第4节 声的利用（导学案）物理教科版2024八年级上册

第4节 声的利用 （导学案） 【学习目标】 1.知道声的反射现象，了解超声和次声在生活、生产和科学研究方面儿的应用，知道水声通信和语音识别技术科学思维 2.通过数字实验了解超声和次声的本质。能利用证据对研究的问题进行分析和解释，具有科学论证的意识。 3.经历数字探究的研究过程，通过对图像和现象的比较与分析，形成初步的判断和解释。 4.在了解有趣的声现象的过程中，感悟生活中的物理激发，探索自然的内在动力。通过了解声在现代技术的应用，体会物理对社会发展的推动 【学习重点】超声在生产和生活中的应用 【学习难点】对超声和次声的直观认识。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 一、声音的反射 1.声音在传播过程中遇到障碍物会　　　 回来，这种现象叫作声音的反射。 2.反射回来的声音被接受到就成为　　　 二、超声与次声：探测技术 3.物理学中，把振动频率高于　　　 Hz的声叫作超声；把振动频率低于　　　 Hz的声叫作次声。 4.超声波的特点和应用 (1)特点：方向性好、穿透能力强。 (2)应用：回声测深仪、B超、倒车雷达等。 .5.根据次声传播距离元-　　　 ，能量损失　　　 的特点，可对各种次声源进行监测，如核试验监测网、海域监测网等。 6.声音能传递信息，也能传递　　　。 三、水声通信与语音识别 7.　　　与 　　　相结合，正广泛地应用于现代社会的各个方面，声识别技术就是其中之一。 【新课学习】 新课导入： 【欣赏或回顾】图3-4-1北京天坛的回音壁 【问题1】为什么对着墙壁说话（不必大喊），在远处的许多位置仍能听得很清楚? 【题问2】如果你下次再去天坛，会不会在体验一次？ 【学生介绍】回音壁：位于北京市天坛公园内，是皇穹宇的圆形围墙，高约3.72米，厚0.9米，周长204.728米。墙身用山东临清砖磨砖对缝，上覆蓝琉璃筒瓦顶。由于围墙的弧度十分规则，墙面极其光滑整齐，因此成为声波的良好反射体，声波可沿着墙面连续反射传播。如果两个人分别站在东、西配殿后，贴墙而立，一个人靠墙向北说话，声波就会沿着墙壁连续折射前进，传到一、二百米的另一端。两人一呼一应，一问一答，而且声音悠长，堪称奇趣。 、 过程展开 一、声的反射 1. 回声 【思考与回答】声音在传播的过程中遇到障碍物会怎样呢？ （1） 概念：声是一种，在传播的过程中遇到障碍物反射回来，这种现象叫做声的反射。声在传播的过程中遇到障碍物时，被反射回来的的声音就是　　　。 【师述】声音可以被多个障碍物反射，形成多次回声。 （2）区别出原声与回声的时间：如果回声到达人耳比原声晚0.1秒以上，人耳就能区分原声和回声。 （3）请大家算一下，要想区别出原声和回声，人到障碍物的距离至少要　　　米？（声速按照340m/s计算）。 【问题1】生活中很少有回声现象，哪些因素会影响声音反射回来的时间与回声的强度？ 【自学课本】53页最后一自然段，回答提问。 （4） 声音反射回来的时间与回声的强弱，与声传播过程中遇到障碍物的形状、材质、位置等因素有关。 【拓展】①人们利用回声探测检查物体获得信息。 ②声的反射是各种声技术基础。 2. 天坛回音壁的原理 【思考】借助图3-4-3理解天坛回音壁的原理　　　　　　　　　。 【课堂练习】 【例1】声音在空气中传播的速度是340m/s，人对着相距425m的高山喊一声，听到回声需经过的时间是（　　） A．1.25 s B．2.5 s C．0.8 s D．5 s 。二、超声与次声：探测技术 1.超声和次声的定义 观看【演示实验】 打开计算机中的虚拟声音示波器，选择信号源，点击“开始”，将声音的音量和频率调到合适的大小。此时窗口中显示标准波形，同时音箱发出的对应频率的声音，调整音频逐渐增大或逐渐减小。当声波频率落在小于20Hz或大于20000赫兹范围时，有什么现象。 【现象】：　　　　　　　 　　　　　 【问题1】你知道这是为什么吗？ 【分析】原因：　　　　　　 　　　　　　 【总结】 物理学中把振动频率高于　　　 Hz的声音叫做超声，把振动频率低于　　　Hz的声音叫做次声。 【补充】： ①频率的单位是赫兹，简称赫，符号Hz ②振动频率高于20Hz低于20000Hz的声音成为“可听声”。 【例2】一个声源2分钟内振动了720次，人耳 　　　（选填“能”或“不能”）听到该声音。 2.超声和次声的特点与应用 活动一：了解超声与次声，（自学完成）补全下表。 【资料一阅读】 A超声波的特性主要应用包括以下几个方面： 超声波的特性主要包括以下几个方面： 1. ‌频率与波长特性‌ 频率范围：超声波频率高于20kHz（通常为20kHz~100MHz），超出人耳可听范围‌波长较短：高频特性使其波长比可听声波更短，方向性更强‌ 2. ‌传播特性‌ ‌束射性（方向性强）‌：超声波能量集中，可定向传播，类似光线的束射现象，适合定向信息采集‌ ‌穿透力强‌：能穿透液体、固体等介质，在医学成像（如B超）和工业探伤中广泛应用。‌ ‌空化效应‌：在液体中高强度传播时，会产生微小气泡（空化），用于清洗、乳化等工业应用‌ 3. ‌能量特性‌ ‌能量集中度高‌：波长短导致能量衰减慢，传播过程中更集中‌ ‌聚焦容易‌：可通过声学透镜或换能器阵列实现精确聚焦，用于无创治疗（如海扶刀）‌ 4. ‌应用特性‌ ‌医学领域‌：B超检查、肿瘤精准诊疗、无创手术（如聚焦超声消融）‌ ‌工业领域‌：金属探伤、清洗、声呐探测‌ ‌科研与兽用‌：动物妊娠监测、疾病研究（如小鼠肿瘤检测）‌ 5. ‌与可听声波的对比‌ 1频率更高、人耳不可听，但传播速度与可听声波相同‌ 方向性和穿透力显著优于可听声波，但易受介质密度影响‌ 次声波的特点以及应用 1.频率范围‌：次声波的频率低于20Hz，远低于人耳可听声波范围（20Hz-20kHz）‌ 2.传播特性‌：波长长，传播距离远（可绕地球数圈），能量衰减慢‌穿透力强，能穿透大气、海水、土壤及建筑物等障碍物‌ 3.来源广泛‌：自然现象（如地震、火山爆发、台风）和人类活动（如火箭发射、工业设备）均可产生次声波‌ 4.自然灾害监测‌：通过次声波预测地震、火山活动、海啸等灾害‌台风和风暴 的次声波可提前预警‌ 5.军事与科研‌：军事探测（如监测核爆炸）和次声武器研发‌研究动物交流（如大象、鲸类通过次声波远距离沟通）‌ 6.医疗与工业‌：次声波诊疗仪用于检查人体器官功能‌ 监测气象过程（如沙尘暴、龙卷风）‌ 7. 次声波的潜在危害:高强度次声波可能导致人体器官共振，引发恶心、晕眩甚至内脏损伤，并可能破坏建筑物结构。 【资料二‌】. （1）回声探测器的工作原理是利用声波在水（等介质）中的发生反射的传播特性进行工作的。回声探测器通过发射换能器向水中发射声波，这些声波会在水中传播，直到碰到目标物体并反射回来。接收换能器会捕捉这些反射回来的声波，然后通过声纳员或计算机处理接收到的信号，从而确定目标物体的参数和类型。这种技术基于声波反射的信息来测量水深或探测水下物体的位置和特征，即.回声探测器的工作原理是利用声波在水（等介质）中的发生反射的传播特性进行工作的。 （2）B超的基本原理：超声在人体内传播，由于人体各种组织有声学的特性差异，超声波在两种不同组织界面处产生反射、折射、散射、绕射、衰减以及声源与接收器相对运动产生多普勒频移等物理特性。应用不同类型的超声诊断仪，采用各种扫查方法，接收这些反射、散射信号，显示各种组织及其病变的形态，结合病理学、临床医学，观察、分析、总结不同的反射规律，而对病变部位、性质和功能障碍程度作出诊断。用于诊断时，超声波只作为信息的载体。把超声波射入人体通过它与人体组织之间的相互作用获取有关生理与病理的信息。一般使用几十mW/cm2以下的低强度超声波。当前超声诊断技术主要用于体内液性、实质性病变的诊断，而对于骨、气体遮盖下的病变不能探及，因此在临床使用中受到一定的限制。 【阅读课本】54页最后一自然段和55页前三自然段。 特点 应用 超 声 　　　、　　　 超声　　　、超声检漏、超声　　　、超声钻孔、超声　　　、超声焊接、超声　　　、　　　上等。 次 声 　　　、　　　 　　　、医学、工业检测、安全监控：、　　　等 活动二： 3【走向社会】 .【自学与拓展】倒车雷达与倒车影像是一回事吗？ 主要区别在于它们探测障碍物的方式和提供的信息类型。 倒车雷达是通过超声波传感器计算出探头与被测到的物体的距离，当车辆倒车时，以声音作为警报信号。而倒车影像是通过车尾部安装的摄像头，将车后的影像显示在显示屏上，让驾驶者清晰地看到车后的障碍物。倒车雷达和倒车影像各有利弊，倒车雷达在主动性方面较好，能够在驾驶员观察左边时，如果右边有障碍物离车较近时，发出声音提醒。而倒车影像则能够直观地看到车后的情况，但在判断障碍物与车尾的距离方面存在不足。因此，许多车主会选择同时安装倒车雷达和倒车影像，以获得更全面的倒车辅助。 【总结】声音不仅可以传递信息，还可以传递能量 【例3】如图所示的“飞碟无人机”被誉为火焰之声，在无人机底部装有一套声波设备，能够定向发出频率为30Hz至60Hz的声波灭火，这说明声可以传递 　　　 ，该声波是 　　　（选填“超声波”“可听声波”或“次声波”），这种声波是由物体　　　　产生的。 【例4】例3清洗眼镜的超声清洗机如图所示。它工作时，站在旁边人能听到“滋滋”的声音，这种“滋滋”的声音 　　　 （选填“是”或“不是”）超声，超声清洗机能把眼镜清洗干净是因为超声可以传递 　　　 （选填“能量”或“信息”）。 【例5】如图是一款超声波加湿器，它利用超声波将水雾化，说明声波可以传递 　　　 ；它的风扇采用了静音技术，在工作时可以减小振动的 　　　 ，使风扇产生的噪声降低至25dB以下。 三、水声通信和语音识别 活动三： 1.自学课本55页最后两自然段和56页的两个自然段。 【自学与拓展】了解几种水下通信的方式 2潜水艇的通讯方式主要包括以下几种： 浮标天线或浮力天线：潜艇在水下可以通过这种方式发射信号，但这种方式存在潜艇自我暴露的风险，因为潜艇在远距离用短波通信，其信号本身就不保密，可能被敌方截获破译，并测出潜艇的位置，而且露出水面的浮标天线也有被敌方雷达探测到的可能。 超长波和极长波信号：这是岸上向潜艇通信的主要方式。超长波的波长为1万到10万米，它能从空中钻入水里，在水中的衰耗比较小，穿透海水的深度最大可达30米，使水下的潜艇接收到岸上发来的电波。极长波的波长大于10万米，几乎可以在全球范围内实现对潜通信，穿透水层的深度达200米以上，即使在最大距离上也可达到水下80米左右。 卫星对潜激光通信：激光是极高频、频段在10千千赫以上（波长3—30微米）的电磁波，通过卫星将信息发送或反射至潜艇。激光通信传输速率快，比极长波系统快几十万倍，具有方向性好、亮度高、能量集中、保密性强和有很强的抗核破坏能力等特性。激光通信设备可以做得轻便而经济，尤其天线小，一般天线仅几十厘米，重量不过几千克。激光通信的这些特点，可使潜艇在水下最佳安全巡航状态完成通讯任务。 超声波通信：实验表明，超声波在水中不仅有很好的传播性能，而且不为人耳所察觉，具有较好的方向性，非常适合潜水艇与潜水艇之间的相互通信。 以上就是潜水艇的主要通讯方式，这些方式各有优缺点，通常需要根据实际情况选择合适的通讯方式。 【例6】华为Mate 60系列手机具备AI语音识别功能，手机通过内置的AI语音识别系统，可以智能辨别机主的声音。当机主处于公共场合时，接收到语音消息时，系统会自动判断是否为机主的声音，从而决定是否展示消息内容，该功能主要是根据声音的　　　　 （选填“音调”、“音色”或“响度”）这一特性来工作的。手机能根据呼叫的联系人的名字自动拨出手机通讯录中相应联系人的电话，这说明声能传递　　　 （选填“信息”或“能量”）。 【例7】人工智能为日常生活带来美好体验。当人对智能车机播放系统说“请将歌声调大”，车机播放系统将改变声音的　　　 （选填“音调”或“响度”或“音色”），这种人机交互说明了声音能够传递　　　 （选填“信息”或“能量”）。 【例8】如图所示是一款新型的折叠导盲杖，使用时导盲杖会持续发出超声波，若前进方向上遇到障碍物，导盲杖会接收到反射信号并产生提示音，离障碍物越近提示音越尖锐，提醒盲人绕开障碍物。请回答： （1）导盲杖发出的超声波是由物体　　　 产生； （2）离障碍物越近提示音越尖锐，是指提示音的 　　　发生了变化。（选填“响度”、“音调”或“音色”） （3）提示音提醒盲人绕开障碍物，说明声能传递 　　　 【 【例9】智能手机有一个功能叫做“智慧语音”，它可以通过识别声音实现对手机解锁，这表明声音可以传递　　　　 （选填“信息”或“能量”）。开会或学习时，手机要调成“静音”模式，这是在　　　 减弱噪声。 【例10】智能家居系统可以通过语音指令控制家电开关，这说明声音可以传递 　　　 ；在智能音箱上播放一段音频，若将播放速度调为1.5倍速，则此时声音的音调比正常速度播放的声音的音调　　　 （选填“高”或“低”）。我们能从音频中分辨出不同人的声音，这利用了声音的 　　　　不同。 【例11】一列车以108km/h的速度沿铁轨匀速直线行驶，在距离隧道一定距离处鸣笛，4s后位于车头驾驶舱的司机听到正前方隧道入口处山崖传回来的回声。已知声音在空气中速度为340m/s，则当司机听到回声（　　） A．车头到隧道的距离为620m B．再经过约25s，车头进入隧道 C．声音通过的路程比列车通过的路程多1340m D．声音通过的路程是列车通过的路程的8倍 【知识梳理】 【课堂练习】 1．天坛公园内的圜丘是我国建筑史上的一大奇迹，如图所示，当有人在台中心喊叫一声，会觉得声音格外响亮，这是因为圆丘能（　　） A．让声音反射使原声增强 B．改变声音的音色 C．提高声音的音调 D．改变声音的传播速度 2.图示为一种身高测量仪，其顶部的感应器竖直向下发射超声波信号，经下方物体反射后返回，被感应器接收。某同学站上测高台，感应器记录信号从发射到接收所经历的时间为5×10﹣3s。已知感应器距测高台的高度为2.5m，空气中的声速取340m/s，则该同学的身高为（　　） A．1.65m B．1.85m C．0.85m D．0.80m 3．如图所示，这是倒车雷达，倒车雷达发出超声波信号0.01s后接收到回声，空气中的声速取340m/s，则障碍物与车的距离为（　　） A．0.34m B．1.7m C．2m D．3.4m 4.当轿车倒车时，尾部在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哪几项①声的反射②超声波③声波可以传递信息④声波可以传递能量（　　） A．只有③ B．只有④ C．只有①②③ D．只有①②④ 5．医务人员利用 　　　　　 波（选填“超声”或“次声”）震碎人体内的结石，说明声音能传递 　　　　　 ；当车辆距离障碍物太近时，倒车雷达会发出报警声，说明声音能传递 　　　　　 （后两空均选填“信息”或“能量”）。 6.下列图片关于声波的利用不符合实际的是（　　） A．医生用超声波给病人检查身体 B．汽车利用超声波作为倒车雷达探测障碍物 C．科学工作者用超声波测地球到月球的距离 D．医生用超声波清洗牙齿 7．下列关于声的利用，与其他不同类的是（　　） A．利用听诊器诊断病情 B．利用声呐测海水深度 C．利用超声波进行体内碎石 D．听到铃声同学们进教室上课 8．声在生活中有着广泛的应用。下列主要利用声音传递能量的是（　　） A．医院里的常见医疗设备“B超” B．探测鱼群所用的设备“声呐” C．中医诊病四个途径中的“闻” D．清洗眼镜的设备“超声波清洗机” 9．如图所示，汽车领域广泛利用AI（人工智能）语音助手实现“人与车”全场景自然交互，下列说法正确的是（　　） 10. 分别用大小不同的力分别去敲击同一支音叉是改变了声音的 　　　　　 ；利用超声波清洗眼镜说明声波能够传递 　　　　　 ；利用声呐系统向海底垂直发射声波，经2s后收到回波。已知声音在海水中的传播速度为1530m/s，则此处海水的深度 为 　 　 m；利用此种方法不能测量地球和月球之间的距离，这是因为 　　　　　　 。 【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 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 声的利用 （导学案） 【学习目标】 1.知道声的反射现象，了解超声和次声在生活、生产和科学研究方面儿的应用，知道水声通信和语音识别技术科学思维 2.通过数字实验了解超声和次声的本质。能利用证据对研究的问题进行分析和解释，具有科学论证的意识。 3.经历数字探究的研究过程，通过对图像和现象的比较与分析，形成初步的判断和解释。 4.在了解有趣的声现象的过程中，感悟生活中的物理激发，探索自然的内在动力。通过了解声在现代技术的应用，体会物理对社会发展的推动 【学习重点】超声在生产和生活中的应用 【学习难点】对超声和次声的直观认识。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 一、声音的反射 1.声音在传播过程中遇到障碍物会反射　　　 回来，这种现象叫作声音的反射。 2.反射回来的声音被接受到就成为回声　　　 二、超声与次声：探测技术 3.物理学中，把振动频率高于　　20000　 Hz的声叫作超声；把振动频率低于20　　　 Hz的声叫作次声。 4.超声波的特点和应用 (1)特点：方向性好、穿透能力强。 (2)应用：回声测深仪、B超、倒车雷达等。 .5.根据次声传播距离元-远　　　 ，能量损失　小　　 的特点，可对各种次声源进行监测，如核试验监测网、海域监测网等。 6.声音能传递信息，也能传递能量　　　。 三、水声通信与语音识别 7.　声技术　　与 计算机　　　相结合，正广泛地应用于现代社会的各个方面，声识别技术就是其中之一。 【新课学习】 新课导入 【欣赏或回顾】图3-4-1北京天坛的回音壁 【问题1】为什么对着墙壁说话（不必大喊），在远处的许多位置仍能听得很清楚? 【题问2】如果你下次再去天坛，会不会在体验一次？ 【学生介绍】回音壁：位于北京市天坛公园内，是皇穹宇的圆形围墙，高约3.72米，厚0.9米，周长204.728米。墙身用山东临清砖磨砖对缝，上覆蓝琉璃筒瓦顶。由于围墙的弧度十分规则，墙面极其光滑整齐，因此成为声波的良好反射体，声波可沿着墙面连续反射传播。如果两个人分别站在东、西配殿后，贴墙而立，一个人靠墙向北说话，声波就会沿着墙壁连续折射前进，传到一、二百米的另一端。两人一呼一应，一问一答，而且声音悠长，堪称奇趣。 过程展开 一、声的反射 1. 回声 【思考与回答】声音在传播的过程中遇到障碍物会怎样呢？ （1） 概念：声是一种　　波　，在传播的过程中遇到障碍物反射回来，这种现象叫做声的反射。声在传播的过程中遇到障碍物时，被反射回来的的声音就是回声。 【师述】声音可以被多个障碍物反射，形成多次回声。 （2）区别出原声与回声的时间：如果回声到达人耳比原声晚0.1秒以上，人耳就能区分原声和回声。 （3）请大家算一下，要想区别出原声和回声，人到障碍物的距离至少要　　17m　米？（声速按照340m/s计算）。 【问题1】生活中很少有回声现象，哪些因素会影响声音反射回来的时间与回声的强度？ 【自学课本】53页最后一自然段，回答提问。 （4） 声音反射回来的时间与回声的强弱，与声传播过程中遇到障碍物的形状、材质、位置等因素有关。 【拓展】①人们利用回声探测检查物体获得信息。 ②声的反射是各种声技术基础。 2. 天坛回音壁的原理 【思考】借助图3-4-3理解天坛回音壁的原理(声音被多次反射） 【课堂练习】 【例1】声音在空气中传播的速度是340m/s，人对着相距425m的高山喊一声，听到回声需经过的时间是（　　） A．1.25 s B．2.5 s C．0.8 s D．5 s 【分析】已知声音的传播速度，计算出声音往返的路程，再根据速度公式计算出声音的传播时间。 【解答】解：从发出声音到听到回声时，声音传播的总路程：s＝425m×2＝850m， 由v可得，声音的传播时间： t2.5s。 故选：B。 二、超声与次声：探测技术 1.超声和次声的定义 观看【演示实验】 打开计算机中的虚拟声音示波器，选择信号源，点击“开始”，将声音的音量和频率调到合适的大小。此时窗口中显示标准波形，同时音箱发出的对应频率的声音，调整音频逐渐增大或逐渐减小。当声波频率落在小于20Hz或大于20000赫兹范围时，有什么现象。 【现象】：我们已听不到声音，但仍能看见它们的波形。 【问题1】你知道这是为什么吗？ 【分析】原因：有一些声音人儿听不到 【总结】 物理学中把振动频率高于20000Hz的声音叫做超声，把振动频率低于20Hz的声音叫做次声。 【补充】： ①频率的单位是赫兹，简称赫，符号Hz ②振动频率高于20Hz低于20000Hz的声音成为“可听声”。 【例2】一个声源2分钟内振动了720次，人耳 不能 （选填“能”或“不能”）听到该声音。 【分析】物理学中，1s内振动的次数叫做频率；人耳能听到的声音频率在20﹣20000Hz之间，超过这个范围，人耳是听不到的； 【解答】解：物体在1s内振动1次，称为1Hz。如果2分钟振动720次，说明120s振720次，那么在1s内振动了6次，称为6Hz，超出人耳的听觉范围，是听不到的。 2.超声和次声的特点与应用 活动一：了解超声与次声，（自学完成）补全下表。 【资料一阅读】 A超声波的特性主要应用包括以下几个方面： 超声波的特性主要包括以下几个方面： 1. ‌频率与波长特性‌ 频率范围：超声波频率高于20kHz（通常为20kHz~100MHz），超出人耳可听范围‌波长较短：高频特性使其波长比可听声波更短，方向性更强‌ 2. ‌传播特性‌ ‌束射性（方向性强）‌：超声波能量集中，可定向传播，类似光线的束射现象，适合定向信息采集‌ ‌穿透力强‌：能穿透液体、固体等介质，在医学成像（如B超）和工业探伤中广泛应用。‌ ‌空化效应‌：在液体中高强度传播时，会产生微小气泡（空化），用于清洗、乳化等工业应用‌ 3. ‌能量特性‌ ‌能量集中度高‌：波长短导致能量衰减慢，传播过程中更集中‌ ‌聚焦容易‌：可通过声学透镜或换能器阵列实现精确聚焦，用于无创治疗（如海扶刀）‌ 4. ‌应用特性‌ ‌医学领域‌：B超检查、肿瘤精准诊疗、无创手术（如聚焦超声消融）‌ ‌工业领域‌：金属探伤、清洗、声呐探测‌ ‌科研与兽用‌：动物妊娠监测、疾病研究（如小鼠肿瘤检测）‌ 5. ‌与可听声波的对比‌ 1频率更高、人耳不可听，但传播速度与可听声波相同‌ 方向性和穿透力显著优于可听声波，但易受介质密度影响‌ 次声波的特点以及应用 1.频率范围‌：次声波的频率低于20Hz，远低于人耳可听声波范围（20Hz-20kHz）‌ 2.传播特性‌：波长长，传播距离远（可绕地球数圈），能量衰减慢‌穿透力强，能穿透大气、海水、土壤及建筑物等障碍物‌ 3.来源广泛‌：自然现象（如地震、火山爆发、台风）和人类活动（如火箭发射、工业设备）均可产生次声波‌ 4.自然灾害监测‌：通过次声波预测地震、火山活动、海啸等灾害‌台风和风暴 的次声波可提前预警‌ 5.军事与科研‌：军事探测（如监测核爆炸）和次声武器研发‌研究动物交流（如大象、鲸类通过次声波远距离沟通）‌ 6.医疗与工业‌：次声波诊疗仪用于检查人体器官功能‌ 监测气象过程（如沙尘暴、龙卷风）‌ 7. 次声波的潜在危害:高强度次声波可能导致人体器官共振，引发恶心、晕眩甚至内脏损伤，并可能破坏建筑物结构。 【资料二‌】. （1）回声探测器的工作原理是利用声波在水（等介质）中的发生反射的传播特性进行工作的。回声探测器通过发射换能器向水中发射声波，这些声波会在水中传播，直到碰到目标物体并反射回来。接收换能器会捕捉这些反射回来的声波，然后通过声纳员或计算机处理接收到的信号，从而确定目标物体的参数和类型。这种技术基于声波反射的信息来测量水深或探测水下物体的位置和特征，即.回声探测器的工作原理是利用声波在水（等介质）中的发生反射的传播特性进行工作的。 （2）B超的基本原理：超声在人体内传播，由于人体各种组织有声学的特性差异，超声波在两种不同组织界面处产生反射、折射、散射、绕射、衰减以及声源与接收器相对运动产生多普勒频移等物理特性。应用不同类型的超声诊断仪，采用各种扫查方法，接收这些反射、散射信号，显示各种组织及其病变的形态，结合病理学、临床医学，观察、分析、总结不同的反射规律，而对病变部位、性质和功能障碍程度作出诊断。用于诊断时，超声波只作为信息的载体。把超声波射入人体通过它与人体组织之间的相互作用获取有关生理与病理的信息。一般使用几十mW/cm2以下的低强度超声波。当前超声诊断技术主要用于体内液性、实质性病变的诊断，而对于骨、气体遮盖下的病变不能探及，因此在临床使用中受到一定的限制。 【阅读课本】54页最后一自然段和55页前三自然段。 特点 应用 超 声 方向性好，穿透力强 超声探伤、超声检漏、超声测距、超声钻孔、超声清洗、超声焊接、超声粉碎、倒车雷达上。 次 声 能量损失小，传得远 海洋探测、医学、工业检测、安全监控：、预测自然灾害： 活动二： 3【走向社会】 .【自学与拓展】倒车雷达与倒车影像是一回事吗？ 主要区别在于它们探测障碍物的方式和提供的信息类型。 倒车雷达是通过超声波传感器计算出探头与被测到的物体的距离，当车辆倒车时，以声音作为警报信号。而倒车影像是通过车尾部安装的摄像头，将车后的影像显示在显示屏上，让驾驶者清晰地看到车后的障碍物。倒车雷达和倒车影像各有利弊，倒车雷达在主动性方面较好，能够在驾驶员观察左边时，如果右边有障碍物离车较近时，发出声音提醒。而倒车影像则能够直观地看到车后的情况，但在判断障碍物与车尾的距离方面存在不足。因此，许多车主会选择同时安装倒车雷达和倒车影像，以获得更全面的倒车辅助。 【总结】声音不仅可以传递信息，还可以传递能量 【例3】如图所示的“飞碟无人机”被誉为火焰之声，在无人机底部装有一套声波设备，能够定向发出频率为30Hz至60Hz的声波灭火，这说明声可以传递 能量 ，该声波是 可听声波 （选填“超声波”“可听声波”或“次声波”），这种声波是由物体 振动　产生的。 【分析】（1）声音可以传递信息，可以传递能量。 （2）发声体每秒振动的次数称为频率。人耳的听觉频率范围是20～20000Hz，低于这一范围的叫次声波，高于这一范围的叫超声波。 （3）声音是由物体振动产生的。 【解答】解：利用发出频率为30Hz至60Hz之间的声波灭火，原理是声音能传递能量； 人耳的听觉范围是20～20000Hz，故30Hz至60Hz属于可听声波。这种声波也是由物体振动产生的。 故答案为：能量；可听声波；振动。 【例4】例3清洗眼镜的超声清洗机如图所示。它工作时，站在旁边人能听到“滋滋”的声音，这种“滋滋”的声音 　不是　 （选填“是”或“不是”）超声，超声清洗机能把眼镜清洗干净是因为超声可以传递 　能量　 （选填“能量”或“信息”）。 【分析】超声波的振动频率高于20000Hz； 超声波机可以传递信息，也可以传递能量。 【解答】解：人类的听觉频率范围是20～20000Hz，超声波超出了人耳的听觉范围，因此人耳无法听到，所以当超声清洁器在工作时，人站在旁边听到的“滋滋”的声音并不是超声波。 超声波在液体中传播时，能使液体产生剧烈的振动，这种振动能量可以传递到被清洗的物体上，从而达到清洗的效果，这就是声音能传递能量的一个应用实例，因此，超声波清洗眼镜，说明声音能传递能量。 故答案为：不是；能量。 【例5】如图是一款超声波加湿器，它利用超声波将水雾化，说明声波可以传递 能量 ；它的风扇采用了静音技术，在工作时可以减小振动的 　幅度　 ，使风扇产生的噪声降低至25dB以下。 【分析】（1）声音可以传递信息和能量； （2）响度：人耳感觉到的声音的大小，它跟发声体的振幅有关。振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。 【解答】解：超声波加湿器，它将水雾化，说明声波可以传递能量；它的风扇采用了静音技术，在工作时可以减小振动的幅度，使风扇产生的噪声降低至25dB以下。 故答案为：能量；幅度。 三、水声通信和语音识别 活动三： 1.自学课本55页最后两自然段和56页的两个自然段。 【自学与拓展】了解几种水下通信的方式 2潜水艇的通讯方式主要包括以下几种： 浮标天线或浮力天线：潜艇在水下可以通过这种方式发射信号，但这种方式存在潜艇自我暴露的风险，因为潜艇在远距离用短波通信，其信号本身就不保密，可能被敌方截获破译，并测出潜艇的位置，而且露出水面的浮标天线也有被敌方雷达探测到的可能。 超长波和极长波信号：这是岸上向潜艇通信的主要方式。超长波的波长为1万到10万米，它能从空中钻入水里，在水中的衰耗比较小，穿透海水的深度最大可达30米，使水下的潜艇接收到岸上发来的电波。极长波的波长大于10万米，几乎可以在全球范围内实现对潜通信，穿透水层的深度达200米以上，即使在最大距离上也可达到水下80米左右。 卫星对潜激光通信：激光是极高频、频段在10千千赫以上（波长3—30微米）的电磁波，通过卫星将信息发送或反射至潜艇。激光通信传输速率快，比极长波系统快几十万倍，具有方向性好、亮度高、能量集中、保密性强和有很强的抗核破坏能力等特性。激光通信设备可以做得轻便而经济，尤其天线小，一般天线仅几十厘米，重量不过几千克。激光通信的这些特点，可使潜艇在水下最佳安全巡航状态完成通讯任务。 超声波通信：实验表明，超声波在水中不仅有很好的传播性能，而且不为人耳所察觉，具有较好的方向性，非常适合潜水艇与潜水艇之间的相互通信。 以上就是潜水艇的主要通讯方式，这些方式各有优缺点，通常需要根据实际情况选择合适的通讯方式。 【例6】华为Mate 60系列手机具备AI语音识别功能，手机通过内置的AI语音识别系统，可以智能辨别机主的声音。当机主处于公共场合时，接收到语音消息时，系统会自动判断是否为机主的声音，从而决定是否展示消息内容，该功能主要是根据声音的　音色　 （选填“音调”、“音色”或“响度”）这一特性来工作的。手机能根据呼叫的联系人的名字自动拨出手机通讯录中相应联系人的电话，这说明声能传递　信息　 （选填“信息”或“能量”）。 【分析】（1）声音的三个特征分别是：音调、响度、音色，是从不同角度描述声音的，音调指声音的高低，由振动频率决定；响度指声音的强弱或大小，与振幅、传播距离和分散程度有关；音色是由发声体本身决定的一个特性； （2）声音可以传递能量和信息。 【解答】解：（1）音色是由发声体本身决定的一个特性，当机主处于公共场合时，接收到语音消息时，系统会自动判断是否为机主的声音，从而决定是否展示消息内容，该功能主要是根据声音的音色这一特性来工作的； （2）机能根据呼叫的联系人的名字自动拨出手机通讯录中相应联系人的电话，这说明声能传递信息。 故答案为：音色；信息。 【例7】人工智能为日常生活带来美好体验。当人对智能车机播放系统说“请将歌声调大”，车机播放系统将改变声音的　响度　 （选填“音调”或“响度”或“音色”），这种人机交互说明了声音能够传递　信息　 （选填“信息”或“能量”）。 【分析】响度指声音的大小； 声音能够传递信息，例如：人们面对面谈话；也能够传递能量，例如：利用超声波来清洗钟表等精细的机械、超声波碎石等。 【解答】解：当人对智能车机播放系统说“请将歌曲调大”，车机播放系统将改变声音的响度，因为“调大”通常指的是声音的强弱，也就是响度。这种人机交互说明了声音能够传递信息，通过声音指令车机做出相应操作，体现了声音传递信息的作用。故答案为：响度；信息。 【例8】如图所示是一款新型的折叠导盲杖，使用时导盲杖会持续发出超声波，若前进方向上遇到障碍物，导盲杖会接收到反射信号并产生提示音，离障碍物越近提示音越尖锐，提醒盲人绕开障碍物。请回答： （1）导盲杖发出的超声波是由物体 　振动　 产生； （2）离障碍物越近提示音越尖锐，是指提示音的 　音调　 发生了变化。（选填“响度”、“音调”或“音色”） （3）提示音提醒盲人绕开障碍物，说明声能传递 　信息　 。 【分析】（1）声音是由物体的振动产生的。 （2）音调与发声体的频率有关，频率越高，音调越高。 （3）声音可以传递信息和能量。 【解答】解：（1）声音是由物体的振动产生的，导盲杖发出的超声波是由物体振动产生； （2）导盲杖距离障碍物越近，声音振动的频率越高，音调越高，所以提示音越尖锐； （3）提示音提醒盲人绕开障碍物，说明声能传递信息。 故答案为：（1）振动；（2）音调；（3）信息。 【例9】智能手机有一个功能叫做“智慧语音”，它可以通过识别声音实现对手机解锁，这表明声音可以传递　信息　 （选填“信息”或“能量”）。开会或学习时，手机要调成“静音”模式，这是在　声源处　 减弱噪声。 【分析】声能传递信息，如声呐系统“回声定位”；声能传递能量，如“超声碎石”； 防治噪声的途径：在声源处减弱噪声；在传播过程中减弱噪声；在人耳处减弱噪声。 【解答】解：智能手机的“智慧语音”，可以通过识别声音实现对手机解锁，说明声音可以传递信息，通过声音传递的信息来实现不同功能。 手机调至静音模式时，发声装置被关闭，这是直接控制噪声产生，属于在声源处减弱噪声，避免干扰他人。 故答案为：信息；声源处。 【例10】智能家居系统可以通过语音指令控制家电开关，这说明声音可以传递 　信息　 ；在智能音箱上播放一段音频，若将播放速度调为1.5倍速，则此时声音的音调比正常速度播放的声音的音调 　高　 （选填“高”或“低”）。我们能从音频中分辨出不同人的声音，这利用了声音的 　音色　 不同。 【分析】声可以传递信息和能量。 音调是声音的高低，由发声体的振动频率决定，频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。 音色是发声体的声音品质，由发声体本身的特征决定，是区别声音的重要标志。 响度指声音的强弱或大小，与振幅和距离发声体的远近有关，振幅越大，响度越大，距离发声体越近，响度越大。 【解答】解：智能家居系统通过识别语音指令来控制家电开关，语音指令携带了让家电执行对应操作的内容，这表明声音能够传递信息。 音调由声音的频率决定。当音频播放速度调为1.5倍速时，音频信号的播放频率提升，进而使声音的音调变高。 音色是声音的特性，由发声体的材料、结构等决定，它能够帮助人们区分不同发声体发出的声音。不同的人发声的音色通常存在差异，所以能从音频中依据音色分辨出不同人的声音。 故答案为：信息；高；音色。 【例11】一列车以108km/h的速度沿铁轨匀速直线行驶，在距离隧道一定距离处鸣笛，4s后位于车头驾驶舱的司机听到正前方隧道入口处山崖传回来的回声。已知声音在空气中速度为340m/s，则当司机听到回声（　　） A．车头到隧道的距离为620m B．再经过约25s，车头进入隧道 C．声音通过的路程比列车通过的路程多1340m D．声音通过的路程是列车通过的路程的8倍 【分析】根据路程公式s＝vt分别计算列车和声音在4s内通过的路程，最后结合回声测距原理来分析各选项。 【解答】解：司机从鸣笛到听到回声，声音在空气中通过的路程：s声＝v声t＝340m/s×4s＝1360m； v车＝108km/h＝30m/s，列车在4s内通过的路程s车＝v车t＝30m/s×4s＝120m； A、鸣笛时列车距离隧道口距离s740m，则司机听到回声时距离隧道口的距离s1＝s﹣s车＝740m﹣120m＝620m，故选项A正确； B、列车头进入隧道还需时间t120.7s，故选项B错误； C、当司机听到回声时，声音通过的路程与列车通过的路程的差s声﹣s车＝1360m﹣120m＝1240m，故选项C错误； D、声音通过的路程是列车通过的路程的倍数：8，故选项D错误。 故选：A。 【知识梳理】 【课堂练习】 1．天坛公园内的圜丘是我国建筑史上的一大奇迹，如图所示，当有人在台中心喊叫一声，会觉得声音格外响亮，这是因为圆丘能（　　） A．让声音反射使原声增强 B．改变声音的音色 C．提高声音的音调 D．改变声音的传播速度 【分析】回声是声音在传播过程中遇到障碍物，从而反射回来的现象。 【解答】解：人站在天坛的圜丘中心喊叫一声，会感到声音特别洪亮的原因是：回声跟原来的声音混在一起，分辨不开，使原声加强、延长，因而感觉到声音格外响亮；而声音的音色、音调和传播速度没有改变，故A正确，BCD错误； 故选：A。 2.图示为一种身高测量仪，其顶部的感应器竖直向下发射超声波信号，经下方物体反射后返回，被感应器接收。某同学站上测高台，感应器记录信号从发射到接收所经历的时间为5×10﹣3s。已知感应器距测高台的高度为2.5m，空气中的声速取340m/s，则该同学的身高为（　　） A．1.65m B．1.85m C．0.85m D．0.80m 【分析】已知超声波传播的往返时间，可计算出单程的传播时间和距离，最后计算出人的身高。 【解答】解：由v可知，信号从发射到接收所传播的路程：s＝vt＝340m/s×5×10﹣3s＝1.7m， 感应器到该同学的头顶的距离：ds1.7m＝0.85m， 该同学的身高：h＝h台﹣d＝2.5m﹣0.85m＝1.65m，故BCD错误、A正确。 故选：A。 3．如图所示，这是倒车雷达，倒车雷达发出超声波信号0.01s后接收到回声，空气中的声速取340m/s，则障碍物与车的距离为（　　） A．0.34m B．1.7m C．2m D．3.4m 【分析】求出声波从汽车传到障碍物（走单趟）所用的时间，再利用速度公式计算二者之间的距离。 【解答】解：超声波到达障碍物所用的时间， 利用速度计算公式s＝vt求得障碍物距汽车的距离s＝vt＝340m/s×0.005s＝1.7m。 故选：B。 4.当轿车倒车时，尾部在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哪几项①声的反射②超声波③声波可以传递信息④声波可以传递能量（　　） A．只有③ B．只有④ C．只有①②③ D．只有①②④ 【分析】回声定位是根据回声到来的时间和方位，确定目标的位置和距离，即利用声音获得信息。利用声音除了可获得信息外，还可利用声音来传递能量。 【解答】解：倒车雷达，即倒车防撞雷达，也叫泊车辅助装置，它能以声音或更为直观的显示告知司机车辆周围是否有障碍物，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，没涉及到声音可以传递能量部分。 5．医务人员利用 　超声　 波（选填“超声”或“次声”）震碎人体内的结石，说明声音能传递 　能量　 ；当车辆距离障碍物太近时，倒车雷达会发出报警声，说明声音能传递 　信息　 （后两空均选填“信息”或“能量”）。 【分析】声音既可以传递信息，也可以传递能量。 【解答】解：（1）医务人员利用超声波震碎人体内的结石，说明声音能传递能量； （2）倒车雷达是利用超声波来工作的，司机听到急促的报警声，知道距离障碍物太近，说明声音可以传递信息。 故答案为：超声；能量；信息 6.下列图片关于声波的利用不符合实际的是（　　） A．医生用超声波给病人检查身体 B．汽车利用超声波作为倒车雷达探测障碍物 C．科学工作者用超声波测地球到月球的距离 D．医生用超声波清洗牙齿 【分析】声波可以传递信息，也可以传递能量。 【解答】解：AB、医生用超声波给病人检查身体、汽车利用超声波作为倒车雷达探测障碍物都是利用声波传递信息，故AB不符题意； C、因为超声波不能再真空中传播，所以用超声波测地球到月球的距离无法实现，故C符合题意； D、医生用超声波清洗牙齿属于利用声波传递能量的应用，故D不符合题意。 故选：C。 7．下列关于声的利用，与其他不同类的是（　　） A．利用听诊器诊断病情 B．利用声呐测海水深度 C．利用超声波进行体内碎石 D．听到铃声同学们进教室上课 【分析】（1）声音能够传递信息，例子有：利用超声波探测海底深度、利用超声波探测鱼群、B超、医生用听诊器为病人检查身体等； （2）声音能够传递能量，例子有：利用超声波击碎体内结石、利用超声波清洗牙齿、爆竹声震耳发痛等。 【解答】解：（1）听诊器诊断病情、声呐测海水深度、同学们听到铃声进教室上课，这些说明声音能够传递信息； （2）利用超声波进行体内碎石，属于声音能传递能量，故C符合题意。 故选：C。 8．声在生活中有着广泛的应用。下列主要利用声音传递能量的是（　　） A．医院里的常见医疗设备“B超” B．探测鱼群所用的设备“声呐” C．中医诊病四个途径中的“闻” D．清洗眼镜的设备“超声波清洗机” 【分析】声音可以传递信息，如：隆隆的雷声预示着一场可能的大雨，“声呐”的利用、医用“B超”等； 声音能够传递能量，如：利用声波来清洗钟表等精细的机械，“超声波碎石”等。 【解答】解：A、现代医学常用“B超”给病人检查，属于利用声音传递信息，故A不符合题意； B、探测鱼群所用的设备“声呐”，属于利用声音传递信息，故B不符合题意； C、中医诊病四个途径中的“闻”是听的意思，是利用声音获得身体的信息，故C不符合题意； D、利用超声波清洗机清洗眼镜，属于利用声音传递能量，故D符合题意。 9．如图所示，汽车领域广泛利用AI（人工智能）语音助手实现“人与车”全场景自然交互，下列说法正确的是（　　） A．语音助手发出的声音不是振动产生的 B．减小声音音量实质是降低音调 C．人们能分辨出车载音乐中不同乐器的声音，依据是声音的音色 D．根据用户语音指令完成指定操作，说明声音可以传递能量 【分析】声音是物体的振动产生的，声音的三要素指音色、音调和响度；声音可传递信息，也可以传递能量。 【解答】解：A、语音助手发出的声音是振动产生的，故A错误； B、减小声音音量实质是降低响度，故B错误； C、人们能分辨出车载音乐中不同乐器的声音，依据是声音的音色，故C正确； D、根据用户语音指令完成指定操作，说明声音可以传递信息，故D错误。 故选：C。 10.分别用大小不同的力分别去敲击同一支音叉是改变了声音的 　响度　 ；利用超声波清洗眼镜说明声波能够传递 　能量　 ；利用声呐系统向海底垂直发射声波，经2s后收到回波。已知声音在海水中的传播速度为1530m/s，则此处海水的深度为 　1530　 m；利用此种方法不能测量地球和月球之间的距离，这是因为 　真空不能传声　 。 【分析】（1）声音的三个特性包括音调、响度和音色。音调是指声音的高低。响度是指声音的大小，通常也称为音量。音色是指声音的品质与特色； （2）声音可以传递信息，也可以传递能量； （3）知道时间和速度，利用s＝vt可以得到海水的深度； （4）声音的传播需要介质，真空不能传声。 【解答】解：（1）分别用大小不同的力分别去敲击同一支音叉，振幅改变，则声音的响度改变。 （2）声音可以传递信息和能量，利用超声波清洗眼镜说明声波能够传递能量。 （3）声音在海水中的传播距离为 s＝vt＝1530m/s×2s＝3060m 则此处海水的深度为 （4）地球到月亮之间有真空，真空不能传声，所以利用此种方法不能测量地球和月球之间的距离。 故答案为：响度；能量；1530；真空不能传声。 【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 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