2.3 超声波与次声波（教学课件）-【上好课】八年级物理全一册同步高效课堂（沪科版2024）

义务教育物理课程标准实验教科书编写组  编著 第二章  声的世界 八年级•全一册 上海科学技术出版社 说明 ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约50MB. 本ppt共有42张、3个小视频，可根据需要选择点播. 本ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放. 视频资源 （1）动画讲解—《蝙蝠利用超声定位》 （2）动画讲解—《声呐是如何工作的》 （3）视频讲解—《超声与次声的特点和利用》 致老师、同学 免责声明： ppt中的部分视频来源于自有媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。 第三节 超声波与次声波 人从呱呱坠地时起，就开始利用声音了。妈妈能从婴儿的啼哭声中发现宝宝情绪的变化；水手可以通过汽笛的回声判断悬崖的距离；医生会用各种各样的超声仪器为患者诊病…… 自然界的声现象实在是太多了。除了人类，动物中也有不少是利用声的高手。 今天我们一起了解声的一些特点和应用。 第三节 超声波与次声波 大象利用次声波交流 蝙蝠利用超声波捕食 导入新课 学习目标 1 收集信息了解超声的特点，了解超声在现代技术中的应用。（物理观念、科学思维） 2 收集信息了解次声的特点和危害。（物理观念、科学思维） 第三节 超声波与次声波 目录导航 1 学习新课 2 课堂总结 3 课后作业全解 4 综合提升训练 第三节 超声波与次声波 一、学习新课 6 一、超声波及其应用 超声波： 把频率高于20000Hz的声波叫超声波，简称声波。因为它们超过人类听觉的上限。 多数人能够听到的声音频率范围为：20Hz～20000Hz。 1. 超声波 2. 超声波的特点和应用 蝙蝠靠超声波发现昆虫 （1）超声波具有方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等特点，在生产、医疗和科学研究等方面得到了广泛的应用。 （2）超声导航 自然界中许多动物不仅能发出超声波，还能感受到超声波。例如，通常夜间活动的蝙蝠不会撞到障碍物，它们利用超声波进行导航。 蝙蝠发出的超声波碰到墙壁等障碍物会返回，由此，它便能判断障碍物的位置并及时避开。 一、超声波及其应用 探测海底深度 （3）超声雷达（声呐）： ①可用来探测海底深度、海中暗礁等，还可用来探测鱼群、潜艇的位置等。 ②测量海底深度的原理：就是从船上发出声脉冲至海底，通过测算接收，然后将接收到的回声所经历的时间自动转换为深度值显示出来。 设声波在海水中的传播速度为 v， 声呐系统向海底垂直发射声波，经时间t后收到回波， 则海水的深度： s= （声波通过的距离是海底深度的2倍） 一、超声波及其应用 探测鱼群位置 声呐探测海底结构 我们平常看到的海底结构图就是根据声呐提供的数据绘制的。 探测潜艇位置 探测鱼群、潜艇位置、绘制水下数千米地形图等。 声呐的一些应用 一、超声波及其应用 动画讲解——《声呐是如何工作的》 一、超声波及其应用 （4）医院利用超声波进行超声检查 医院利用超声波进行超声检查。让超声波进人人体，经体内不同组织的交界面反射形成“像”，医生看“像”便知道人体内脏情况、胎儿是否正常发育。 工业上使用超声探伤仪，能探测金属内部存在的缺陷，排除隐患。超声波还能破坏细菌结构，从而对医疗器械和食物等进行杀菌消毒。 超声波探伤仪 医生用B超查看胎儿发育情况 一、超声波及其应用 跟踪练习 【例题1】声呐是一种声学探测设备，船上的声呐发出的超声波以1500m/s的速度从海面射向海底，海底将超声波反射回来。若某次声呐经6s收到反射回来的超声波，则此处海底深度为多少？ 超声波传播的路程 s＝vt＝1500m/s×6s＝9000m 则此处海底深度为 h＝ s/2＝ 9000m/2＝4500m 跟踪练习 【例题2】图为094型核潜艇，它是我国国防力量的重要组成部分。它在水下航行时是通过声呐系统发出的超声波感知附近海域的情况。下列说法正确的是（　　） A．超声波不是由物体的振动产生 B．超声波的传播不需要介质 C．感知附近海域情况是利用超声波传递信息 D．潜艇上的舰员能够听见超声波 C A．声音是由物体振动产生的，超声波也是由物体的振动产生，故A错误； B．声音的传播都需要介质，超声波也是声波，传播也需要介质，故B错误； C．感知附近海域情况是利用声呐系统发出的超声波在传递信息，故C正确； D．超声波是振动频率大于20000Hz的声音，超出了人的感知范围，潜艇上的舰员不能够听见，故D错误。 所以选C。 1. 次声波 频率低于20Hz的声波称为次声波，简称次声。 2. 次声波的特点 次声波来源广、传播远、能绕过障碍物，有极大的破坏力。自然界中，火山爆发、地震、海啸、风暴等都能产生次声；核爆炸、导弹发射等也能产生次声。 二、次声波及其应用 火山爆发会产生次声波 3. 次声波的应用 人们利用次声波的特点，进行检测预警等。例如，通过测定自然或人工产生的次声波在大气中的传播特性，探测出某些大规模气象的规律，以此进行气象预报。许多灾害性的自然现象，如火山爆发、龙卷风、雷暴、台风等，在发生之前可能会辐射出次声波，人们就有可能利用这些前兆来预测自然灾害。 次声波检测仪 （1）利用一种高灵敏度的次声监测装置（又叫“大耳朵” ）可探测到核爆炸的强度和位置。 （2）科学家根据次声可以在海水中远距离传播以及声速随温度的变化比较灵敏的特点，建立了海域监测网，可计算出大范围内海洋的平均温度。 （3）利用次声监测仪可以预报火山喷发、龙卷风、雷暴、泥石流等灾害，从而减小损失。 二、次声波及其应用 4. 次声波的危害 能量很大的次声具有极大的破坏力。强次声能使机器设备破裂、飞机解体、建筑物垮塌等；在强次声环境中，人的平衡器官的功能将遭到破坏，会使人产生恶心、晕眩、旋转感等症状，严重的会造成内脏破裂出血，危及生命。 二、次声波及其应用 动物的听觉频率范围一般和人的不同。有的动物能听到超声波，有的动物能听到次声波。有些动物既能听到超声波也能发出超声波，如蝙蝠、海豚等。 能听到次声波的动物有： 狗、大象； 能听到超声波的动物有： 狗、猫、蝙蝠、海豚。 5. 人和一些动物的发声和听觉的频率范围 分类 发声频率范围 听觉频率范围 人 85⁓1100HZ 20⁓20000HZ 蝙蝠 10000⁓120000HZ 1000⁓120000HZ 大象 8⁓35HZ 1⁓20000HZ 狗 452⁓1800HZ 15⁓50000HZ 海豚 7000⁓120000HZ 150⁓150000HZ 由此可知，某些自然灾害发生前，一些动物有与平常不一样的表现，这是因为它们能提前感知不同的声波，力图逃离危险。 二、次声波及其应用 视频欣赏——《超声与次声的特点与应用》 二、次声波及其应用 拓展——声音传递信息与能量 声音可以传递信息，也可以传递能量。凡是声音引起其他物体变化的例子，均属于声音传递能量；声音未能引起其他物体的变化，而是根据声音对物体的状况或某些特征作出判断，属于声音传递信息。 声传递 信息 声传递 能量 利用回声测距、定位（声呐） 超声波清洗精密仪器 用“B超”检查身体 超声波碎石、洁齿 利用超声波探测金属内部裂纹 超声波雾化器 利用次声波预测地震等 超声波武器 利用次声波监测核爆炸等 次声波的破坏作用 声传递信息、 传递能量的实例 如“雷声震耳欲聋”，说明雷声具有能量；而“听到了雷声预示着将要下雨”，这是雷声传递信息。 跟踪练习 【例题3】在发生地震时，有些动物比人提前感觉到，是因为地震时伴有_____声波产生；医生用的“B超”是利用____声波获得信息。一物体1min振动了600次，则人耳_____听到该物体发出的声。 自然灾害火山爆发、地震、台风等都能产生次声波，这种声波可以绕过较大的障碍物传播的很远。 超声波具有较强的穿透性，并且能够传递信息，所以医学中B超是利用超声波可准确获得人体内部疾病的信息。 物体在1min内振动了600次，所以每秒钟可以振动10次，故振动的频率为10Hz，人耳的听觉范围是频率在20Hz到20000Hz之间的声音，不在这个范围的声音，人耳是不能听到的。 超 次 不能 跟踪练习 【例题4】下列实例中，应用了次声波的是（　　） A．利用声波清洗精细的零件 B．监测声波，预报海啸、台风 C．蝙蝠利用声波判断物体的位置和距离 D．医生利用B 超为病人检查身体 B A．利用声波清洗精细的零件是利用超声波能传播能量工作的，故A不符合题意； B．海啸、台风发生时，都会伴随着次声波产生，所以监测声波，预报海啸、台风应用的是次声波，故B符合题意； CD．蝙蝠确定目标的方向和距离、医生利用B超为病人检查身体的都是超声波传递信息的特点，故CD不符合题意。 所以选B。 跟踪练习 【例题5】声能够传递“信息”和“能量”。下面事例中，主要利用声传递“能量”的是（ ） A．利用超声波给金属工件探伤 B．医生通过听诊器给病人诊病 C．通过声学仪器接收到的次声波等信息判断地震的方位和强度 D．利用超声波排除人体内的结石 D ABC．利用超声波给金属探伤，声音传递了金属内部是否存在伤痕的信息；B．医生通过听诊器给病人诊病，声音传递出心脏跳动的相关信息；通过声学仪器接收到的次声波等信息判断地震的方位和强度，声音传递地震的方位、大小等信息，故ABC不符合题意； D．利用超声波排除人体内的结石，声音能传递能量，将结实击碎，故D符合题意。 所以选D。 二、课堂总结 24 二、课堂总结 人能够听到的声音频率范围为：20Hz～20000Hz。 定义：把频率高于20000Hz的声叫超声波. 特点：方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能. 应用：超声导航、声呐、超声诊断仪、清洗等. 定义：把频率低于20Hz的声波称为次声波. 特点：次声波来源广、传播远、能绕过障碍物. 应用：检测预警自然灾害等. 危害：能量很大的次声具有极大的破坏力. 声波可以传递信息和能量. 次声波 超声波与次声波 可听声 声传递信 息与能量 超声波 三、课后作业全解 26 1．你认为很静，没有任何声音时，狗却突然表现得非常警惕，这很可能是因为（　　）。 A. 狗能准确辨认声源的位置 B. 狗的发声频率范围比人的大 C. 狗的听觉频率范围比人的大 D. 同样的声音狗听起来响度大 三、课后作业全解 因为声音频率低于20Hz或高于20000Hz的声音，人都听不到。狗的听觉频率范围比人的大，当有次声波或超声波时，狗能听到，而人却听不到。 故选C． C 2. 我们做B超检查时听不到B超探头发出的声音，这是因为B超探头发出的声音___________。 三、课后作业全解 我们做B超检查时听不到B超探头发出的声音，这是因为B超探头发出的声音是超声波。 是超声波 3. 蝙蝠利用超声波的回声可以确定障碍物或飞虫的位置和距离。科学家根据这一原理发明了 ________________。利用这种技术，人们可以探知海洋的深度，获得鱼群或潜艇的信息。 三、课后作业全解 声呐是根据蝙蝠回声定位的原理制成的。 声呐（超声雷达） 4．人们对人耳听不到的声波有如下应用：① 声呐；② 击碎结石；③ 探伤；④ B 超；⑤ 遥测核爆炸。其中，与超声波有关的是：____________；与次声波有关的是：____________。 三、课后作业全解 超声波具有定向性好、穿透力强等特点，主要应用于： ①声呐；②击碎结石；③探伤；④B超等方面。 次声波具有绕过障碍物，伤害人体等特点，主要应用于： ⑤遥测核爆炸。 ⑤ ①②③④ 5．地震时会产生次声波。有些远离地震中心的动物可以接收到次声波，并有所反应。查阅资料，了解在远离地震中心的地方能感觉到地震的有哪些动物。 三、课后作业全解 地震时产生的次声波频率低于20 Hz，能感觉到地震的动物的听觉频率必须低于20 Hz，由表格知，能感觉到地震的动物有：大象和狗。 6．超声波在海水中的传播速度约 1 500 m/s。用超声波测位仪竖直向海底发射超声波，经过 6 s 收到海底返回的声波。则该处海深是多少？ 由公式v=s/t得 s=vt=1500 m/s×6s/2=4 500m 三、课后作业全解 1．用 B 超观察孕妇体内的胎儿，对孕妇和胎儿的健康有影响吗？ 答：没有。B超所发出的超声强度较小，且超声检查时间也较短，对母亲和胎儿的健康几乎没有影响。 2. 示例：台风来临前，人们未听到什么声音却感觉到耳痛，说明了什么? 答：次声波能够传递能量。台风会发出次声波；次声波的频率低于20Hz，不在人耳的听力范围，所以听不到；声波能够传递信息和能量，使人感觉到耳痛。 三、课后作业全解 四、综合提升训练 34 四、综合提升训练 1. 研究发现，某种频率的高强度次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土，给人造成伤害，用这种次声波制成的武器威力巨大，该次声波的频率较接近于（　　） A．27000Hz B．2700Hz C．270Hz D．7Hz D 低于20Hz的声波叫次声波，则7赫兹的声波属于次声波，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2. 超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名，在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。下列不是利用超声波的是（ ） A．排除人体内的结石 B．用声呐确定潜艇的位置 C．探测核爆炸的强度 D．检测锅炉有没有裂纹 C A. 排除人体内的结石是利用了超声波传递能量，不合题意； B. 用声呐确定潜艇的位置，是利用了超声波传递信息，不合题意； C. 核爆炸伴有次声波的产生，所以探测核爆炸的强度利用了次声波，符合题意； D. 检测锅炉有没有裂纹，是利用了超声波传递信息的特点，不合题意． 所以选C。 四、综合提升训练 四、综合提升训练 3. 下列事例中，属于利用次声波的是（　　） A．用声呐技术测海底深度 B．蝙蝠确定目标的方向和距离 C．用B超检查身体 D．预报海啸，台风 D 超声波和次声波在生产和生活中有广泛的应用，超声波可用于声呐技术测海底深度、B超检查身体、超声波探伤仪、“倒车雷达”等方面；一些动物也能发出超声波，蝙蝠确定目标的方向和距离就是利用的超声波；火山爆发、海啸、台风、雷暴、泥石流等自然灾害在发生前会发出次声波，可以利用监测仪进行监测，预报灾害。 故选D. 四、综合提升训练 4. 如图所示，医生利用的“B超”是通过_______（选填“超声波”或“次声波”）来观察胎儿的发育情况，这种声波的频率范围为______________；“B超”检测是利用了声音能够传递 ______（填“信息”或“能量”）。 超声波 大于20000Hz 信息 B超是超声波的应用，医生利用的“B超”是通过超声波来观察胎儿的发育情况。 声波的频率小于20Hz的为次声波，大于20000Hz的为超声波，所以B超这种声波的频率范围为大于20000Hz。 声音可以传递信息和能量，医生利用的“B超”可以得知胎儿的发育情况这种信息，那么“B超”检测是利用了声音能够传递信息。 四、综合提升训练 5. 利用超声波方向性好，在水中传播距离远等特点制成了声呐，该装置可以发现水下目标，还可以测绘海底地形。如果超声波在海水中的传播速度约为 ，海面上该装置向海底发射超声波经过8s收到海底返回的回声，该处海深为_______ m。这种方法_____（填“能”或者“不能”）用来测量月亮到地球的距离，原因___________。 海水的深度 s=vt/2=1500m/s×8s/2=6000m 真空不能传声，故不能用来测月地距离。 6000 不能 真空不能传声 6. 如图所示为人和一些动物听到声音的频率范围，参照如图回答： （1）人听到声音的频率范围为____________ ； （2）地震时会产生次声波（频率低于20Hz），在远距离地震中心，人无震感的区域，在远距离地震中心的区域，听觉上有较明显反应的动物是_______。 20Hz~20000Hz 四、综合提升训练 狗 （1）由图可知，人和一些动物听到声音的频率范围不同。人听到声音的频率范围为20Hz~20000Hz。 （2）由图可知，人不能听到次声波，一些动物（狗）可以听到次声波。地震时会产生次声波（频率低于20Hz），在远距离地震中心，人无震感的区域；次声波会引起某些动物的听觉反应，在远距离地震中心的区域，听觉上有较明显反应的动物是狗。 四、综合提升训练 Lavf58.45.100 $$