3.3 声波的应用和控制（教学课件）-【上好课】八年级物理上册同步高效课堂（沪科版·五四学制·2024）

第三章 声现象 八年级上册 • 沪科版 （五•四学制） 许多动物都通过声音感知环境，互相交流。海豚视力不佳，它们主要通过声音彼此交换信息。在物理学中，声学是历史悠久的分支学科之一。本章我们将学习与常见声现象有关的声学基础知识。 通过本章内容的学习，你将了解声音的产生和传播、声音的特性等基本概念和规律；认识声波的应用和危害；体验观察现象、归纳结论的科学方法；增强环境保护和健康生活的意识。 导入新课 第3节 声波的应用和控制 图为“长江口二号”古船整体打捞工程的主作业船。2022年11月21 日，经过长达7年的水下考古调查勘探，“长江口二号”古船被成功打捞出水，实现了我国水下考古的历史性突破。 作业船打捞古船前，需先确定古船在水底的情况，而长江口是江海交汇水域，水下能见度几乎为零。在这种复杂的情况下，如何开展水下探测呢？ 声波的应用 01 噪声的控制 02 课堂总结 03 提升练习 04 第3节 声波的应用和控制 声波的应用 01 第3节 声波的应用和控制 一 声波的应用 1. 声波能传递信息 ①下课铃响了： ②医生用听诊器听心跳的声音: （1）探究声波能传递信息 请同学们分析以下场景有什么共同点？说明了什么问题？ 获得的信息：下课时间到了。 获得的信息：心脏的健康状况。 一 声波的应用 ③铁路工人用铁锤敲击钢轨 ④听到远处隆隆的雷声 获得的信息： 钢轨发出的异常声音判断哪颗螺丝松动了。 获得的信息： 大雨就要来临。 分析上述场景发现：当人们感知到不同的声音时，就会传递给人们不同的信息。 归纳总结： 声波可以传递信息。 一 声波的应用 探测海底深度 （2）声呐 人们根据声波在水中能远距离传播的特点，制成声呐装置。可以进行声呐定位、探知海洋的深度等。 ①声呐原理：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 声波的应用 ②声呐定位 如图所示，利用声呐装置能对水下物体进行定位。在探测“长江口二号”古船位置的过程中，我国考古工作者和科技人员利用声呐设备对长江口水域进行全面勘测，最终确定了 “长江口二号”古船的外形及沉船位置处的水底地貌，为整体打捞工作提供了重要的基础数据。 声呐 一 声波的应用 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 声呐的一些应用： 例如，探测鱼群、潜艇位置、绘制水下数千米地形图等。 一 声波的应用 动画讲解——《声呐是如何工作的》 一 声波的应用 （1）超声波有较强的穿透能力 在生产实践中，技术员用超声波探伤仪检测钢结构的缺陷，可以检测出其内部有没有裂纹，甚至还可以知道裂纹有多大、多深。 图中医生用B型超声波观察母体中胎儿的发育情况。 2. 超声波的特点与应用 超声探伤 B 型超声波诊断 一 声波的应用 蝙蝠靠超声波发现昆虫 《蝙蝠考回声定位捕食》 （2）超声波具有较强指向性 蝙蝠在飞行时会发出超声波，这些超声波碰到墙壁或昆虫时会反弹回来，根据回声到来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的位置。这种方法叫做回声定位。 一 声波的应用 倒车雷达 倒车雷达在汽车上得到了广泛的应用。 倒车雷达在倒车时，利用超声波原理，由装置在车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后反射此声波，计算出车体与障碍物间的实际距离，然后提示给司机，使停车或倒车更容易、更安全。 倒车雷达 一 声波的应用 采用“回声定位”原理制成的超声导盲仪可以探测障碍物，帮助盲人出行。 超声导盲仪通过发射超声波，接收障碍物反射的回波，经过处理后，将障碍物的距离信息转化为声音信息，以可听声的形式反馈给使用者，达到“以听代视”的效果。 超声导盲仪及其原理 超声导盲仪 一 声波的应用 频率低于20Hz的声叫做次声波。大象、鲸等动物能用次声波交流信息；地震、火山爆发、台风、海啸、核爆炸等发生时，都伴有次声波的产生。 此外，火箭发射、飞机飞行、机器运转等过程中也会产生次声波。 大象利用次声波交流 3. 次声波的来源 火山爆发产生次声波 一 声波的应用 （1）声具有能量，也可以传递能量 传递声的过程实际上就是传递能量的过程。 将扬声器对准烛焰，播放音乐，你看到了什么现象？这说明了什么问题？ 会看到烛焰跳动。 说明声音具有能量。 发声扬声器旁的烛焰来回摆动 4. 声波传递能量与应用 一 声波的应用 （2）声传递能量的应用 超声波清洗机 超声波产生的振动比可闻声更加强烈，常被用来清洗物体。把被清洗的物体放在清洗液里，超声波穿过液体并引起激烈的振动，振动把物体上的污垢敲击下来而不会损坏被洗的物体。 超声波牙刷、洗牙也是利用了超声波的振动原理。 超声波清洗眼镜 超声波牙刷 超声波洗牙 一 声波的应用 超声波碎石是利用电能转变成声波，声波在超声转换器内产生机械振动能，通过超声电极传递到超声探杆上，使其顶端发生纵向振动，当与坚硬的结石接触时产生碎石效应，但对柔软的组织并不造成损伤。不用开刀，不会对身体造成伤害。 超声波碎石机 超声波碎石机 一 声波的应用 超声波雾化器 超声波雾化器是指应用于医疗方面雾化设备。其基本原理：来自主电路板的振荡信号传递给超声晶片，超声波晶片把电能转化为超声波能量，超声波能量在常温下能把水溶性药物雾化成1um到5um的微小雾粒，以水为介质，利用超声定向压强将水溶性药液喷成雾状，借助内部风机风力，将药液喷入患者气道，再被患者吸入，直接作用于病灶，主要用于内科、外科、五官科、儿科等方面。 超声波雾化器 一 声波的应用 次声波传播时能量损失小，能绕过障碍物传播得很远。所以较低频率的次声波达到一定强度时可以致人死亡，所以在科技发达的今天，次声波可以作为武器。 次声波武器 一 声波的应用 地震、火山爆发、台风、海啸、核爆炸等发生时，都伴有次声波产生。对人类生命和财产造成严重威胁。次声波传播的距离很远，发生地震、台风、核爆炸时，即使在几千千米以外，使用灵敏的声学仪器——次声波检测仪也能接受到他们产生的次声波。处理这些信息可以确定这些活动发生的方位和强度。 次声波检测仪 一 声波的应用 视频欣赏——《声的利用》 一 声波的应用 （1）声可以传递信息，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。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。 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、碎石、洁齿 用“B超”检查身体 超声波雾化器 利用超声波探测金属内部裂纹 次声波武器 利用次声波预测地震、监测核爆炸等 次声波的破坏作用 （2）声传递信息、传递能量的实例 5. 区别声传递信息与传递能量 一 声波的应用 【例题1】如图所示，当轿车倒车时，尾部的非安全距离内遇到人或障碍物，倒车雷达就会发出警报，方便司机判断车尾与后部障碍物间的距离。在倒车雷达工作的过程中，会应用到下列物理知识中的（　　） ①声的反射； ②超声波； ③声音可以传递信息； ④次声波。 A. ①② B. ③④ C. ①②③ D. ①②③④ 倒车时，利用超声波原理，由装置在车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后反射此声波，计算出车体与障碍物间的实际距离，然后提示给司机，使停车或倒车更容易、更安全，所以说倒车雷达应用了回声定位的原理，获得一些信息。所以倒车雷达工作过程中，应用了超声波、回声、声音可以传递信息，没涉及到次声波，故应用到的物理知识是①②③，④不符合题意。 C 故选C。 一 声波的应用 A．用声呐探测海深，是利用声波来传递海底深度的信息，故A不符题意； B．利用倒车雷达确定与车后物体的距离，是利用声波来传递车辆周围障碍物的相关信息，故B不符合题意； C．利用B超做体检，是利用声波来传递身体状况的相关信息，C不符题意； D．用超声波击碎结石，利用了声波来传递能量，故D符合题意。 【例题2】声波既能传递信息也能传递能量。下面事例中，主要利用声波传递能量的是（　　） A．用声呐探测海深 B．利用倒车雷达确定与车后物体的距离 C．利用B超做体检 D．用超声波击碎结石 D 故选D。 一 声波的应用 【例题3】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。 噪声的控制 02 第3节 声波的应用和控制 二 噪声的控制 1. 噪声 （1）演示实验 利用示波器观察泡沫塑料块刮擦玻璃板时产生的噪声的波形，并与音叉发出的声音的波形做比较。 视频—《噪声的波形》 二 噪声的控制 实验现象: 噪声的波形没有规则、杂乱无章的。音叉所产生声音的波形有规则。 音叉的波形 （2）实验结论 大量的实验证明：噪声的波形没有规则，而乐音的波形有规则。 噪声的波形 二 噪声的控制 （3）噪声的概念 ①噪声：物理学中，将声源做无规律振动时发出的声音称为噪声。从环境保护角度而言，干扰人们的生活、学习、工作的声音都属于噪声，如考场外的喧闹声、列车驶过的呼啸声、建筑工地机械的运转声等。 ②乐音：通常，人们将有规律的、好听悦耳、使人愉快的声音叫做乐音。如悠扬的音乐、优美的歌声等。 二 噪声的控制 （4）乐音与噪声的区别与联系 项目 乐音 噪声 区别 物理学 角度 环保角度 联系 有规律的振动，波形规则 无规律的振动，波形不规则 悦耳动听且不 影响他人的声音 妨碍人们正常休息、 学习和工作的声音 乐音和噪声都是由物体振动产生的，并没有严格的界限，有些声音从物理学角度看属于乐音，但从环保的角度看却属于噪声 二 噪声的控制 交通噪声 建筑噪声 社会生活噪声 你周围有哪些噪声？请说说自己的感受并找到这些噪声的来源。 在我们周围，噪声通常来自汽车、火车等交通工具，电机、机床等工业机械，以及空调、冰箱等家用电器等。 2. 噪声的来源 二 噪声的控制 3. 噪声的危害 噪声会使人感到不适，轻则分散注意力，影响情绪；重则伤害身体，造成听力损伤。特别强的噪声还会对仪器设备和建筑结构带来严重的破坏，因此控制噪声十分必要。 二 噪声的控制 声音的影响还会因人、因时而异。例如，音乐给人享受，然而在夜深人静时欣赏音乐，若音乐声过大，则会影响他人休息，以致音乐声变成了噪声；喜庆的鞭炮给一些人带来欢乐，但也会破坏其他人的安宁，成为令人讨厌的噪声；摩托车轰鸣给一些人带来刺激，却给其他人带来烦恼。 二 噪声的控制 声源的振动 产生声音 空气等介质 传播声音 鼓膜的振动 引起听觉 防止噪声 产生 阻断噪声 传播 防止噪声 进入人耳 2．噪声的控制 怎样才能减小噪声的影响呢？人们通常从噪声的产生、噪声的传播及噪声的接收这三个环节进行控制。 （1）人耳听到声音的三个阶段及控制噪声的途径 二 噪声的控制 （2）控制噪声 在实际生活中，针对不同噪声的特点，人们选择不同的方法防治噪声。 ①在噪声产生处控制 如在车辆的排气管上安装消声器，在枪膛的外部安装消音器，可减弱气流噪声。 汽车消声器 枪管消声器 二 噪声的控制 高架两旁的隔音墙 ②在噪声传播过程中控制 植树种草(吸收阻断噪声) 使用吸音材料、高架道路两旁建隔音墙、道路旁植树等都可以有效地减弱噪声的传播。 门窗采用双层玻璃 二 噪声的控制 ③保护受噪声影响对象 用手捂住耳朵 防噪声耳塞 控制噪声还可从保护受噪声影响对象方面着手，机场的地勤人员在指挥飞机停机时会佩戴耳罩；工厂里的工人带防噪声耳塞、隔音帽；或用手捂住耳朵等。 隔音帽 戴隔音帽 视频欣赏——《噪声的危害和控制》 二 噪声的控制 二 噪声的控制 【例题4】下列情景中的声音属于噪声的是（　　） A. 上课时， 老师大声讲话 B. 上课时，有的同学小声说话 C. 音乐厅里演奏的交响乐 D. 舞台上口技演员正模仿的鸟鸣声 B A.上课时， 老师大声讲话，是让同学们听清楚些，不是噪声。 B.上课时，有的同学小声说话，影响其他同学学习，属于噪声。 C.音乐厅里演奏的交响乐属于乐音。 D.舞台上口技演员正模仿的鸟鸣声属于乐音。 所以选B。 二 噪声的控制 防治噪声的途径，从三方面考虑：①在声源处减弱；②在传播过程中减弱；③在接收处减弱。禁止机动车鸣喇叭是在声音的产生处，即声源处减弱噪声，故C符合题意，ABD不符合题意。 【例题5】上海市外环以内禁止机动车鸣喇叭，这一规定控制了噪声的（　　） A．传播路径 B．传播介质 C．声源 D．接收者 C 故选C。 课 堂 总 结 03 第3节 声波的应用和控制 课堂总结 声波的 应用 ①声波可以传递信息。应用：声呐. ②超声波的特点与应用：有较强的穿透能力，具有较强指向性。 例如倒车雷达、声呐、导盲仪应用了超声波的特点. ③次声波的来源. ④声具有能量，也可以传递能量. ⑤声传递能量的应用：除人体结石、超声波清洗机、碎石机等. ①物理角度：将声源做无规律振动时发出的声音称为噪声. ②环保角度：妨碍人们正常休息、学习和工作的声音是噪声. ③主要来源于工业生产、交通运输和社会生活. ④噪声的控制：在噪声产生处控制；在噪声传播过程中控制； 保护受噪声影响对象. 噪声的 控制 声波的应用和控制 43 提 升 训 练 05 第3节 声波的应用和控制 提升训练 1. 超声波在医学、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。 提升训练 2. 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。 提升训练 3．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：________。 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 禁鸣喇叭标志防止了噪声的产生，是在声源处减小噪声。 A．工人戴上防噪声耳罩，防止噪声进入人耳，是在人耳处减小噪声，故A不符合题意； B．上课时关闭教室门窗，阻碍了噪声的传播，是在传播过程中减小噪声，故B不符合题意； 4. 如图是学校附近的禁鸣喇叭标志。下列措施中，与这种减小噪声的途径相同的是（ ） A．工人戴上防噪声耳罩 B．上课时关闭教室门窗 C．开会时手机处于静音状态 D．在道路两旁种植花草树木 C 故选C。 C．开会时手机处于静音状态，防止了噪声的产生，是在声源处减小噪声，故C符合题意； D．在道路两旁种植花草树木，阻碍了噪声的传播，是在传播过程中减小噪声，故D不符合题意。 提升训练 提升训练 5．防治噪声可以从三个环节入手。下面一些能起作用的措施中，分别是从哪个环节防治噪声的？ （1）摩托车安装消声器； （2）在城市中禁鸣汽车喇叭； （3）体育馆、剧院的内墙要用吸音材料来装饰； （4）在飞机旁工作的人员要戴有耳罩的头盔。 （1）摩托车安装消声器是为了在声源处减弱噪声； （2）在城市中禁鸣汽车喇叭是为了在声源处减弱噪声； （3）体育馆、剧院的内墙要用吸音材料来装饰是为了防止噪声发生反射，在传播过程中减弱噪声。 （4）在飞机旁工作的人员要戴有耳罩的头盔是阻止声音进入耳朵，在噪声接收处减弱噪声。 提升训练 6. 小明在家里学习，对他来说，广场舞的音乐声属于______（选填“噪声”或“乐声”）。为了避免干扰，他关上了门窗，这是利用了______（选填“消声”、“吸声”或“隔声”）的方法来减小干扰。如图甲、乙所示是两种声音的波形图，从图形可知：图______是噪声的波形，总体来看图______的振幅小。 甲 隔声 噪声 乙 从图形可知，图甲的波形振动较规则，而图乙的波形振动杂乱，因此图乙是噪声的波形。 总体来看图甲偏离原位置的幅度较小，所以甲的振幅小。 Lavf58.45.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 $$