第08讲 声的利用（暑假预习讲义）新八年级物理新教材人教版

第08讲 声的利用 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 声与信息 回声定位、测距 声与能量 1.知道声可以传递信息，了解回声定位、声呐、B超、工业探伤等利用声传递信息的典型实例。 2.知道声可以传递能量，了解超声波清洗、超声波碎石、超声波加湿器等利用声传递能量的典型实例。 3.能区分声传递信息和声传递能量的实际应用。 学习重点：声传递信息的典型应用及其原理、声传递能量的典型应用及其原理，能区分声传递信息和声传递能量的实际应用。 学习难点：理解声传递能量与传递信息的本质区别，理解回声定位和声呐测距的原理，能运用公式进行简单计算。 情｜境｜启｜思 人从呱呱坠地时起，就开始利用声音来表达自己的情绪和需求。人们在优美的音乐中愉悦身心，从彼此的对话中获得信息………除了人类，动物也能利用声。例如，大象就可以用人类听不到的“声音”进行交流。你能举出其他一些例子吗? 概｜念｜构｜建 1.声可以传递信息。 2.声可以传递能量。 深｜研｜精｜炼 知识点01 声与信息 1. 日常生活中声音传递信息 声 获得的信息 归纳 远处隆隆的雷声 大雨就要来了 不同的声音会传递给人们不同的信息。声音可以传递信息 下课铃声 下课时间到了 铁路工人用铁锤敲击钢轨，钢轨发出异常声音 有螺栓松动了 医生用听诊器听心脏跳动的声音 人体健康状况 2.次声波传递信息 大自然的许多活动，如地震、火山爆发、台风、海啸等发生时，都伴有次声波的产生。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。 3.超声波传递信息 应用 示例 回声定位 （1）蝙蝠觅食：蝙蝠在飞行过程中，会发出超声波，这些声波遇到障碍物或昆虫时会反射回来，根据回事到来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的位置； （2）超声导盲仪：探测前进道路上的障碍物，以便帮助视障人士出行； （3）倒车雷达：利用超声波定位； （4）声呐设备：可以探知海洋的深度，绘出水下数千米处的地形图，捕鱼时还可以获得水中鱼群的信息。 医用“B”超 医生用B型超声波诊断仪向就诊者体内发射超声波，然后接收体内脏器的反射波，反射波携带的信息经过处理后显示在屏幕上。 中医诊病通过“望、闻、问切”四个途径，其中“闻”也有听的意思。 无损探伤 工业上可以利用超声波对产品进行无损探测。如果产品内部有缺陷，超声波会在缺损处发生反射，根据接收到的声波信息可以鉴定产品是否合格。 【例1】潜水艇由海面上匀速向下潜30s，下降了60m，悬停在海中，潜水艇中的声呐向海底发射声波1s后接收到反射回来的信号，声在海水中的传播速度约为1500m/s。求 (1)潜艇发出的是______（“超声波”或“次声波”）； (2)潜水艇下潜的速度是多少？ (3)此处海洋深度是多少？ 【答案】(1)超声波 (2)2m/s (3)810m 【详解】（1）潜水艇中的声呐系统发出的是超声波，利用超声波方向性好和穿透能力强的特点进行水下探测。 （2）潜水艇下潜的速度 （3）潜水艇到海底的距离为 则海洋深度 【即练1】蝙蝠依靠特有的回声定位能力探测猎物和躲避障碍物，大量捕食害虫，对农林生态系统具有重要作用。如图所示，一只蝙蝠正以30m/s的速度垂直向墙面匀速直线飞行，经过A点时，蝙蝠发出超声波，超声波遇到墙面CD后反射回来，经过1.2s，蝙蝠在B点接收到回波。已知超声波的速度为340m/s。求： (1)A点到墙面上E点的距离（A、B、E三点在同一直线上）。 (2)蝙蝠接收回波时，蝙蝠到墙面的距离。 【答案】(1)222m (2)186m 【详解】（1）超声波从A发出传播到B，被蝙蝠接收所用时间为，由可得，超声波传播的路程 蝙蝠由A飞到B的路程 则A点到墙面上E点的距离 （2）蝙蝠接收回波时，蝙蝠到墙面的距离为 【即练2】如图所示的是一种身高测量仪（也可以测量一些物件的高度），其顶部固定的感应器竖直向下发射超声波信号，经下方物体反射后，回声被感应器接收。已知感应器到测高台之间的高度为2.55m，空气中的声速是340m/s。问： (1)测量身高时，被测量者并没有听到测量仪发出超声波的声音，这是因为超声波的频率大于___________Hz，不在人耳听觉范围内； (2)如果测高台上没有放置任何物体（也没有站立人），那么感应器竖直向下发射超声波，经过多少秒后感应器收到回声？ (3)当小刚同学站在测高台时，感应器从发射信号到接收信号所经历的时间为5×10-3s。那么测量仪测出小刚同学的身高是多少米？ 【答案】(1)20000 (2) (3) 【详解】（1）人耳的听觉频率范围是20Hz到20000Hz。频率高于20000Hz的声音称为超声波，超声波不在人耳的听觉范围内，所以人听不到。 （2）设感应器到测高台的高度为H，声速为v。 超声波从发射到被测高台反射后返回感应器， 在空气中传播的总路程为s = 2H = 2 × 2.55m = 5.1m 根据速度公式 v =可得： 感应器收到回声所需的时间为t = = = 0.015s （3）设感应器从发射信号到接收信号所经历的时间为 t'，声速为v 超声波从发射到被小刚头顶反射后返回感应器 在空气中传播的总路程为s' = v × t' = 340m/s × 5 × 10⁻³s = 1.7m 则感应器到小刚头顶的距离为h₁ = = = 0.85m 设感应器到测高台的高度为H，小刚的身高为h₂，根据图示 小刚的身高为h₂ = H - h₁ = 2.55m - 0.85m = 1.7m 知识点02 声与能量 1. 声可以传递能量 声波能否传递能量 如图所示，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？ 扬声器旁的烛焰发生颤动，说明声波能传递能量。 实验现象：发声扬声器旁的烛焰来回摆动。 结论：声具有能量，也可以传递能量。声波传播的过程实际上就是传递能量的过程。 2. 声波传递能量的应用 超声波清洗机、超声波碎石 、超声波雾化器、次声波武器等。 特别提醒 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。 【例2】如图是医院使用的超声碎石机，利用超声波除去患者体内的结石，避免手术带来的创伤，这是利用了声音可以传递______（选填“信息”或“能量”）。 【答案】能量 【详解】超声碎石机的原理，是利用超声波的高频振动，将体内的结石击碎成细小的粉末，这个过程是利用了超声波的能量来做功，改变了结石的状态，而不是单纯获取信息。 【即练3】超声波在生活和科技中应用广泛，下列事例中主要利用超声波传递能量的是（　　） A．超声波碎石 B．声呐探测 C．B超检查 D．倒车雷达 【答案】A 【详解】A．超声波碎石是利用超声波的能量击碎体内结石，主要利用超声波传递能量，故A符合题意； BCD．声呐探测、B超检查、倒车雷达，都是通过超声波获取相关位置、结构等信息，主要利用超声波传递信息，故BCD不符合题意。 故选A。 【即练4】超声波洗牙就是通过超声波的高频振荡作用，去除牙齿上的牙结石、烟渍等，可以帮助治疗牙周炎等口腔疾病，而且对牙面的损害非常小。下列有关说法正确的是（　　） A．超声波洗牙说明声音具有能量 B．洗牙时产生的超声波，人耳能听到 C．超声波频率很高，可以在真空中传播 D．超声波频率很高，在空气中传播的速度比次声波快 【答案】A 【详解】 A．声音能够传递能量，超声波通过高频振荡作用去除牙齿上的牙结石、烟渍等，说明声音具有能量，故A正确； B．人耳的听觉范围是20~20000Hz，超声波的频率大于20000Hz，超出人耳的听觉范围，人耳无法听到，故B错误； C．声音的传播需要介质，真空不能传声，超声波属于声音，因此不能在真空中传播，故C错误； D．在相同介质（空气）、相同温度下，声音的传播速度与频率无关，超声波和次声波在空气中的传播速度相同，故D错误。 故选A。 建筑声学的杰作 圜丘在天坛公园的南部，始建于明嘉靖九年（公元1530年），是一座分成三层的圆形平台，每层周边都有汉白玉栏板，每层平台的台面都由光滑的石板铺成。第三层台面高出地面约5m，半径约为11.5 m，第三层中心是一块圆形大理石，俗称天心石。当你站在天心石上说话或唱歌时，你会觉得声音特别洪亮。但是站在天心石以外的人听起来，却没有这种感觉，站在天心石以外说话或唱歌，也没有这种感觉。 这种奇妙的现象是声音反射形成的音响效果。圜丘第三层台面中心略高，四周微微向下倾斜。当有人在台面中心说话时，传向四周的声音有一部分被四周的石栏板反射，射到稍有倾斜的台面后又被反射到台面中心。因为圜丘第三层台面的半径仅为11.5m，从发声到回声返回中心台面所需的时间约为0.07s,所以回声跟原来的声音混在一起，分辨不开，让人觉得声音格外响亮，似乎觉得还有声音从地下传来。 一、选择题（共8小题） 1．医生用B超检查病人身体。这是利用了（     ） A．声音可以传递信息 B．声音可以传递能量 C．超声波传播不需要介质 D．以上都是 【答案】A 【详解】 声音传播需要介质，医生用B超检查身体，是通过接收反射回来的超声波，获取人体内部器官的健康状况信息，是利用声音可以传递信息。 故选A。 2．声现象在生活中的应用很广泛，下列事例中主要是利用声波传递能量的是（　　） A．用超声波清洗机清洗眼镜 B．用声呐探测鱼群的位置 C．火车进站时会提前鸣笛 D．医院里的医疗设备“B超” 【答案】A 【详解】A．用超声波清洗机清洗眼镜，是利用了超声波具有能量，故A符合题意； BCD．用声呐探测鱼群的位置、火车进站时会提前鸣笛、医院里的医疗设备“B超”都是通过声波获得了信息，因此说明声可以传递信息，故BCD不符合题意。 故选A。 3．小明的手机有指纹识别传感器，当他需要解锁手机时，手机发出的超声波遇到手指上的纹理会反射回对应的信号，从而来验证用户指纹。下列选项中关于声波的利用与指纹识别相同的是（　　） A．通过声学仪器判断地震的方位 B．利用声波击碎人体结石 C．利用声波对石材进行打孔 D．利用超声波清洗眼镜 【答案】A 【详解】指纹识别是通过超声波获取指纹信息，是利用声传递信息。 A．通过声学仪器判断地震的方位，是利用声传递信息，故A符合题意； B．利用声波击碎人体结石，是利用声传递能量，故B不符合题意； C．利用声波对石材进行打孔，是利用声传递能量，故C不符合题意； D．利用超声波清洗眼镜，是利用声传递能量，故D不符合题意。 故选A。 4．096型战略核潜艇是中国正在研发的一款新型核潜艇，预计将搭载先进的隐身技术和武器系统，该潜艇未来是国家海权的重要保障力量。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的 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 【答案】C 【详解】A．所有声波（包括超声波）都由物体振动产生，故A错误； B． 声音的传播都需要介质，超声波也不例外，真空不能传声，故B错误； C．声呐系统用超声波感知海域情况，是利用超声波可以传递信息，故C正确； D．人耳的听觉范围是 20 Hz ∼ 20000 Hz ，超声波频率高于 20000 Hz ，超出人耳听觉范围，无法被听见，故D错误。 故选C。 5．有一种随身携带的“声波盒”，它可以发出频率为47000Hz的声波使液体振动产生无数微小的气泡，再立即使其破裂。这个短暂的过程，会产生强烈冲击力，将物体表面的污渍、油脂撞击并剥离下来，达到高效清洁的目的。下列说法正确的是（　　） A．这种声波属于次声波 B．人耳能听到这种声波 C．利用这种声波可制成声呐 D．只有这种声波才具有能量 【答案】C 【详解】A．频率高于20000Hz的声波是超声波，故频率为47000Hz的声波是超声波，故A错误； B．人耳能听到的是频率在的声音，频率为47000Hz的声波超过了人耳听觉上限，人耳听不到，故B错误； C．声呐正是利用超声波方向性好、穿透能力强来实现水下探测、测距等功能，因此可以用这类超声波制成声呐，故C正确； D．声波都具有能量，故D错误。 故选C。 6．如图所示为指纹识别示意图。当手指触摸屏幕时，传感器发射的超声波开始扫描紧贴屏幕的指纹，随后根据接收到的反射超声波进行分析，从而获取比对信息，实现指纹解锁。以下说法中正确的是（　　） A．人耳能听到发射的超声波 B．超声波的频率低于20Hz C．航天员能在空间站外使用指纹识别功能 D．指纹解锁利用了声音可以传递信息的特性 【答案】D 【详解】A．人耳能听到的声音频率范围是20Hz到20000Hz，超声波是频率高于20000Hz的声音，其频率超出了人耳的听觉范围，所以人耳听不到超声波，故A错误； B．频率低于20Hz的声音是次声波，超声波是频率高于20000Hz的声音，故B错误； C．空间站外是真空环境，超声波无法传播，因此航天员在空间站外不能使用该指纹识别功能，故C错误； D．指纹识别时，传感器发射的超声波扫描指纹，指纹的凸凹不同（波峰和波谷）会导致反射回来的超声波信号不同，传感器根据接收到的反射波信息来识别指纹，这表明声音可以传递信息，故D正确， 故选D。 7．（多选）如图所示为一款果蔬净化器在清洗水果和蔬菜。在使用净化器清洗果蔬时，将净化器和果蔬一起放入水盆中，净化器利用每秒产生42000次振动的声波对果蔬表面进行物理清洗，这种声波的振动会使水中产生大量气泡。下列说法正确的是（　　） A．净化器产生的声波是次声波 B．该声波的传播速度比人耳可听到的声波速度大 C．该声波的振动频率比人耳可听到的声波频率大 D．净化器能去除果蔬表面的污渍说明了声能传递能量 【答案】CD 【详解】A．净化器每秒振动42000次，频率为42000Hz，远高于20000Hz，属于超声波，故A错误； B．声速与频率无关，同介质中，超声波与可听声的传播速度相同。故B错误； C．人耳可听到的声音最高频率为20000Hz，该声波频率为42000Hz，大于人耳可听到的声波频率。故C正确； D．声能传递信息和能量。净化器在清洗水果和蔬菜时，利用超声波使水振动产生大量气泡，气泡破裂时的冲击力去除污渍，说明声可以传递能量。故D正确。 故选CD。 8．探测队驾驶船只利用声呐测绘某江域水底的形状，在经过该江域水平面等间距的A、B、C三个位置时，向正下方水底定向发射超声波，仪器记录从发出声音到接收到回声的时间t如表所示。由此推测A、B、C三个位置下方水底的大致形状是（   ） 采样位置 A B C 时间 0.30 0.16 0.30 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由s=vt可知，速度一定时，时间越长通过的路程越远，探测队驾驶船只经过该江域水平面的A、B、C三个位置时，向水底定向发射超声波，仪器记录从发出声音到接收到回声的时间分别是0.30s、0.16s、0.30s，所以A、C两个位置水底到江面的距离相等，且较大；B位置水底到江面的距离较小，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 二、填空题（共7小题） 9．学校食堂为了安全卫生，安装了如图所示的超声波驱鼠器。驱鼠器通过高频声波刺激老鼠，使其不适来驱赶老鼠，说明声音能传递________（选填“能量”或“信息”）；由于超声波的频率________（选填“高于”或“低于”）人的听觉频率范围，不会对人产生噪声。 【答案】 能量 高于 【详解】超声波驱鼠器通过高频声波刺激老鼠，使老鼠产生不适反应，这说明声音能传递能量。人的听觉频率范围是，而超声波的频率高于 ，因此人耳无法听到，不会对人产生噪声干扰。 10．今年暑期，台风“泰利”登陆我国，引发了极端暴雨天气。台风来临时会产生_________声波，这种声波在空气中的传播速度___________（大于/等于/小于）可听声的传播速度。 【答案】 次 等于 【详解】[1]台风产生的波的频率要小于人耳可听见的声波的频率，所以台风产生的波属于次声波，人耳无法听到这种声波。 [2]声音传播的速度只与介质有关，与频率无关，无论是超声波还是次声波，它们在相同介质的传播的速度和可听声都是一样的，即这种声波在空气中的传播速度等于可听声的传播速度。 11．大象之间进行交流的“声音”是___________（选填“超声波”或“次声波”），这是利用声波传递___________（选填“信息”或“能量”）。人类听不到大象交流的“声音”，是因为人耳听不到频率___________（选填“高于”或“低于”）的声。 【答案】 次声波 信息 低于 【详解】[1][2][3]人耳的听觉范围是20~20000Hz，当大象进行交流的“声音”是次声波时，利用声波传递信息，其频率低于20Hz，不在人耳能够听到声音的频率范围之内，所以人类听不到大象之间的交流“声音”。 12．如图所示，某新能源汽车自动泊车技术通过向周围发射某种声波并接收反射回来的声波从而精确测算距离，实现自动泊车，这是利用_______波的方向性好，遇物体能反射的特点；在医疗领域，该种声波也用于粉碎结石等治疗，是利用了该声波具有______的特点。 【答案】 超声 能量 【详解】超声波具有方向性好、遇到障碍物容易反射的特点，适合用来测算距离，自动泊车的测距就是利用这一特点； 声波可以传递能量，超声波携带的能量可以粉碎人体内的结石，因此该应用利用了这种声波具有能量的特点。 13．下图是“记里鼓车”的复原模型，“记里鼓车”是中国古代用来记录车辆行驶距离的马车，车每行一里路，车里的机械木人敲鼓一下，车每行十里路，车里的机械木人敲打铃铛一次。机械木人敲鼓时，鼓面___发声；人通过声音确定车行驶的路程是利用了声音能传递______。 【答案】 振动 信息 【详解】[1]声音是由物体振动产生的，当机械木人敲击鼓面时鼓面发生振动，从而产生声音。 [2]声音可以传递信息，通过机械木人敲鼓和敲打铃铛的声音，人们可以了解车行驶的距离，即声音传递了关于车行驶路程的信息。 14．如图所示为一种声波雷达盲人拐杖。某人持雷达拐杖遇到障碍物时，雷达发出频率为40000Hz的声波可以测量障碍物的距离，从而提醒盲人，这种声波属于_________声波；声波从发射至接收到回波信号经历的时间为，空气中的声速取，则该雷达拐杖到障碍物的距离为_________m。 【答案】 超 0.68 【详解】[1]人耳的听觉频率范围是20～20000Hz，低于20Hz的叫次声波，高于20000Hz叫超声波；雷达拐杖发出的是频率为40000Hz的声波，即超声波； [2]由可知，超声波传播的路程 该雷达拐杖到障碍物的距离 15．小明的电动牙刷，通过查看图中牙刷参数可以发现，他的牙刷工作时发出的声波_______（选填“是”或“不是”）超声波。电动牙刷发出的声音可以直达牙刷刷不到的地方，让牙齿刷得更干净，这是因为声波能传递__________。 续航能力 一次充满，可使用14天 刷头匹配 HX2021、HX2023 声波频率 30000次/分钟 电动牙刷类型 磁悬浮声波振动 【答案】 不是 能量 【详解】[1]声波频率为 频率高于20000Hz的声波才是超声波，500Hz远低于20000Hz，不是超声波。 [2]声波具有传递信息和能量的特性，电动牙刷利用声波清洁牙齿缝隙的污垢，是依靠声波传递的能量来去除污垢。 三、计算题（共2小题） 16．我国“探索一号”科考船携“奋斗者号”载人潜水器（如图所示）进行海洋科考作业，到达某海域时，用声呐从海面向海底发出超声波，经过14s声呐接收到回声信号，然后“奋斗者号”载人潜水器从海水表面匀速竖直下潜到深处，用时，（声音在海水中的传播速度为）。求： (1)该海域的深度； (2)“奋斗者号”载人潜水器下潜的平均速度； (3)若奋斗者号在某一深度以的速度下潜，向海底发出一束超声波，后接收到回声信号，请问发出信号时奋斗者号距海底的距离是多少？ (4)利用超声波能否测量地球到月球之间的距离？并说明理由。 【答案】(1) (2)1m/s (3)1520m (4)见解析 【详解】（1）超声波从海面传播到海底，再从海底反射回海面，所走的路程是海域深度的两倍。超声波从海面传播到海底的单程时间为 根据速度公式可得，该海域的深度为 （2）已知， 根据平均速度的定义式进行计算，“奋斗者号”下潜的平均速度为 （3）发出超声波开始到收到信号奋斗者号下潜的路程为 此时超声波通过的路程为 则发出信号时奋斗者号距海底的距离为 （4）超声波是声波的一种，声波的传播需要依靠介质，不能在真空中传播。地球与月球之间存在着大范围的真空区域，没有传播声音的介质。因此，超声波无法从地球传播到月球，也就无法利用其回声来测量地月距离。 17．为了监测超速行驶的违法行为，公路上常常设置有超声波测速仪。如图为某公路直线路段的一处测速仪，测速仪能发射和接收超声波。当匀速行驶的小轿车在A点时，测速仪向小轿车发出一列超声波，从发出超声波到接收到超声波用时0.2s；从发出第一列超声波后经过0.9s，小轿车到达B点，测速仪第二次向小轿车发出超声波，发出超声波后经过0.4s接收到回波。已知此路段限速为，超声波的速度为。求： (1)第一列超声波追上小轿车时小轿车距离测速仪的距离； (2)从第一列超声波追上小轿车到第二列超声波追上小轿车的这段时间内，小轿车行驶的路程； (3)小车在此路段是否超速？ 【答案】(1)34m (2)34m (3)超速 【详解】（1）超声波从发出到接收用时0.2s，因去程与回程路程相等、速度恒定，故单程时间为 已知超声波声速，根据速度公式，可得第一列超声波追上小轿车时小轿车距离测速仪的距离 （2）第二次测速时，超声波从发出到接收用时0.4s，同理可得单程时间 第二列超声波追上小轿车时，小轿车距离测速仪的距离为 小轿车行驶的路程为两次距离之差 （3）由前两问可知，第一列波追上轿车用时0.1s，第二列波追上轿车用时0.2s。两列波的发射间隔为0.9s，因此时间间隔为 根据速度公式，得小轿车的速度 该路段限速100km/h，因为，则，所以小车在此路段超速。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第08讲 声的利用 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 声与信息 回声定位、测距 声与能量 1.知道声可以传递信息，了解回声定位、声呐、B超、工业探伤等利用声传递信息的典型实例。 2.知道声可以传递能量，了解超声波清洗、超声波碎石、超声波加湿器等利用声传递能量的典型实例。 3.能区分声传递信息和声传递能量的实际应用。 学习重点：声传递信息的典型应用及其原理、声传递能量的典型应用及其原理，能区分声传递信息和声传递能量的实际应用。 学习难点：理解声传递能量与传递信息的本质区别，理解回声定位和声呐测距的原理，能运用公式进行简单计算。 情｜境｜启｜思 人从呱呱坠地时起，就开始利用声音来表达自己的情绪和需求。人们在优美的音乐中愉悦身心，从彼此的对话中获得信息………除了人类，动物也能利用声。例如，大象就可以用人类听不到的“声音”进行交流。你能举出其他一些例子吗? 概｜念｜构｜建 1.声可以传递 。 2.声可以传递 。 深｜研｜精｜炼 知识点01 声与信息 1. 日常生活中声音传递信息 声 获得的信息 归纳 远处隆隆的雷声 大雨就要来了 不同的声音会传递给人们不同的信息。声音可以传递信息 下课铃声 下课时间到了 铁路工人用铁锤敲击钢轨，钢轨发出异常声音 有螺栓松动了 医生用听诊器听心脏跳动的声音 人体健康状况 2.次声波传递信息 大自然的许多活动，如地震、火山爆发、台风、海啸等发生时，都伴有 声波的产生。 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。 3.超声波传递信息 应用 示例 回声定位 （1）蝙蝠觅食：蝙蝠在飞行过程中，会发出超声波，这些声波遇到障碍物或昆虫时会反射回来，根据回事到来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的位置； （2）超声导盲仪：探测前进道路上的障碍物，以便帮助视障人士出行； （3）倒车雷达：利用超声波定位； （4）声呐设备：可以探知海洋的深度，绘出水下数千米处的地形图，捕鱼时还可以获得水中鱼群的信息。 医用“B”超 医生用B型超声波诊断仪向就诊者体内发射超声波，然后接收体内脏器的反射波，反射波携带的信息经过处理后显示在屏幕上。 中医诊病通过“望、闻、问切”四个途径，其中“闻”也有听的意思。 无损探伤 工业上可以利用超声波对产品进行无损探测。如果产品内部有缺陷，超声波会在缺损处发生反射，根据接收到的声波信息可以鉴定产品是否合格。 【例1】潜水艇由海面上匀速向下潜30s，下降了60m，悬停在海中，潜水艇中的声呐向海底发射声波1s后接收到反射回来的信号，声在海水中的传播速度约为1500m/s。求 (1)潜艇发出的是______（“超声波”或“次声波”）； (2)潜水艇下潜的速度是多少？ (3)此处海洋深度是多少？ 【即练1】蝙蝠依靠特有的回声定位能力探测猎物和躲避障碍物，大量捕食害虫，对农林生态系统具有重要作用。如图所示，一只蝙蝠正以30m/s的速度垂直向墙面匀速直线飞行，经过A点时，蝙蝠发出超声波，超声波遇到墙面CD后反射回来，经过1.2s，蝙蝠在B点接收到回波。已知超声波的速度为340m/s。求： (1)A点到墙面上E点的距离（A、B、E三点在同一直线上）。 (2)蝙蝠接收回波时，蝙蝠到墙面的距离。 【即练2】如图所示的是一种身高测量仪（也可以测量一些物件的高度），其顶部固定的感应器竖直向下发射超声波信号，经下方物体反射后，回声被感应器接收。已知感应器到测高台之间的高度为2.55m，空气中的声速是340m/s。问： (1)测量身高时，被测量者并没有听到测量仪发出超声波的声音，这是因为超声波的频率大于___________Hz，不在人耳听觉范围内； (2)如果测高台上没有放置任何物体（也没有站立人），那么感应器竖直向下发射超声波，经过多少秒后感应器收到回声？ (3)当小刚同学站在测高台时，感应器从发射信号到接收信号所经历的时间为5×10-3s。那么测量仪测出小刚同学的身高是多少米？ 知识点02 声与能量 1. 声可以传递能量 声波能否传递能量 如图所示，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？ 扬声器旁的烛焰发生颤动，说明声波能传递能量。 实验现象：发声扬声器旁的烛焰来回摆动。 结论：声具有能量，也可以传递 。声波传播的过程实际上就是传递能量的过程。 2. 声波传递能量的应用 超声波清洗机、超声波碎石 、超声波雾化器、次声波武器等。 特别提醒 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。 【例2】如图是医院使用的超声碎石机，利用超声波除去患者体内的结石，避免手术带来的创伤，这是利用了声音可以传递______（选填“信息”或“能量”）。 【即练3】超声波在生活和科技中应用广泛，下列事例中主要利用超声波传递能量的是（　　） A．超声波碎石 B．声呐探测 C．B超检查 D．倒车雷达 【即练4】超声波洗牙就是通过超声波的高频振荡作用，去除牙齿上的牙结石、烟渍等，可以帮助治疗牙周炎等口腔疾病，而且对牙面的损害非常小。下列有关说法正确的是（　　） A．超声波洗牙说明声音具有能量 B．洗牙时产生的超声波，人耳能听到 C．超声波频率很高，可以在真空中传播 D．超声波频率很高，在空气中传播的速度比次声波快 建筑声学的杰作 圜丘在天坛公园的南部，始建于明嘉靖九年（公元1530年），是一座分成三层的圆形平台，每层周边都有汉白玉栏板，每层平台的台面都由光滑的石板铺成。第三层台面高出地面约5m，半径约为11.5 m，第三层中心是一块圆形大理石，俗称天心石。当你站在天心石上说话或唱歌时，你会觉得声音特别洪亮。但是站在天心石以外的人听起来，却没有这种感觉，站在天心石以外说话或唱歌，也没有这种感觉。 这种奇妙的现象是声音反射形成的音响效果。圜丘第三层台面中心略高，四周微微向下倾斜。当有人在台面中心说话时，传向四周的声音有一部分被四周的石栏板反射，射到稍有倾斜的台面后又被反射到台面中心。因为圜丘第三层台面的半径仅为11.5m，从发声到回声返回中心台面所需的时间约为0.07s,所以回声跟原来的声音混在一起，分辨不开，让人觉得声音格外响亮，似乎觉得还有声音从地下传来。 一、选择题（共8小题） 1．医生用B超检查病人身体。这是利用了（     ） A．声音可以传递信息 B．声音可以传递能量 C．超声波传播不需要介质 D．以上都是 2．声现象在生活中的应用很广泛，下列事例中主要是利用声波传递能量的是（　　） A．用超声波清洗机清洗眼镜 B．用声呐探测鱼群的位置 C．火车进站时会提前鸣笛 D．医院里的医疗设备“B超” 3．小明的手机有指纹识别传感器，当他需要解锁手机时，手机发出的超声波遇到手指上的纹理会反射回对应的信号，从而来验证用户指纹。下列选项中关于声波的利用与指纹识别相同的是（　　） A．通过声学仪器判断地震的方位 B．利用声波击碎人体结石 C．利用声波对石材进行打孔 D．利用超声波清洗眼镜 4．096型战略核潜艇是中国正在研发的一款新型核潜艇，预计将搭载先进的隐身技术和武器系统，该潜艇未来是国家海权的重要保障力量。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的 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 5．有一种随身携带的“声波盒”，它可以发出频率为47000Hz的声波使液体振动产生无数微小的气泡，再立即使其破裂。这个短暂的过程，会产生强烈冲击力，将物体表面的污渍、油脂撞击并剥离下来，达到高效清洁的目的。下列说法正确的是（　　） A．这种声波属于次声波 B．人耳能听到这种声波 C．利用这种声波可制成声呐 D．只有这种声波才具有能量 6．如图所示为指纹识别示意图。当手指触摸屏幕时，传感器发射的超声波开始扫描紧贴屏幕的指纹，随后根据接收到的反射超声波进行分析，从而获取比对信息，实现指纹解锁。以下说法中正确的是（　　） A．人耳能听到发射的超声波 B．超声波的频率低于20Hz C．航天员能在空间站外使用指纹识别功能 D．指纹解锁利用了声音可以传递信息的特性 7．（多选）如图所示为一款果蔬净化器在清洗水果和蔬菜。在使用净化器清洗果蔬时，将净化器和果蔬一起放入水盆中，净化器利用每秒产生42000次振动的声波对果蔬表面进行物理清洗，这种声波的振动会使水中产生大量气泡。下列说法正确的是（　　） A．净化器产生的声波是次声波 B．该声波的传播速度比人耳可听到的声波速度大 C．该声波的振动频率比人耳可听到的声波频率大 D．净化器能去除果蔬表面的污渍说明了声能传递能量 8．探测队驾驶船只利用声呐测绘某江域水底的形状，在经过该江域水平面等间距的A、B、C三个位置时，向正下方水底定向发射超声波，仪器记录从发出声音到接收到回声的时间t如表所示。由此推测A、B、C三个位置下方水底的大致形状是（   ） 采样位置 A B C 时间 0.30 0.16 0.30 A． B． C． D． 二、填空题（共7小题） 9．学校食堂为了安全卫生，安装了如图所示的超声波驱鼠器。驱鼠器通过高频声波刺激老鼠，使其不适来驱赶老鼠，说明声音能传递________（选填“能量”或“信息”）；由于超声波的频率________（选填“高于”或“低于”）人的听觉频率范围，不会对人产生噪声。 10．今年暑期，台风“泰利”登陆我国，引发了极端暴雨天气。台风来临时会产生_________声波，这种声波在空气中的传播速度___________（大于/等于/小于）可听声的传播速度。 11．大象之间进行交流的“声音”是___________（选填“超声波”或“次声波”），这是利用声波传递___________（选填“信息”或“能量”）。人类听不到大象交流的“声音”，是因为人耳听不到频率___________（选填“高于”或“低于”）的声。 12．如图所示，某新能源汽车自动泊车技术通过向周围发射某种声波并接收反射回来的声波从而精确测算距离，实现自动泊车，这是利用_______波的方向性好，遇物体能反射的特点；在医疗领域，该种声波也用于粉碎结石等治疗，是利用了该声波具有______的特点。 13．下图是“记里鼓车”的复原模型，“记里鼓车”是中国古代用来记录车辆行驶距离的马车，车每行一里路，车里的机械木人敲鼓一下，车每行十里路，车里的机械木人敲打铃铛一次。机械木人敲鼓时，鼓面___发声；人通过声音确定车行驶的路程是利用了声音能传递______。 14．如图所示为一种声波雷达盲人拐杖。某人持雷达拐杖遇到障碍物时，雷达发出频率为40000Hz的声波可以测量障碍物的距离，从而提醒盲人，这种声波属于_________声波；声波从发射至接收到回波信号经历的时间为，空气中的声速取，则该雷达拐杖到障碍物的距离为_________m。 15．小明的电动牙刷，通过查看图中牙刷参数可以发现，他的牙刷工作时发出的声波_______（选填“是”或“不是”）超声波。电动牙刷发出的声音可以直达牙刷刷不到的地方，让牙齿刷得更干净，这是因为声波能传递__________。 续航能力 一次充满，可使用14天 刷头匹配 HX2021、HX2023 声波频率 30000次/分钟 电动牙刷类型 磁悬浮声波振动 三、计算题（共2小题） 16．我国“探索一号”科考船携“奋斗者号”载人潜水器（如图所示）进行海洋科考作业，到达某海域时，用声呐从海面向海底发出超声波，经过14s声呐接收到回声信号，然后“奋斗者号”载人潜水器从海水表面匀速竖直下潜到深处，用时，（声音在海水中的传播速度为）。求： (1)该海域的深度； (2)“奋斗者号”载人潜水器下潜的平均速度； (3)若奋斗者号在某一深度以的速度下潜，向海底发出一束超声波，后接收到回声信号，请问发出信号时奋斗者号距海底的距离是多少？ (4)利用超声波能否测量地球到月球之间的距离？并说明理由。 17．为了监测超速行驶的违法行为，公路上常常设置有超声波测速仪。如图为某公路直线路段的一处测速仪，测速仪能发射和接收超声波。当匀速行驶的小轿车在A点时，测速仪向小轿车发出一列超声波，从发出超声波到接收到超声波用时0.2s；从发出第一列超声波后经过0.9s，小轿车到达B点，测速仪第二次向小轿车发出超声波，发出超声波后经过0.4s接收到回波。已知此路段限速为，超声波的速度为。求： (1)第一列超声波追上小轿车时小轿车距离测速仪的距离； (2)从第一列超声波追上小轿车到第二列超声波追上小轿车的这段时间内，小轿车行驶的路程； (3)小车在此路段是否超速？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $