第三节 声的应用(导学案)物理北师大版（北京）2024八年级全一册

第3节 声的应用（导学案） 【学习目标】 1.知道声能传递信息，也能传递能量。 2.辨别实际事例属于哪方面的应用。 3.了解现代技术中与声有关的知识的应用 【学习重点】 1. 声波能够传递信息和能量。 2. 超声波和次声波的概念及其典型应用。 【学习难点】 1. 区分声在具体应用中是主要传递信息还是传递能量。 2. 理解回声定位（声呐）、超声波碎石等应用的原理。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．听到雷声就知道马上要下雨利用了声音传递信息 ，铁路工人敲击铁轨可知道是否有松动的螺栓是利用了声音传递信息 。 2．蝙蝠飞行时发出超声波，这些超声波碰到墙壁或昆虫时会发生反射，根据回声到来的方向和距离，蝙蝠第一确定目标的位置和距离，这种方法做回声定位，科学家根据这个原理发明了声呐。 3．B 超向病人体内发射超声波，同时接收体内脏器的回声，超声探伤对人体无伤害。 4．超声波清洗精密仪器时，超声波穿过液体并引起激烈的振动，把物体上的污垢敲击下来而不会损坏被洗的物体，使用超声波是因为它产生的振动比可闻波更加强烈；外科医生利用超声波除去人体内的结石。 【课堂探究】 探究一、超声波 超声波具有许多特点，在军事、医疗、工农业生产中得到广泛应用，如下表所示。 特点 应用 频率高，反射强 超声波雷达（声呐） 穿透能力强 超声波诊断仪（B 超）、超声波金属探伤仪 “破碎”能力 强 超声波消毒杀菌、超声波加温器、超声波 碎石地、超声波洁牙 生理作用 缩短种子发芽时间，提高发芽率 总结： 1．超声波的特点是频率高，反射强，穿透能力强，“破碎”能力强。 2．超声波既能传递能量，又能传递信息。 探究二、次声波 1．2010 年 4 月 14 日 7 时 49 分，青海省玉树藏族自治州玉树县发生 7.1 级地震，此后余震不断，地震造成大量人员伤亡和房屋倒塌，给人们造成几十年不遇的特大灾害。地震时所产生的次声波(填“超声波”或“次声波”)，对建筑物、人的平衡器官的功能的破坏性很大，使人产生恶心、昏眩、旋转感等症状，严重的会导致内脏出血破裂，危及生命。由于它的破坏性强，危害性大，并且它的频率低于20 Hz，人耳无法直接听见，所以在生产等活动中要尽量防止次声波的危害，尽量远离次声源。 2. 高强度次声波威力很大，它能穿透 15 cm 厚的混凝土，一般建筑物、飞机、坦克等不能避开它的袭击。这说明次声波具有很大的能量。 3．大象可以用人类听不到的“声音”交流，说明大象的语言对于人类来说是一种次声波。这说明次声波可以传递信息。 总结：l．人们利用超声波的反射制成了，利用它可以确定潜艇、鱼的位置和海水深度。 2．利用超声波的特性制成了，探查金属内的裂纹、气泡等缺陷。 3．B 超、声呐是利用了超声波可以传递的特性；超声波粉碎结石、超声波清洗器是利用了超声波可以传递的特性。 4．次声波传播时能量损失，能传得很远。 5．声识别技术就是让机器把信号转变为相应的文本或命令的高科技技术。 6．世界上没有两个人的声音是的，当语言识别系统掌握了用户个人的声音后，便可进行识别。 【归纳整理】 第3节 声的应用 1. 超声波 (f > 20000Hz) 应用： 声呐定位、B超诊断、超声波清洗、超声波碎石 2. 次声波 (f < 20Hz) 特点： 传播远，穿透强 应用： 预报自然灾害、监测核爆炸、次声武器 【课堂练习】 【A 级】基础演练 1. 高于 20 000 Hz 的声音叫做______ 声波； 低于20 Hz 的声音叫做____ 声波。 【答案】超；次 【解析】人耳的听觉频率范围是 20Hz - 20000Hz。根据频率范围的划分，频率高于 20000Hz 的声音超出人耳听觉上限，称为超声波；频率低于 20Hz 的声音低于人耳听觉下限，称为次声波。无论是超声波还是次声波，人耳都无法直接感知，但它们在生产生活（如超声探伤、次声波监测地震）中都有重要应用。 2.在海难打捞中，沉船定位和测量海深都要用到超声测位仪（又叫“声呐”），它的探测系统将所获得的数据送到中央处理器进行运算显示，如图 4-3-4 是测量船利用超声测位仪测定海深的示意图，测量中，探测系统必须探测的物理量是_______和_______，而中央处理器只需运用______这一简单公式进行运算就能显示出海深。 【答案】声音传播的时间；声音在海水中的传播速度； s=vt/2 【解析】超声测位仪（声呐）的工作原理是利用回声定位：仪器向海底发射超声波，超声波遇到海底后反射回仪器，通过测量相关物理量计算海深。 必须探测的物理量：①超声波在海水中的传播速度（需预先知晓或通过仪器校准，不同温度、盐度的海水声速不同）；②超声波从发射到接收的总时间（往返时间）。 运算公式：海深是超声波往返路程的一半，由速度公式 v=s/t 变形得 s=vt （ s 为往返路程），因此实际海深 h=vt/2 ，核心公式本质是 v=s/t 的应用。 3．如图所示，有一种电子牙刷，它能发出超声波，直达牙刷棕毛刷不到的地方， 这样刷牙既干净又舒服，关于超声波，正确的说法是 （ ） A．超声波能传递能量 B．超声波不是由物体振动产生的 C．超声波的音调很低，所以人听不到 D．刷牙时，人听不到超声波，是因为超声波不能在空气中传播 【答案】A 【解析】逐一分析选项： A 选项正确：电子牙刷利用超声波 “直达棕毛刷不到的地方”，说明超声波能传递能量，将牙齿缝隙中的污垢清除，体现了声能的应用。 B 选项错误：声音（包括超声波）的产生原理是 “物体振动”，超声波只是频率超出人耳听觉范围，本质仍是振动产生的声波。 C 选项错误：声音的 “音调” 由频率决定，频率越高，音调越高。超声波频率高于 20000Hz，属于音调极高的声音，人耳听不到是因为频率超出听觉范围，而非音调低。 D 选项错误：超声波可以在空气中传播（如电子牙刷的超声波在空气中短暂传播到牙齿），人听不到的原因是频率超出人耳 20Hz - 20000Hz 的听觉范围，与传播介质无关。 4．医生给病人检查身体时，经常使用到听诊器，可以听到心脏跳动发出的微弱声音。下列说法中正确的是（ ） A．我们平时不能听到心跳的声音，因为这个声音属于次声波 B．听诊器增大了心脏的振幅，从而增大了声音的响度 C．听诊器是利用了固体可以传声的原理 D．医生可以判断病人的病情，是因为声音可以传递信息 【答案】D 【解析】逐一分析选项： A 选项错误：心跳声音的频率在人耳听觉范围内（约 1 - 2Hz？不，实际心跳声是心脏振动及血液流动产生的复合声音，频率通常在 20Hz 以上，属于可听声），平时听不到是因为心跳声响度微弱，被环境噪声掩盖，并非次声波（次声波＜20Hz）。 B 选项错误：听诊器的作用是减少声音的分散，从而增大声音的响度，方便医生听到；它不会改变心脏的振动幅度（振幅由心脏本身的振动决定），只是优化了声音的传播效果。 C 选项错误：听诊器的核心原理是 “利用固体（胶管、金属探头）传声效果比空气好，且胶管可集中声音，减少分散”，并非单纯依赖 “固体传声” 这一特性，更关键的是 “集中声音、减少损耗”。 D 选项正确：医生通过听诊器听到的心跳声、呼吸声等，能判断病人是否存在心率异常、肺部病变等问题，体现了 “声音可以传递信息” 的重要应用。 5．海豚有完善的声纳系统，它们能在黑暗的海水中准确而快速的捕捉食物，避开敌害，远远优于现代的无线电定位系统。 (1)它利用了自身发出的( ) A.冲击波 B.水波 C.次声波 D.超声波 (2) 海豚的声纳系统远远优于无线电定位系统，你认为这在于海豚发出的波比无线电波( ) A.速度快 B.抗干扰能力强 C.发出的能量大，传播的远 D.在水中传播的能量损失小，传播的远 【答案】D 【解析】海豚的声纳系统与人类声呐原理一致，都是通过自身发出超声波，利用超声波的反射（回声）定位食物和躲避敌害。 A 选项（冲击波）、B 选项（水波）均不属于声波，与声纳系统无关； C 选项（次声波）频率低、传播时能量损耗大，不适合短距离精准定位，因此海豚不会利用次声波。 (2) 小题 答案：D 解析：无线电波属于电磁波，海豚发出的超声波属于声波，二者在水中的传播特性差异显著： A 选项错误：电磁波（无线电波）在真空中速度为光速（ 3×10 8 m/s ），在水中传播速度会大幅降低，但仍远快于声音在水中的速度（约 1500m/s），因此超声波速度更慢。 B 选项错误：无线电波抗干扰能力通常强于声波（如海水湍流、其他生物声波会干扰超声波），因此该选项不符合实际。 C 选项错误：海豚发出的超声波能量微弱（远低于无线电波的发射能量），且传播距离有限（依赖近距离回声定位），并非 “能量大、传播远”。 D 选项正确：超声波是机械波，在水中（液体）传播时能量损耗远小于电磁波（无线电波在水中会被大量吸收，传播距离很短），因此更适合在海水中进行精准定位，这是海豚声纳系统优于无线电定位系统的核心原因。 【B 级】能力提升 1．外科医生可以利用超声波除去病人体内的结石，是利用了声波能传递_____。中国传统中医中“望、闻、问、切”检查病人，其中：“闻”就是____的意思，它是利用声波能传递_______。 【答案】能量；听（或倾听病人的声音，如呼吸声、咳嗽声、说话声等）； 【解析】 超声波除结石的原理：外科医生利用超声波除去结石时，超声波携带的能量作用于结石，使结石振动、破碎，改变了结石的形态，因此是利用声波传递能量（声传递能量的核心是 “通过声音改变物体的状态或形态”）。 中医 “闻” 的含义与原理：“望、闻、问、切” 中的 “闻”，指医生通过倾听病人的声音（如呼吸是否急促、咳嗽是否异常、说话声音是否沙哑等）判断身体状况，属于通过声音获取病人的健康信息，因此是利用声波传递信息（声传递信息的核心是 “通过声音获取有用内容”）。 2．如图 4-3-5 天坛公园的回音壁是我国建筑史上的一大奇迹，回音壁应用的声学原理是（ ） A．声音的反射使原声增强 B．声音在不同介质中的传播速度不同 C．声音的音调不同 D．发声的物体在振动 【答案】A 【解析】逐一分析选项，明确回音壁的核心声学原理： A 选项正确：回音壁的墙体设计为弧形，且表面光滑，声音传播到墙壁时会发生镜面反射，反射后的声音与原声叠加，使原声的响度增强，从而实现 “在一端轻声说话，另一端也能清晰听到” 的效果，这是回音壁的关键工作原理。 B 选项错误：回音壁中声音主要通过空气（部分通过墙体固体）传播，未涉及 “不同介质” 的对比，与声音在不同介质中的传播速度无关。 C 选项错误：音调由发声体的振动频率决定，回音壁仅改变声音的传播和反射，不会改变声音的频率，因此不会影响音调。 D 选项错误：“发声的物体在振动” 是声音产生的基本原理，而非回音壁 “能回音” 的应用原理，题干询问的是回音壁的声学应用，与声音产生无关。 3．“B 超”是利用超声波来诊断病情的，但是人们却听不到它发出的声音，这是因为（ ） A．声音太小 B．超声波无法传到人耳 C．超声波的频率小于人耳能听到的声音的频率 D．超声波的频率大于人耳能听到的声音的频率 【答案】D 【解析】从人耳听觉范围和超声波的定义出发，分析 “听不到 B 超声音” 的原因： A 选项错误：“B 超” 的超声波强度可根据需求调节，人听不到并非因为 “声音太小”（响度低），而是频率超出人耳感知范围。 B 选项错误：超声波可以传播到人耳（如 B 超探头与人体接触时，超声波可通过人体组织和空气传递到耳旁），但人耳无法感知，并非 “无法传到”。 C 选项错误：超声波的定义是 “频率高于 20000Hz 的声音”，而人耳能听到的声音频率范围是 20Hz~20000Hz，因此超声波频率大于人耳听觉上限，而非 “小于”。 D 选项正确：人耳的听觉频率范围为 20Hz~20000Hz，超声波频率高于 20000Hz，超出了人耳的感知能力，因此人们听不到 “B 超” 发出的声音。 4. 古代的侦察兵为了及早发现敌方骑兵的活动，常把耳朵贴在地面上听，试说明这样做的道理。 【答案】古代侦察兵把耳朵贴在地面上听，是利用了固体传声效果优于气体传声的原理，从而更早发现敌情。 【解析】敌方骑兵活动时，马蹄会振动地面，产生的声音可通过两种介质传播： 地面（固体介质）：声音在固体中的传播速度约为 3000m/s（因土壤、岩石种类略有差异），且传播过程中能量损耗小，声音更清晰； 空气（气体介质）：声音在空气中的传播速度约为 340m/s，远小于固体中的速度，且空气传声时能量易被分散、被环境噪声掩盖。 因此，侦察兵贴地听能更快、更清晰地捕捉到骑兵活动的声音，而通过空气听则会延迟且声音微弱，从而实现 “及早发现敌方骑兵” 的目的。 5．小明在动物世界节目中，知道大象可以发出次声波，通知远方的同伴，隔天他到动物园却听到大象响亮的叫声。关于大象发出的次声波与小明在动物园听见的大象叫声进行比较，下列叙述正确的是（    ） A．前者不是由物体振动产生的 B．前者的传播不需要介质 C．前者的频率比后者低 D．前者在空气中的传播速度比后者快 【答案】C 【解析】A．次声是物体振动频率低于20Hz的声音，人耳听不到次声波，但是次声也是由物体振动产生的，故A错误； B．声音的传播需要介质，次声的传播也需要介质，故B错误； C．前者是大象发出的次声波，频率低于人的听觉范围，后者是大象的叫声，小明听到大象响亮的叫声，说明叫声频率在人的听觉范围之内，故前者的频率比后者低，故C正确； D．次声波也属于声波，这两种声波在空气中的传播速度相同，故D错误。 故选C。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 声的应用（导学案） 【学习目标】 1.知道声能传递信息，也能传递能量。 2.辨别实际事例属于哪方面的应用。 3.了解现代技术中与声有关的知识的应用 【学习重点】 1. 声波能够传递信息和能量。 2. 超声波和次声波的概念及其典型应用。 【学习难点】 1. 区分声在具体应用中是主要传递信息还是传递能量。 2. 理解回声定位（声呐）、超声波碎石等应用的原理。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．听到雷声就知道马上要下雨利用了声音传递_____ ，铁路工人敲击铁轨可知道是否有松动的螺栓是利用了声音传递_____ 。 2．蝙蝠飞行时发出_____，这些_____碰到墙壁或昆虫时会_____，根据回声到来的_____和_____，蝙蝠第一确定目标的位置和距离，这种方法做_____，科学家根据这个原理发明了_____。 3．B 超向病人体内发射_____，同时接收体内脏器的_____，超声探伤对人体_____伤害。 4．超声波清洗精密仪器时，超声波穿过液体并引起激烈的_____，把物体上的污垢敲击下来而不会损坏被洗的物体，使用超声波是因为它产生的振动比可闻波更加_____；外科医生利用_____除去人体内的结石。 【课堂探究】 探究一、超声波 超声波具有许多特点，在军事、医疗、工农业生产中得到广泛应用，如下表所示。 特点 应用 频率_____，反射_____ 超声波雷达（声呐） 穿透能力_____ 超声波诊断仪（B 超）、超声波金属探伤仪 “破碎”能力_____ 超声波消毒杀菌、超声波加温器、超声波 碎石地、超声波洁牙 _____作用 缩短种子发芽时间，提高发芽率 总结： 1．超声波的特点是频率_____，反射_____，穿透能力_____，“破碎”能力_____。 2．超声波既能传递_____，又能传递信息。 探究二、次声波 1．2010 年 4 月 14 日 7 时 49 分，青海省玉树藏族自治州玉树县发生 7.1 级地震，此后余震不断，地震造成大量人员伤亡和房屋倒塌，给人们造成几十年不遇的特大灾害。地震时所产生的_____(填“超声波”或“次声波”)，对建筑物、人的平衡器官的功能的破坏性很大，使人产生恶心、昏眩、旋转感等症状，严重的会导致内脏出血破裂，危及生命。由于它的破坏性_____，危害性_____,并且它的频率低于_____ Hz，人耳无法直接听见，所以在生产等活动中要尽量防止次声波的_____，尽量远离次声源。 2. 高强度次声波威力很大，它能穿透 15 cm 厚的混凝土，一般建筑物、飞机、坦克等不能避开它的袭击。这说明次声波具有很大的_____。 3．大象可以用人类听不到的“声音”交流，说明大象的语言对于人类来说是一种_____。这说明次声波可以传递_____。 总结：l．人们利用超声波的反射制成了，利用它可以确定潜艇、鱼的位置和海水深度。 2．利用超声波的特性制成了，探查金属内的裂纹、气泡等缺陷。 3．B 超、声呐是利用了超声波可以传递的特性；超声波粉碎结石、超声波清洗器是利用了超声波可以传递的特性。 4．次声波传播时能量损失，能传得很远。 5．声识别技术就是让机器把信号转变为相应的文本或命令的高科技技术。 6．世界上没有两个人的声音是的，当语言识别系统掌握了用户个人的声音后，便可进行识别。 【归纳整理】 第3节 声的应用 1. 超声波 (f > 20000Hz) 应用： 声呐定位、B超诊断、超声波清洗、超声波碎石 2. 次声波 (f < 20Hz) 特点： 传播远，穿透强 应用： 预报自然灾害、监测核爆炸、次声武器 【课堂练习】 【A 级】基础演练 1. 高于 20 000 Hz 的声音叫做______ 声波； 低于20 Hz 的声音叫做____ 声波。 2.在海难打捞中，沉船定位和测量海深都要用到超声测位仪（又叫“声呐”），它的探测系统将所获得的数据送到中央处理器进行运算显示，如图 4-3-4 是测量船利用超声测位仪测定海深的示意图，测量中，探测系统必须探测的物理量是_______和_______，而中央处理器只需运用______这一简单公式进行运算就能显示出海深。 3．如图所示，有一种电子牙刷，它能发出超声波，直达牙刷棕毛刷不到的地方， 这样刷牙既干净又舒服，关于超声波，正确的说法是 （ ） A．超声波能传递能量 B．超声波不是由物体振动产生的 C．超声波的音调很低，所以人听不到 D．刷牙时，人听不到超声波，是因为超声波不能在空气中传播 4．医生给病人检查身体时，经常使用到听诊器，可以听到心脏跳动发出的微弱声音。下列说法中正确的是（ ） A．我们平时不能听到心跳的声音，因为这个声音属于次声波 B．听诊器增大了心脏的振幅，从而增大了声音的响度 C．听诊器是利用了固体可以传声的原理 D．医生可以判断病人的病情，是因为声音可以传递信息 5．海豚有完善的声纳系统，它们能在黑暗的海水中准确而快速的捕捉食物，避开敌害，远远优于现代的无线电定位系统。 (1)它利用了自身发出的( ) A.冲击波 B.水波 C.次声波 D.超声波 (2) 海豚的声纳系统远远优于无线电定位系统，你认为这在于海豚发出的波比无线电波( ) A.速度快 B.抗干扰能力强 C.发出的能量大，传播的远 D.在水中传播的能量损失小，传播的远 【B 级】能力提升 1．外科医生可以利用超声波除去病人体内的结石，是利用了声波能传递_____。中国传统中医中“望、闻、问、切”检查病人，其中：“闻”就是____的意思，它是利用声波能传递_______。 2．如图 4-3-5 天坛公园的回音壁是我国建筑史上的一大奇迹，回音壁应用的声学原理是（ ） A．声音的反射使原声增强 B．声音在不同介质中的传播速度不同 C．声音的音调不同 D．发声的物体在振动 3．“B 超”是利用超声波来诊断病情的，但是人们却听不到它发出的声音，这是因为（ ） A．声音太小 B．超声波无法传到人耳 C．超声波的频率小于人耳能听到的声音的频率 D．超声波的频率大于人耳能听到的声音的频率 4. 古代的侦察兵为了及早发现敌方骑兵的活动，常把耳朵贴在地面上听，试说明这样做的道理。 5．小明在动物世界节目中，知道大象可以发出次声波，通知远方的同伴，隔天他到动物园却听到大象响亮的叫声。关于大象发出的次声波与小明在动物园听见的大象叫声进行比较，下列叙述正确的是（    ） A．前者不是由物体振动产生的 B．前者的传播不需要介质 C．前者的频率比后者低 D．前者在空气中的传播速度比后者快 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $