第3节 次声与超声（导学案）物理鲁科版五四学制2024八年级上册

第3节 次声与超声 【学习目标】 1.了解超声波和次声波。 2.知道超声波和次声波在生活中的应用。 【学习重点】 超声波和次声波的特点及应用。 【学习难点】 声波在现代技术中的应用。 【自主预习】 阅读教材《次声与超声》，并完成以下内容： 1．频率是表示物体 的物理量，它的单位是 ，符号为 。大多数人能够听到的声音的频率范围是 到 ，频率高于这个范围的声音叫做 ，频率低于这个范围的声音叫做 。 2. 次声波和超声波都可以传递 ，也可以传递 。 【合作探究】 探究一、次声 1.可听声：人耳感受的声音频率有一定的范围，大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz； 图5 2.次声波：把频率低于 的声叫次声波，因为低于人类听觉的下限。 3.次声波的特点： ①传播距离远。 ②容易绕过障碍物。 ③无孔不入。 4.次声波的来源： ①自然界：海上风暴、火山爆发、陨石落地、海啸、电闪雷鸣、水中漩涡、空中湍流、龙卷风、磁暴、极光、地震等； ②人类活动：核爆炸、导弹飞行、火炮发射、轮船航行、汽车争驰、高楼和大桥摇晃，甚至像鼓风机、搅拌机、扩音喇叭等在发声的同时也都能产生次声波。 5.次声波的应用： 预测台风、地震、海啸等自然灾害。 【例题1】生活在海边的渔民经常会看到这样的情景：风和日丽，平静的海面上出现一把一把小小的“降落伞”——水母，它们在近海处悠闲自得地升降、漂游.忽然水母像受到什么命令似的，纷纷离开海岸，游向大海.不一会儿，狂风呼啸，波涛汹涌，风暴便来临了.就画线部分，下列解释合理的是( ) A.水母接收到了次声波 B.水母接收到了大海的召唤 C.水母感受到了温度的突然变化 D.水母感受到了空气的流动加快 探究二、超声 1.超声波： （1）定义：人们把频率高于 的声波称为超声波。 （2）人与一些动物发声和听觉的频率范围： 2.超声波的特点： ①方向性好。 ②穿透能力强。 ③易于获得较集中的声能。 3.超声波的应用： ①方向性好--- 。 ②穿透能力强---超声波诊断仪（ ）、 。 ③易于获得较集中的声能---对医疗器械和食物等进行杀菌消毒、超声波清洗器、超声波碎石器等。 【例题2】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 4. 声传递信息与传递能量 （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 ；而“听到了雷声预示着将要下雨”，这是雷声传递 。（均选填“信息”或“能量”） （2）声传递信息、传递能量的实例 【做一做】下列是一些声的利用实例，请按照“声传递信息”和“声传递能量”进行分类。 ①利用回声测距、定位；②超声波清洗精密仪器、碎石、洁齿；③用“B超”检查身体；④超声波雾化器；⑤利用超声波探测金属内部裂纹；⑥次声波武器；⑦利用次声波预测地震、监测核爆炸等；⑧次声波的破坏作用。 【总结】 声传递 信息 声传递 能量 利用回声测距、定位 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 【例题3】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（ D ） 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 【课堂检测】 1. 关于超声波和次声波，下列说法正确的是（　　） A．声呐是利用次声波寻找鱼群信息 B．医院利用次声波检查胎儿在母体内是否正常发育 C．大自然的许多活动，如地震、海啸等都伴有次声波产生 D．这两种声波都能在真空中传播 2．有一种电子牙刷，如图所示，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。关于电子牙刷，下列说法中正确的是（　　） A．刷牙时，人听不到超声波，是因为超声波不能在空气中传播 B．刷牙时，人听不到超声波，是因为超声波的音调很低 C．超声波能传递能量 D．超声波不是由物体的振动产生的 3．如图所示为一种我国自主研发的超声导盲手杖。它可以发射超声波探测周围5m内障碍物的情况，并处理成语音信号及时播放出来，达到“以听代视”的效果。该手杖可帮助盲人辨别障碍物的方位、距离、大小甚至形状等信息。下列说法中正确的是（　　） A．超声波的频率低于20Hz B．该应用可以体现超声波可以传递能量 C．超声波信号遇到障碍物后不会发生反射现象 D．该导盲杖对障碍物的定位原理与蝙蝠的定位原理相同 4．古筝艺术是国家级非物质文化遗产之一。如图所示是航天员王亚平在空间站弹奏古筝曲目《茉莉花》，传统乐器的声音从中国空间站传向了全世界。下列说法正确的是（　　） A．悦耳的琴声是由空气振动产生的 B．手指按压在琴弦不同位置，可以改变琴声的响度 C．琴声的音调越高，在空气中传播得越快 D．听众通过琴声可以辨别出曲目，说明声音可以传递信息 5．科学考察者利用声呐系统测绘嘉陵江温塘峡江域水底的形状。无人船经过该江域水平面的A、B、C、D、E五个位置时，向水底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为0.30s、0.16s、0.28s、0.14s、0.30s。可推算出该江域水底的大致形状是（　　） 6. 如图是我国“奋斗者”号无人潜水器，在某次下潜实验中，潜水器从刚没入水中开始以20m/s的速度匀速下潜，50s时悬在海中某一深度，并用声呐向海底发射一束超声波，12s后收到海底反射回来的回波。已知超声波在海水中的传播速度是1500m/s，求： （1）潜水器下潜50s的距离； （2）此海域的深度； （3）利用声呐发出超声波能否测量地球到月球的距离，为什么？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 次声与超声 【学习目标】 1.了解超声波和次声波。 2.知道超声波和次声波在生活中的应用。 【学习重点】 超声波和次声波的特点及应用。 【学习难点】 声波在现代技术中的应用。 【自主预习】 阅读教材《次声与超声》，并完成以下内容： 1．频率是表示物体振动快慢的物理量，它的单位是赫兹，符号为Hz。大多数人能够听到的声音的频率范围是20Hz到20000Hz，频率高于这个范围的声音叫做超声波，频率低于这个范围的声音叫做次声波。 2. 次声波和超声波都可以传递信息，也可以传递能量。 【合作探究】 探究一、次声 1.可听声：人耳感受的声音频率有一定的范围，大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz； 图5 2.次声波：把频率低于20Hz的声叫次声波，因为低于人类听觉的下限。 3.次声波的特点： ①传播距离远。 ②容易绕过障碍物。 ③无孔不入。 4.次声波的来源： ①自然界：海上风暴、火山爆发、陨石落地、海啸、电闪雷鸣、水中漩涡、空中湍流、龙卷风、磁暴、极光、地震等； ②人类活动：核爆炸、导弹飞行、火炮发射、轮船航行、汽车争驰、高楼和大桥摇晃，甚至像鼓风机、搅拌机、扩音喇叭等在发声的同时也都能产生次声波。 5.次声波的应用： 预测台风、地震、海啸等自然灾害。 【例题1】生活在海边的渔民经常会看到这样的情景：风和日丽，平静的海面上出现一把一把小小的“降落伞”——水母，它们在近海处悠闲自得地升降、漂游.忽然水母像受到什么命令似的，纷纷离开海岸，游向大海.不一会儿，狂风呼啸，波涛汹涌，风暴便来临了.就画线部分，下列解释合理的是( ) A.水母接收到了次声波 B.水母接收到了大海的召唤 C.水母感受到了温度的突然变化 D.水母感受到了空气的流动加快 【答案】A。 【解析】风暴来临时会产生次声波，人耳不能听到，但水母能接收到，所以会离开海岸，游向大海。 探究二、超声 1.超声波： （1）定义：人们把频率高于20000Hz的声波称为超声波。 （2）人与一些动物发声和听觉的频率范围： 2.超声波的特点： ①方向性好。 ②穿透能力强。 ③易于获得较集中的声能。 3.超声波的应用： ①方向性好---声呐。 ②穿透能力强---超声波诊断仪（B超）、金属探测仪。 ③易于获得较集中的声能---对医疗器械和食物等进行杀菌消毒、超声波清洗器、超声波碎石器等。 【例题2】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 【解析】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。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。 4. 声传递信息与传递能量 （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。（均选填“信息”或“能量”） （2）声传递信息、传递能量的实例 【做一做】下列是一些声的利用实例，请按照“声传递信息”和“声传递能量”进行分类。 ①利用回声测距、定位；②超声波清洗精密仪器、碎石、洁齿；③用“B超”检查身体；④超声波雾化器；⑤利用超声波探测金属内部裂纹；⑥次声波武器；⑦利用次声波预测地震、监测核爆炸等；⑧次声波的破坏作用。 【总结】 声传递 信息 声传递 能量 利用回声测距、定位 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 【例题3】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（ D ） 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 【解析】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，故C不符合题意； 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。 故选D。 【课堂检测】 1. 关于超声波和次声波，下列说法正确的是（　　） A．声呐是利用次声波寻找鱼群信息 B．医院利用次声波检查胎儿在母体内是否正常发育 C．大自然的许多活动，如地震、海啸等都伴有次声波产生 D．这两种声波都能在真空中传播 【答案】C。 【详解】A．声呐是利用超声波寻找鱼群信息，故A错误； B．医院利用超声波检查胎儿在母体内是否正常发育，故B错误； C．大自然的许多活动，如地震、海啸等都伴有次声波产生，有些动物可以听到次声波，所以在地震等灾害发生前会出现异常的行为，故C正确； D．声音不能在真空中传播，即这两种声波都不能在真空中传播，故D错误。故选C。 2．有一种电子牙刷，如图所示，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。关于电子牙刷，下列说法中正确的是（　　） A．刷牙时，人听不到超声波，是因为超声波不能在空气中传播 B．刷牙时，人听不到超声波，是因为超声波的音调很低 C．超声波能传递能量 D．超声波不是由物体的振动产生的 【答案】C 【详解】AB．超声波振动的频率很高，音调很高，发出声音的振动频率高于人耳的听声范围，所以刷牙时，听不到超声波。故AB错误； C．超声波牙刷能将牙刷干净，是因为超声波携带的能量将污垢去除，故C正确； D．声音是由物体的振动产生的，超声波是不可听声，也是由物体的振动产生的，故D错误。 故选C。 第2题图 第3题图 3．如图所示为一种我国自主研发的超声导盲手杖。它可以发射超声波探测周围5m内障碍物的情况，并处理成语音信号及时播放出来，达到“以听代视”的效果。该手杖可帮助盲人辨别障碍物的方位、距离、大小甚至形状等信息。下列说法中正确的是（　　） A．超声波的频率低于20Hz B．该应用可以体现超声波可以传递能量 C．超声波信号遇到障碍物后不会发生反射现象 D．该导盲杖对障碍物的定位原理与蝙蝠的定位原理相同 【答案】D. 【详解】A．超声波的频率高于20000Hz，故A错误； B．导盲手杖为盲人提供了障碍物的信息，利用的是超声波可以传递信息的原理，B错误； C．超声波信号遇到障碍物后会发生反射现象。导盲手杖利用了声波能够反射的特点，C错误； D．该导盲手杖依靠发射和接收超声波，来判断以及对障碍物定位，此原理与蝙蝠的定位原理相同，故D正确。 故选D。 4．古筝艺术是国家级非物质文化遗产之一。如图所示是航天员王亚平在空间站弹奏古筝曲目《茉莉花》，传统乐器的声音从中国空间站传向了全世界。下列说法正确的是（　　） A．悦耳的琴声是由空气振动产生的 B．手指按压在琴弦不同位置，可以改变琴声的响度 C．琴声的音调越高，在空气中传播得越快 D．听众通过琴声可以辨别出曲目，说明声音可以传递信息 【答案】D. 【详解】A．古筝发出的声音是由琴弦振动产生的，故A错误； B．手指按压在琴弦不同位置可改变琴弦振动的频率，从而改变音调，故B错误； C．声音的传播速度与传音介质和温度有关，与音调无关，故C错误； D．声音可以传递信息和能量。听众通过琴声可以辨别出弹奏的是什么曲目，说明声音能够传递信息，故D正确。故选D. 5．科学考察者利用声呐系统测绘嘉陵江温塘峡江域水底的形状。无人船经过该江域水平面的A、B、C、D、E五个位置时，向水底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为0.30s、0.16s、0.28s、0.14s、0.30s。可推算出该江域水底的大致形状是（　　） 【答案】A。 【详解】根据s=vt可知，速度一定时，时间越长通过的路程越远。无人船经过该江域水平面的A、B、C、D、E五个位置时，向水底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为0.30s、0.16s、0.28s、0.14s、0.30s，时间越长的位置水底越深，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A. 6. 如图是我国“奋斗者”号无人潜水器，在某次下潜实验中，潜水器从刚没入水中开始以20m/s的速度匀速下潜，50s时悬在海中某一深度，并用声呐向海底发射一束超声波，12s后收到海底反射回来的回波。已知超声波在海水中的传播速度是1500m/s，求： （1）潜水器下潜50s的距离； （2）此海域的深度； （3）利用声呐发出超声波能否测量地球到月球的距离，为什么？ 【答案】（1）1000米；（2）10000米；（3）见解析。 【详解】（1）潜水器在这50s内下潜的深度 s2=v潜水器t=20m/s×50s=1000m （2）从发射超声波到12s后收到信息，超声波传播的路程 s1=v声t′=1500m/s×12s=18000m 收到信息时潜水器距海底的距离 此海域的深度 s=s′1+s2=9000m+1000m=10000m （3）声音的传播需要介质，真空不能传播声音，地球和月球之间有真空地带，不能利用声呐发出超声波测量地球到月球的距离。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $