如果回声到达人耳比原声滞后0.1 s以上，我们就能把回声与原声区分开来（图2）。 声波与机械波一样，也能发生干涉现象和衍射现象.声波的波长约在1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，故声波的衍射现象很常见，“闻其声不见其人”就是声波的衍射现象（图3）。 声波的共振现象称为共鸣.两个频率相同的音叉放在一起，当其中一个音叉振动时，产生的声波传到另一个音叉，对它产生周期性的驱动力，由于两音叉的频率相同，所以后一个音叉将作振幅最大的受迫振动，即发生了共鸣。 （6）次声波和超声波具有不同于可闻声波的一些特性,在现代生产技术和科学研究中有许多重要应用. 次声波的波长比可闻波波长长，次声波的传播距离较远,地震、台风、核爆炸、火箭起飞都能产生次声波。 超声波的波长比可闻波波长短得多，它基本上沿直线传播。超声波的穿透能力很强,能穿透几米厚的金属。超声波在液体中传播时,可使液体内部产生相当大的液压冲击。超声波可以用来制造各种乳胶,颗粒极细,而且超声波在诊断、医疗和卫生工作中，也有广泛的应用。 2．乐音 由有规律的振动发出的声音，称为乐音。音调、响度和音品是乐音的三个要素。音调的高低取决于声波频率的大小，男声音调较低，女声，童声音调较高。响度是人耳对声音强弱的主观感觉。响度与频率和声波的强度（声强）有关，同一频率的声音，声强越大，响度越大。乐器发出的声音，是由频率和振幅各不相同的许多纯音组成的。其中频率最低的称为基音，其余的频率则为基音的整数倍，称为泛音。泛音的多少，泛音频率和振幅的大小，决定了音品，反映了不同乐器声音的特点。 3．声强和声强级 声波的强度称为声强。对于1 000 Hz的声波，人刚能听到的声强约为10-12 W/m2，引起耳膜痛感的声强高达10 W/m2，二者相差1013倍。这样大的声强范围，使用起来很不方便。于是人们使用对数来反映声强的大小，称为声强级。对于声强为I的声波，其声强级为 。 式中：I为声波的声强，单位是W/m2； I0为基准声强。，这是人耳可以感觉到的最低声强； L是声强为I的声波的声强级，单位是分贝，符号是dB。分贝是贝尔（B）的分数单位，1 dB=10-1 B。分贝是我国的法定计量单位。 人耳对声音强弱的感觉——响度基本与声强级成正比。人耳听到的声波的声强级在0～120 dB之间，低于 0 dB就不能引起听觉，超过120 dB，只能引起痛觉。表5-2是常遇到的一些声音的声强级。（教师介绍讲解） 例题 一次报告会上，报告者的声强为2.16×10-3 W/m2,计算其声强级。 解 声强I=2.16×10-3 W/m2,则 声强级L=101g(I/I0)=101g(2.16×10-3/10-12) dB=93.3 dB 这是一个不小的声强级。 4．噪声 从物理性质的角度说，声源做无规则的、断断续续的、非周期性的振动所产生的声音就是噪声。但是通常还从人的生理和心理的角度，把那些不需要的、使人烦躁的声音都划为噪声。 （1）噪声 没有规律的声音、干扰人们生活的声音都是噪声。 （2）噪声的来源 噪音污染主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。 3．噪