第04讲 人耳听不见的声音（暑假预习讲义）新八年级物理新教材苏科版

第04讲 人耳听不见的声音 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 可听声、超声波、次声波、频率 明确人耳听觉范围，区分超声、次声，了解超声应用与次声危害 学习重点： 1. 知道人耳听觉范围，精准记忆20Hz-20000Hz。 2. 了解超声特性与应用：方向性好（声呐）、穿透强（B超）； 3. 了解次声来源与危害：自然与人为活动产生，危害人体与建筑。 学习难点： 区分听不到声音的原因，理解超声应用原理与次声传播特点，纠正超声次声不属于声音的错误认知。 情｜境｜启｜思 同学们，不知道大家在生活里有没有过这样的体验：安静的房间里，你总觉得耳边有若有若无的嗡嗡声，身边的朋友却什么都听不到；夏夜郊外的蝙蝠在漆黑的树林里自由穿梭，不用眼睛也能精准捕捉蚊虫，从来不会撞到树干或者岩石；医院里医生用一种“探头”放在我们的皮肤上，就能看清肚子里胎儿的模样，这些看起来完全不相关的现象背后，其实藏着同一个物理秘密——人耳听不见的声音。 概｜念｜构｜建 1. 人耳能感知的声波频率范围为 Hz~ Hz，这个范围内的声音叫 ，频率低于 或高于 的声音都是人耳听不见的声音。 2. 次声波也叫 波，指频率低于 Hz、超出人类听觉下限的声波。它波长很 ，衍射能力强，可以绕过 传播，部分低频次声波能绕地球传播2~3周，衰减很慢。自然界中， 爆发、 、 等大型地质或气象活动都会产生次声波；人类活动中， 、 发射等会产生次声波。次声波的特点有：传播距离 ，其次穿透能力 。应用方面，一是可以预报 ，灾害发生前会提前产生次声波，监测后可以提前预警减少损失；二是可以用于 。 3. 超声波指频率高于 Hz、超出人类听觉上限的声波。它波长很 ，方向性 ，近似沿直线传播，容易发生 和 ，这是它能用于探测成像的基础。超声波的特点是：一是 ；二是 ； 集中； 特性明显。主要应用有：B超；超声波无损检测；超声波清洗；超声波焊接；超声波测距；声呐；超声波加湿器等。 深｜研｜精｜炼 知识点01 可听声与不可听声 1. 可听声指能够被人类听觉系统感知的声波，核心判定依据是声波的 范围。目前声学领域公认的人类正常听力可听频率范围为 Hz~ Hz（20kHz），只有频率落在这个区间内，同时声强达到人类听觉阈值的声波，才能被人耳感知为可听声。 不可听声则是指频率超出人类正常听觉可感知范围，或是频率符合范围但声强远低于听觉阈值、无法被人耳识别的声波，通常按照频率区间分为两类：频率低于20Hz的 波，和频率高于20kHz的 波。 2. 频率范围与个体差异 标准可听频率范围的上下限是统计值：多数健康年轻人能够感知的最高频率可以达到20kHz，部分听力敏感的个体甚至可以感知到略高于20kHz的声波；但随着年龄增长，人耳耳蜗内的毛细胞会逐渐老化受损，对高频声波的感知能力会持续 ，通常50岁以上人群的可听最高频率会下降到16kHz以下，60岁以上人群可能仅能感知不超过10~12kHz的声波。因此日常生活中，很多老年人无法听到年轻人能轻松感知的高频声音，这属于正常的生理退行性变化。 3. 声强阈值要求 除频率外，可听声还需要满足声强要求：即使频率落在20Hz~20kHz范围内，如果声波的振幅过 、声强 人耳的听阈，也无法被人感知。人耳对不同频率可听声的敏感程度不同，最敏感的频率范围是1kHz~4kHz，这个区间内，声压达到20μPa就可以被感知；而对于低频的20Hz声波，需要声压达到接近100Pa才能被感知，远高于中频敏感区间的阈值。此外，如果声强超过人耳的痛阈（约120dB声压级），人耳感知到的会是疼痛而非清晰的声音，这种情况也不属于正常的可听声感知范畴，还会对听力造成永久性损伤。 4. 一些动物的听觉频率范围 动物 听觉频率范围 蝙蝠 1000Hz~120000Hz 海豚 150Hz~150000Hz 猫 60Hz~65000Hz 狗 15Hz~50000Hz 大象 1Hz~20000Hz 【例1】现代社会，宠物爱好者越来越多，但宠物伤人事故也时有发生。如图所示是一款超声驱狗器。实验结果显示：对着狗按开关，狗好像听到巨大的噪声而躲开，而旁边的人什么也没听见。关于“人什么也没听见”的分析正确的是（     ） A．超声驱狗器发出的声响度小，所以人什么也听不见 B．超声驱狗器发出的声波传播速度小 C．超声驱狗器发出声波的频率不在人耳能够感受的频率范围内 D．超声驱狗器发出的声波不是由物体振动产生的 【常见误区】误区一：认为人耳听不见的声音不存在也对人没影响，实际上听不见的声音仍是携能机械波，高强度次声波和超声波都会伤害人体，长期低强度次声波暴露也会影响健康。 误区二：认为所有超声波人耳都听不见，实际上部分灵敏度高的年轻人可听到部分20000Hz到22000Hz的超声波，分类是行业标准划分，不依据个体听觉差异。 误区三：认为次声波都是有害的，实际上只有达到一定强度的次声波才会危害人体，自然界的低强度次声波没有影响，次声波还可以被合理利用造福人类。 【即练1】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 【即练2】身体的不同部位可以发出各种声音，如唱歌、鼓掌、跑步、牙齿相叩等。某同学的歌声可以传得很远，是因为歌声的__________大；人们很难听到跑步时胳膊摆动发出的声音，这是因为该声音属于___________（选填“超声波”或“次声波”）。 知识点02 超声波 超声波的频率高于人类听觉上限，核心特征是波长极 、方向性 、 集中，在介质中传播时会产生反射、折射等现象，频率越高，特性越明显： 频率范围：常用工业、医疗超声波的频率范围一般在20kHz~100MHz之间，部分特种应用会使用更高频率的超声波。 自然与人工来源：自然界中 、 等动物可以主动发射超声波用于 和捕猎，这也是动物生物声呐的典型代表；人工超声波主要通过超声换能器产生。 应用场景：超声波的应用非常广泛，医疗领域的B超超声 、超声波 ，工业领域的超声探伤、超声波 ，日常生活中的超声波 、超声波 （部分产品原理存争议）都用到了超声波特性。 对人体的影响：常规低强度诊断用超声波对人体无害，但是高强度聚焦超声波可以用于破坏病变组织，也会对正常组织产生热损伤，因此需要严格控制使用规范。 【例2】运用声呐系统可以探测海洋深度，在与海平面垂直的方向上，声呐向海底发射______（选填“次声波”、“超声波”）；声呐系统利用的是声音可以传递______选填（“信息”、“能量”）；如果声呐经20s接收到来自海底的回波信号，则该处的海深为______m（海水中声速是1500m/s）。 【易错点拨】不同动物的听觉频率范围差异，其实是长期进化适配生存需求的结果：蝙蝠、海豚这类依赖回声定位捕猎导航的动物，进化出了覆盖远超人类上限的高频听觉范围，能精准接收自身发射的超声波反射信号，在黑暗环境或浑浊水体中完成探测；狗的听觉上限远高于人类，能听到人类无法感知的高频哨声，因此可以被训练响应高频训犬哨；大象的听觉下限远低于人类，能感知到极低频率的次声波，相隔数公里的象群可以借助次声波完成信息传递；而我们人类的近亲——猫的听觉上限也比人类高出不少，能捕捉到小型啮齿类动物活动产生的高频声响，方便捕猎。。 【即练3】关于声的利用，下列说法正确的是（   ） A．倒车雷达是利用了次声波来识别障碍 B．通过超声波切割金属利用了声能传递能量 C．地震、海啸、火山喷发等自然灾害往往会伴随超声波的产生 D．超声波可以探测地球与月球之间的距离 【即练4】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 知识点03 次声波 次声波（频率低于20Hz） 次声波的频率低于人类听觉下限，核心特征是波长 、传播距离 、穿透能力 ：频率10Hz的次声波波长可以达到34米，能够轻易绕过大型障碍物，在大气中传播数千公里后能量衰减依然很小，甚至可以绕地球传播数圈。 自然来源： 爆发、 、 、 、 、 等大型自然灾害都会产生极强的 波，因此次声波监测已经成为地震、海啸预警的重要辅助手段。 人工来源：核爆炸、火箭发射、大型机械运转、交通工具行驶也会产生次声波。 对人体的影响：一定强度的次声波会和人体内脏器官产生共振，引发头晕、恶心、心悸等不适症状，强度极高的次声波甚至会造成内脏损伤破裂，因此也催生出了次声波武器的研发方向；但日常生活中普通环境产生的次声强都极低，不会对人体健康造成危害。 应用场景：目前次声波主要应用于 、 、 领域。 【例3】下列事例中，应用到次声波的是（　　） A．远距离监测核爆炸数据 B．蝙蝠利用声波导航 C．用声呐探测海洋深度 D．B超观察母体内的胎儿 【易错点拨】次声波虽然频率低于人耳的听觉下限，无法被人感知，但它仍是由物体振动产生的机械波，传播同样需要介质，真空不能传播次声波，不要误记为“次声波可以在真空中传播”。此外不要混淆超声波和次声波的常见应用：超声波多用于近距离精准探测、清洁、医疗诊断，而次声波多用于远距离灾害监测、核爆监测，二者的应用场景不要记混。 【即练5】次声波虽然无法被人耳直接感知，但因其传播距离远、穿透力强，能为人类提供应用价值。下列关于声音的事例中，应用了次声波的是（　　） A．B超查看胎儿的发育情况 B．金属探伤仪检测金属零件有无裂纹 C．用声音清洗手表 D．通过声音预报海啸 【即练6】悦耳动听的钢琴声是在空气中以__________相间的形式向四周传播形成声波，越远声音的__________越小（填写声音的特征）。钢琴中，中音C调“1（do）”的频率是262赫兹，D调“1（do）”的频率是294赫兹，由此可知C调“1”比D调“1”的音调__________。当声音的频率大于__________赫兹称为超声波，此时人耳就听不到了。 【易错点拨】人耳的听觉范围20~20000Hz是定义性的通用标准，并不代表所有个体都严格符合这个范围，部分人听觉上限会略高于20000Hz，也有部分存在听力损伤的人听觉范围会小于这个区间，判断超声波、次声波只需要看频率是否满足标准，不需要受个体听觉差异影响。此外不要误认为只有人类能产生或感知可听声，不同动物的可听声范围不同，对它们而言，自身听觉范围内的声音就是它们的“可听声”，超出范围的才是对应不可听声，不要直接套用人类的频率范围去划分其他动物的可听声与不可听声。 1．蝙蝠在夜间利用回声定位来寻找猎物，下列声的利用与其不同的是（　　） A．用声呐探知海洋深度 B．用倒车雷达辅助停车 C．医生给病人做B超检查 D．用超声波清洗眼镜 2．歌唱《我和我的祖国》表达了对伟大祖国的热爱和依恋。唱歌过程涉及到的物理知识说法正确的是（　　） A．歌声是由声带振动产生的 B．歌词上方的数字表示的是响度 C．“闻其声便知其人”是根据声音的音调来判断的 D．声波可以传递信息，不可以传递能量 3．关于下列四个情景的说法错误的是（　　） A．听到婉转的古筝声，说明声音是由物体的振动产生的 B．能听到桌子另一端的敲击声，说明固体能传声 C．超声波清洗机正在清洗眼镜架，说明超声波含有能量 D．摩托车的消声器是在声源处减弱噪声 4．有一款电子噪声监测器，此时噪声分贝数为114.0，“114.0”这个数字表示的是当时环境声音的________（选填“音调”、“响度”或“音色”）。地震常常给人民群众造成重大损失，因为地震产生的声波属于_______（选填“次声波”或“超声波”），所以地震前人们并不能感知到；倒塌房屋中的一些被困人员，通过敲击物体使其发出声音及时获救，这是利用声波能传递_______。 5．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。 6．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 7．如图所示为某品牌加湿器，其内雾化片以的频率在振动，使得加湿器中的水被抛离水面，产生直径为1～6μm的水雾液滴飘散出来，达到给空气加湿的目的。那么，雾化片产生的声音是________（选填“超”或“次”）声。 8．如图所示，生活中人们利用_______波清洗眼镜，这是利用声能够传递_______的原理，使污垢从镜片上脱落。 9．2024年4月10日，“雪龙号”圆满完成中国第40次南极科考任务。“雪龙号”在科考活动中经过某海洋区域时，利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波，从发射到接收到回声所用的时间为6s，若声音在海水中的传播速度为，则该处海洋的深度为___________m；这种方法是利用了声波传递___________。 10．探究声音的特性小明用一把钢尺做了如下实验，如图所示： （1）将钢尺一端紧压在桌边，另一端伸出桌面，用手拨动钢尺，钢尺会发出声音，这说明声音是由物体________产生的。 （2）保持钢尺伸出桌面的长度不变，用不同的力拨动钢尺，比较声音的________不同。用力越大，钢尺振动的________越大，声音的________越大。 （3）改变钢尺伸出桌面的长度，用相同的力拨动钢尺，比较声音的________不同。钢尺伸出越短，振动得越________，频率越________，声音的音调越________。 （4）实验中小明还发现，当钢尺伸出桌面超过一定长度时，虽然用同样的力拨动，却听不到声音，这是因为钢尺振动的频率低于________Hz，发出的是________。 11．阅读短文，回答问题。 材料一：雪花落入水中也会发出声波，声波频率在50000Hz到之间，高于人们能听见的声波频率。但是，海里的鲸鱼就能听到雪花落水所产生的声响，并且这些声响令鲸鱼异常烦躁。 材料二：关于声音的速度，课本上是这样描述的：“15℃时空气中的传播速度是340m/s”。 材料三：科考船对某海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。具体方法是：在经过该海域水平面等间距的A、B、C、D、E五个位置时，向海底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为0.30s、0.16s、0.30s、0.14s、0.30s。根据时间，求出海底与海平面的距离，就可以绘出海底的大致形状。 （1）雪花落水发出的声波属于________（选填“超声波”或“次声波”）；站在鲸鱼的角度看雪花落水发出的声响________（选填“是”或“不是”）噪声； （2）声音的传播速度与________和________有关 （3）则该海域海底的大致形状如图中的________（选填字母）。 A． B． C． D． （4）已知超声波在海水中的传播速度约为1500m/s，求A点到海底的竖直距离。（写出计算过程） 12．阅读下面短文，回答问题。 超声波指纹识别技术 传统指纹识别技术（TouchID）已成为智能手机的标配。随着黑科技超声波指纹识别技术（SenseID）的出现，屏下指纹的全面屏手机（如图所示）变得越来越普及，与传统指纹识别技术不同，超声波指纹识别技术是通过发射超声波扫描紧贴屏幕的指纹，并根据接收到的反射超声波分析得出指纹的信息，进行比对解锁，超声波是频率超过人类听觉上限的声波，具有穿透力强的特点，能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石和塑料等物质。此外，超声波扫描能够不受手指上可能存在的污物影响，例如汗水、护手霜或凝露等，从而提供一种更稳定、更精确的认证方法。 （1）超声波是指频率高于_____Hz的声波，超声波识别技术_____（填“能”或“不能”）在真空状态下使用。 （2）SenseID系统能置于手机内部，可以让超声波透过屏幕进行指纹识别，是因为超声波具有_____的特点。 （3）以下超声波的应用中用到的原理与超声波指纹识别的原理不同的是（　　）（填字母） A．倒车雷达 B．渔船声呐系统 C．超声碎石 13．阅读短文，回答问题。 聆听水底世界 我们生活在一个有声有色的世界里，不但我们会说话，很多动物也会说话。百灵鸟会唱歌、鹦鹉会学人说话……但你听过鱼儿或海豚“说话”吗？ 水中的鱼类虽然没有声带，但它们却有独特的发声方法。绝大多数的鱼类发声是由于音肌（或称发声肌）穿过鱼鳔内部或覆盖在鳔的表面，通过音肌的快速收缩带动鳔振动而发声，如图1所示。根据音肌的收缩频率、强度不同，最终发出的声音也具备不同特征。此外不同鱼类的鱼鳔形状不同，对应音肌在鱼鳔上的位置也不同，因而能产生的声音特征更是多种多样。许多鱼类还会“咬牙切齿”，发声警告势欲入侵的其他鱼类远离自己的领地，这些鱼类是通过摩擦两块硬骨骼（通常是鳍骨、下颚或牙齿）而产生声音。如鱼类进食时，颌部位的牙齿相互摩擦发声；在鱼类受到惊吓时，身体部位摩擦发声以自卫。海豚也没有声带，它可以依靠空气通过鼻腔通道来发出声音。海豚能够发出20Hz到150kHz范围内的声音，这种高频率声音使得海豚的通信更加高效和迅速。研究表明海豚具有回声定位的能力，海豚头部具有瓣膜和气囊系统，通过这类系统将声波放射出去，当超声信号遇到目标时，形成反射信号，再由耳或头部的其他器官接收，构成完善的声呐系统，如图2所示。海豚声呐的灵敏度很高，抗干扰能力惊人。研究鱼类和海豚的发声有着重要意义，人们可以根据鱼儿的“话”检测水质、确定鱼群的时空分布以及产卵量，为海上渔业生产提供重要的信息。人们就利用海豚“说话”的原理发明了声呐。声呐可用于鱼群探测、海洋石油勘探和海底地质地貌的勘测等。 （1）海豚声呐具有的优点是什么？ （2）请写出文中介绍的鱼类两种发声的方法。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 人耳听不见的声音 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 可听声、超声波、次声波、频率 明确人耳听觉范围，区分超声、次声，了解超声应用与次声危害 学习重点： 1. 知道人耳听觉范围，精准记忆20Hz-20000Hz。 2. 了解超声特性与应用：方向性好（声呐）、穿透强（B超）； 3. 了解次声来源与危害：自然与人为活动产生，危害人体与建筑。 学习难点： 区分听不到声音的原因，理解超声应用原理与次声传播特点，纠正超声次声不属于声音的错误认知。 情｜境｜启｜思 同学们，不知道大家在生活里有没有过这样的体验：安静的房间里，你总觉得耳边有若有若无的嗡嗡声，身边的朋友却什么都听不到；夏夜郊外的蝙蝠在漆黑的树林里自由穿梭，不用眼睛也能精准捕捉蚊虫，从来不会撞到树干或者岩石；医院里医生用一种“探头”放在我们的皮肤上，就能看清肚子里胎儿的模样，这些看起来完全不相关的现象背后，其实藏着同一个物理秘密——人耳听不见的声音。 概｜念｜构｜建 1. 人耳能感知的声波频率范围为20Hz~20000Hz，这个范围内的声音叫可听声，频率低于20Hz或高于20000Hz的声音都是人耳听不见的声音。 2. 次声波也叫亚声波，指频率低于20Hz、超出人类听觉下限的声波。它波长很长，衍射能力强，可以绕过大型障碍物传播，部分低频次声波能绕地球传播2~3周，衰减很慢。自然界中，火山爆发、地震、海啸等大型地质或气象活动都会产生次声波；人类活动中，核爆炸、火箭发射等会产生次声波。次声波的特点有：传播距离远，其次穿透能力强。应用方面，一是可以预报自然灾害，灾害发生前会提前产生次声波，监测后可以提前预警减少损失；二是可以用于探测。 3. 超声波指频率高于20000Hz、超出人类听觉上限的声波。它波长很短，方向性强，近似沿直线传播，容易发生反射和折射，这是它能用于探测成像的基础。超声波的特点是：一是方向性好；二是穿透能力强；能量集中；反射折射特性明显。主要应用有：B超；超声波无损检测；超声波清洗；超声波焊接；超声波测距；声呐；超声波加湿器等。 深｜研｜精｜炼 知识点01 可听声与不可听声 1. 可听声指能够被人类听觉系统感知的声波，核心判定依据是声波的频率范围。目前声学领域公认的人类正常听力可听频率范围为20Hz~20000Hz（20kHz），只有频率落在这个区间内，同时声强达到人类听觉阈值的声波，才能被人耳感知为可听声。 不可听声则是指频率超出人类正常听觉可感知范围，或是频率符合范围但声强远低于听觉阈值、无法被人耳识别的声波，通常按照频率区间分为两类：频率低于20Hz的次声波，和频率高于20kHz的超声波。 2. 频率范围与个体差异 标准可听频率范围的上下限是统计值：多数健康年轻人能够感知的最高频率可以达到20kHz，部分听力敏感的个体甚至可以感知到略高于20kHz的声波；但随着年龄增长，人耳耳蜗内的毛细胞会逐渐老化受损，对高频声波的感知能力会持续下降，通常50岁以上人群的可听最高频率会下降到16kHz以下，60岁以上人群可能仅能感知不超过10~12kHz的声波。因此日常生活中，很多老年人无法听到年轻人能轻松感知的高频声音，这属于正常的生理退行性变化。 3. 声强阈值要求 除频率外，可听声还需要满足声强要求：即使频率落在20Hz~20kHz范围内，如果声波的振幅过低、声强小于人耳的听阈，也无法被人感知。人耳对不同频率可听声的敏感程度不同，最敏感的频率范围是1kHz~4kHz，这个区间内，声压达到20μPa就可以被感知；而对于低频的20Hz声波，需要声压达到接近100Pa才能被感知，远高于中频敏感区间的阈值。此外，如果声强超过人耳的痛阈（约120dB声压级），人耳感知到的会是疼痛而非清晰的声音，这种情况也不属于正常的可听声感知范畴，还会对听力造成永久性损伤。 4. 一些动物的听觉频率范围 动物 听觉频率范围 蝙蝠 1000Hz~120000Hz 海豚 150Hz~150000Hz 猫 60Hz~65000Hz 狗 15Hz~50000Hz 大象 1Hz~20000Hz 【例1】现代社会，宠物爱好者越来越多，但宠物伤人事故也时有发生。如图所示是一款超声驱狗器。实验结果显示：对着狗按开关，狗好像听到巨大的噪声而躲开，而旁边的人什么也没听见。关于“人什么也没听见”的分析正确的是（     ） A．超声驱狗器发出的声响度小，所以人什么也听不见 B．超声驱狗器发出的声波传播速度小 C．超声驱狗器发出声波的频率不在人耳能够感受的频率范围内 D．超声驱狗器发出的声波不是由物体振动产生的 【答案】C 【详解】A．人听不见的原因不是响度小，而是频率不在人耳的听觉范围，故A错误； B．声波在相同介质中的传播速度是相同的，和频率无关，故B错误； C．人耳的听觉范围是20~20000Hz，超声驱狗器发出的是超声波（频率高于20000Hz），超出了人耳的听觉范围，所以人听不到，故C正确； D．所有声波都是由物体振动产生的，超声波也是由物体振动产生的，故D错误。 故选C。 【常见误区】误区一：认为人耳听不见的声音不存在也对人没影响，实际上听不见的声音仍是携能机械波，高强度次声波和超声波都会伤害人体，长期低强度次声波暴露也会影响健康。 误区二：认为所有超声波人耳都听不见，实际上部分灵敏度高的年轻人可听到部分20000Hz到22000Hz的超声波，分类是行业标准划分，不依据个体听觉差异。 误区三：认为次声波都是有害的，实际上只有达到一定强度的次声波才会危害人体，自然界的低强度次声波没有影响，次声波还可以被合理利用造福人类。 【即练1】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。 【即练2】身体的不同部位可以发出各种声音，如唱歌、鼓掌、跑步、牙齿相叩等。某同学的歌声可以传得很远，是因为歌声的__________大；人们很难听到跑步时胳膊摆动发出的声音，这是因为该声音属于___________（选填“超声波”或“次声波”）。 【答案】 响度 次声波 【详解】声音的响度与传播距离相关，响度越大，声音传播的距离越远，因此歌声能传得很远是因为响度大。人耳能听到的声音频率范围为，跑步时胳膊摆动发出声音的频率低于，属于次声波，所以人们很难听到该声音。 知识点02 超声波 超声波的频率高于人类听觉上限，核心特征是波长极短、方向性好、能量集中，在介质中传播时会产生反射、折射等现象，频率越高，特性越明显： 频率范围：常用工业、医疗超声波的频率范围一般在20kHz~100MHz之间，部分特种应用会使用更高频率的超声波。 自然与人工来源：自然界中蝙蝠、海豚等动物可以主动发射超声波用于导航和捕猎，这也是动物生物声呐的典型代表；人工超声波主要通过超声换能器产生。 应用场景：超声波的应用非常广泛，医疗领域的B超超声检查、超声波理疗，工业领域的超声探伤、超声波清洗，日常生活中的超声波测距、超声波驱蚊（部分产品原理存争议）都用到了超声波特性。 对人体的影响：常规低强度诊断用超声波对人体无害，但是高强度聚焦超声波可以用于破坏病变组织，也会对正常组织产生热损伤，因此需要严格控制使用规范。 【例2】运用声呐系统可以探测海洋深度，在与海平面垂直的方向上，声呐向海底发射______（选填“次声波”、“超声波”）；声呐系统利用的是声音可以传递______选填（“信息”、“能量”）；如果声呐经20s接收到来自海底的回波信号，则该处的海深为______m（海水中声速是1500m/s）。 【答案】 超声波 信息 15000 【详解】[1][2]超声波方向性好，反射能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速等，适用于水下探测，所以声呐发出的是超声波，这些超声波碰到海底时会反射回来，根据回声到来的时间，可以确定海底的深度。 [3]声音传到海底所用的时间 该处的海深为 【易错点拨】不同动物的听觉频率范围差异，其实是长期进化适配生存需求的结果：蝙蝠、海豚这类依赖回声定位捕猎导航的动物，进化出了覆盖远超人类上限的高频听觉范围，能精准接收自身发射的超声波反射信号，在黑暗环境或浑浊水体中完成探测；狗的听觉上限远高于人类，能听到人类无法感知的高频哨声，因此可以被训练响应高频训犬哨；大象的听觉下限远低于人类，能感知到极低频率的次声波，相隔数公里的象群可以借助次声波完成信息传递；而我们人类的近亲——猫的听觉上限也比人类高出不少，能捕捉到小型啮齿类动物活动产生的高频声响，方便捕猎。。 【即练3】关于声的利用，下列说法正确的是（   ） A．倒车雷达是利用了次声波来识别障碍 B．通过超声波切割金属利用了声能传递能量 C．地震、海啸、火山喷发等自然灾害往往会伴随超声波的产生 D．超声波可以探测地球与月球之间的距离 【答案】B 【详解】A．倒车雷达通过发射超声波并接收其反射信号来测量障碍物距离，故A错误； B．超声波能传递能量，其高频率振动可产生局部高温，从而实现切割、焊接、破碎等操作，故B正确； C．地震、海啸、火山喷发等自然灾害通常伴随次声波的产生，次声波波长长、穿透力强，可传播数千公里，常被用于监测自然灾害，故C错误； D．声音传播需要介质，真空不能传声，地球与月球之间是真空，超声波无法传播，不能探测二者距离，故D错误。 故选B。 【即练4】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。 知识点03 次声波 次声波（频率低于20Hz） 次声波的频率低于人类听觉下限，核心特征是波长极长、传播距离远、穿透能力强：频率10Hz的次声波波长可以达到34米，能够轻易绕过大型障碍物，在大气中传播数千公里后能量衰减依然很小，甚至可以绕地球传播数圈。 自然来源：火山爆发、地震、海啸、风暴、陨石撞击、台风等大型自然灾害都会产生极强的次声波，因此次声波监测已经成为地震、海啸预警的重要辅助手段。 人工来源：核爆炸、火箭发射、大型机械运转、交通工具行驶也会产生次声波。 对人体的影响：一定强度的次声波会和人体内脏器官产生共振，引发头晕、恶心、心悸等不适症状，强度极高的次声波甚至会造成内脏损伤破裂，因此也催生出了次声波武器的研发方向；但日常生活中普通环境产生的次声强都极低，不会对人体健康造成危害。 应用场景：目前次声波主要应用于自然灾害预警、地质勘探、远距离核爆监测领域。 【例3】下列事例中，应用到次声波的是（　　） A．远距离监测核爆炸数据 B．蝙蝠利用声波导航 C．用声呐探测海洋深度 D．B超观察母体内的胎儿 【答案】A 【详解】A．核爆炸会产生次声波，远距离监测核爆炸数据利用了次声波传递信息，故A正确； B．蝙蝠飞行时会发出超声波，蝙蝠利用声波导航，利用了超声波传递信息，故B错误； C．声呐是利用超声波来工作的，用声呐探测海洋深度，利用了超声波传递信息，故C错误； D．B超是利用超声波来工作的，B超观察母体内的胎儿，利用了超声波传递信息，故D错误。 故选A。 【易错点拨】次声波虽然频率低于人耳的听觉下限，无法被人感知，但它仍是由物体振动产生的机械波，传播同样需要介质，真空不能传播次声波，不要误记为“次声波可以在真空中传播”。此外不要混淆超声波和次声波的常见应用：超声波多用于近距离精准探测、清洁、医疗诊断，而次声波多用于远距离灾害监测、核爆监测，二者的应用场景不要记混。 【即练5】次声波虽然无法被人耳直接感知，但因其传播距离远、穿透力强，能为人类提供应用价值。下列关于声音的事例中，应用了次声波的是（　　） A．B超查看胎儿的发育情况 B．金属探伤仪检测金属零件有无裂纹 C．用声音清洗手表 D．通过声音预报海啸 【答案】D 【详解】A．B超查看胎儿的发育情况，利用的是超声波，因为超声波能够成像，可清晰显示胎儿的情况，故A不符合题意； B．金属探伤仪检测金属零件有无裂纹，运用的是超声波，超声波可以穿透金属等材料，根据反射情况判断内部是否有裂纹，故B不符合题意； C．用声音清洗手表，是利用超声波的能量，使污垢脱离手表，属于超声波的应用，故C不符合题意； D．海啸、地震等自然灾害发生时会产生次声波，通过监测次声波可以预报海啸，故D符合题意。 故选D。 【即练6】悦耳动听的钢琴声是在空气中以__________相间的形式向四周传播形成声波，越远声音的__________越小（填写声音的特征）。钢琴中，中音C调“1（do）”的频率是262赫兹，D调“1（do）”的频率是294赫兹，由此可知C调“1”比D调“1”的音调__________。当声音的频率大于__________赫兹称为超声波，此时人耳就听不到了。 【答案】 疏密 响度 低 20000 【详解】声音在空气中以疏密相间的形式传播形成声波； 响度和到声源的距离有关，距离声源越远，声音越分散，响度越小； C调“1”的频率低于D调“1”的频率，因此C调“1”比D调“1”的音调低； 人耳的听觉范围是，频率大于20000Hz的声称为超声波，人耳无法听到。 【易错点拨】人耳的听觉范围20~20000Hz是定义性的通用标准，并不代表所有个体都严格符合这个范围，部分人听觉上限会略高于20000Hz，也有部分存在听力损伤的人听觉范围会小于这个区间，判断超声波、次声波只需要看频率是否满足标准，不需要受个体听觉差异影响。此外不要误认为只有人类能产生或感知可听声，不同动物的可听声范围不同，对它们而言，自身听觉范围内的声音就是它们的“可听声”，超出范围的才是对应不可听声，不要直接套用人类的频率范围去划分其他动物的可听声与不可听声。 1．蝙蝠在夜间利用回声定位来寻找猎物，下列声的利用与其不同的是（　　） A．用声呐探知海洋深度 B．用倒车雷达辅助停车 C．医生给病人做B超检查 D．用超声波清洗眼镜 【答案】D 【详解】用声呐探知海洋深度、用倒车雷达辅助停车、医生给病人做B超检查，均是利用声音能够传递信息；用超声波清洗眼镜，利用的是声音能够传递能量，D选项与其他不同，故D符合题意。 2．歌唱《我和我的祖国》表达了对伟大祖国的热爱和依恋。唱歌过程涉及到的物理知识说法正确的是（　　） A．歌声是由声带振动产生的 B．歌词上方的数字表示的是响度 C．“闻其声便知其人”是根据声音的音调来判断的 D．声波可以传递信息，不可以传递能量 【答案】A 【详解】A．声音是由物体振动产生的，人唱歌的歌声是由声带振动产生的，故A正确； B．歌词上方的简谱数字表示的是音调，不同数字对应振动频率不同，音调不同，故B错误； C．不同人的发声结构不同，音色不同，“闻其声便知其人”是根据声音的音色判断的，故C错误； D．声波既可以传递信息，也可以传递能量，故D错误。 故选A。 3．关于下列四个情景的说法错误的是（　　） A．听到婉转的古筝声，说明声音是由物体的振动产生的 B．能听到桌子另一端的敲击声，说明固体能传声 C．超声波清洗机正在清洗眼镜架，说明超声波含有能量 D．摩托车的消声器是在声源处减弱噪声 【答案】A 【详解】A．听到婉转的古筝声，说明空气可以传声，不能说明声音是由物体的振动产生的，故A错误，符合题意； B．耳朵贴在桌面上，能听到桌子另一端的敲击声，此时敲击声是通过桌子传到耳朵里，说明固体能传声，故B正确，不符合题意； C．超声波清洗机利用超声波的能量来清洗物体，故C正确，不符合题意； D．摩托车的消声器是阻止噪声产生，属于在声源处减弱噪声，故D正确，不符合题意。 故选A。 4．有一款电子噪声监测器，此时噪声分贝数为114.0，“114.0”这个数字表示的是当时环境声音的________（选填“音调”、“响度”或“音色”）。地震常常给人民群众造成重大损失，因为地震产生的声波属于_______（选填“次声波”或“超声波”），所以地震前人们并不能感知到；倒塌房屋中的一些被困人员，通过敲击物体使其发出声音及时获救，这是利用声波能传递_______。 【答案】 响度 次声波 信息 【详解】[1]噪声监测器测量的是声音的强弱（大小），分贝是响度的单位，因此这个数字表示环境声音的响度。 [2]地震产生的声波频率低于20Hz，属于次声波，不在人耳的听觉范围（20Hz~20000Hz）内，因此人们无法提前感知。 [3]被困人员通过敲击发出声音，向外界传递自己存在的信息，说明声波可以传递信息。 5．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 6．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。 7．如图所示为某品牌加湿器，其内雾化片以的频率在振动，使得加湿器中的水被抛离水面，产生直径为1～6μm的水雾液滴飘散出来，达到给空气加湿的目的。那么，雾化片产生的声音是________（选填“超”或“次”）声。 【答案】超 【详解】【小题1】雾化片以的频率在振动，是高于20000Hz的声波，高于20000Hz的声波属于超声波，所以雾化片产生的声音是超声。 8．如图所示，生活中人们利用_______波清洗眼镜，这是利用声能够传递_______的原理，使污垢从镜片上脱落。 【答案】超声 能量 【详解】超声波清洗眼镜时，高频振动的声波会带动液体振动，将能量传递给镜片上的污垢，使污垢脱离镜片，这一过程利用了声能够传递能量的原理。 9．2024年4月10日，“雪龙号”圆满完成中国第40次南极科考任务。“雪龙号”在科考活动中经过某海洋区域时，利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波，从发射到接收到回声所用的时间为6s，若声音在海水中的传播速度为，则该处海洋的深度为___________m；这种方法是利用了声波传递___________。 【答案】 4500/ 信息 【详解】[1]已知从海面竖直向海底发射超声波，从发射到接收到回声所用的时间 则超声波从海面到海底所用的时间 声音在海水中的传播速度 海洋深度 [2]利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波来探测海洋深度，这种方法是利用了声波传递信息。因为通过接收到的回声，我们能获取到海洋深度等相关信息。 10．探究声音的特性小明用一把钢尺做了如下实验，如图所示： （1）将钢尺一端紧压在桌边，另一端伸出桌面，用手拨动钢尺，钢尺会发出声音，这说明声音是由物体________产生的。 （2）保持钢尺伸出桌面的长度不变，用不同的力拨动钢尺，比较声音的________不同。用力越大，钢尺振动的________越大，声音的________越大。 （3）改变钢尺伸出桌面的长度，用相同的力拨动钢尺，比较声音的________不同。钢尺伸出越短，振动得越________，频率越________，声音的音调越________。 （4）实验中小明还发现，当钢尺伸出桌面超过一定长度时，虽然用同样的力拨动，却听不到声音，这是因为钢尺振动的频率低于________Hz，发出的是________。 【答案】（1）振动 （2） 响度 幅度 响度 （3） 音调 快 高 高 （4） 20 次声波 【详解】（1）声音是由物体振动产生的，用手拨动钢尺，钢尺会发出声音，说明声音是由物体振动产生的。 （2）保持钢尺伸出桌面的长度不变，用不同的力拨动钢尺，会看到用力越大，钢尺上下振动的幅度越大，声音响度越大，这说明响度与振幅有关，是比较声音的响度不同。 （3）改变钢尺伸出桌面的长度，用相同的力拨动钢尺，钢尺伸出越短，振动得越快，振动频率越高，声音的音调越高，这说明音调与频率有关，是比较声音的音调不同。 （4）人耳可以听到的声音的频率在20~20000Hz，当钢尺伸出桌面超过一定长度时虽然用同样大小的力拨动钢尺，却听不到声音，只看到钢尺振动得很慢，发出的是次声波，频率低于20Hz，所以听不到声音。 11．阅读短文，回答问题。 材料一：雪花落入水中也会发出声波，声波频率在50000Hz到之间，高于人们能听见的声波频率。但是，海里的鲸鱼就能听到雪花落水所产生的声响，并且这些声响令鲸鱼异常烦躁。 材料二：关于声音的速度，课本上是这样描述的：“15℃时空气中的传播速度是340m/s”。 材料三：科考船对某海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。具体方法是：在经过该海域水平面等间距的A、B、C、D、E五个位置时，向海底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为0.30s、0.16s、0.30s、0.14s、0.30s。根据时间，求出海底与海平面的距离，就可以绘出海底的大致形状。 （1）雪花落水发出的声波属于________（选填“超声波”或“次声波”）；站在鲸鱼的角度看雪花落水发出的声响________（选填“是”或“不是”）噪声； （2）声音的传播速度与________和________有关 （3）则该海域海底的大致形状如图中的________（选填字母）。 A． B． C． D． （4）已知超声波在海水中的传播速度约为1500m/s，求A点到海底的竖直距离。（写出计算过程） 【答案】（1） 超声波 是 （2） 介质的种类 介质的温度 （3）A （4） 【详解】（1）[1]雪花落入水中的声波频率在50000Hz到之间，大于20000Hz，因此雪花落水发出的声波属于超声波。 [2]雪花落水所产生的声响令鲸鱼异常烦躁，说明这种声音对鲸鱼来说属于噪声。 （2）从描述可知，声音传播的速度与介质的温度和介质的种类有关。 （3）由可知，声速一定的情况下，时间越长，该位置海水越深，所以根据回收信号的时间知道，A、C、E三个位置深度相同，且比B、D两个位置深，B位置比D深，D位置海水最浅，故A正确，BCD错误。 故选A。 （4）超声波发出到海底的时间为回收信号时间的一半，即 故A点到海底的竖直距离为 12．阅读下面短文，回答问题。 超声波指纹识别技术 传统指纹识别技术（TouchID）已成为智能手机的标配。随着黑科技超声波指纹识别技术（SenseID）的出现，屏下指纹的全面屏手机（如图所示）变得越来越普及，与传统指纹识别技术不同，超声波指纹识别技术是通过发射超声波扫描紧贴屏幕的指纹，并根据接收到的反射超声波分析得出指纹的信息，进行比对解锁，超声波是频率超过人类听觉上限的声波，具有穿透力强的特点，能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石和塑料等物质。此外，超声波扫描能够不受手指上可能存在的污物影响，例如汗水、护手霜或凝露等，从而提供一种更稳定、更精确的认证方法。 （1）超声波是指频率高于_____Hz的声波，超声波识别技术_____（填“能”或“不能”）在真空状态下使用。 （2）SenseID系统能置于手机内部，可以让超声波透过屏幕进行指纹识别，是因为超声波具有_____的特点。 （3）以下超声波的应用中用到的原理与超声波指纹识别的原理不同的是（　　）（填字母） A．倒车雷达 B．渔船声呐系统 C．超声碎石 【答案】（1） 20000 不能 （2）穿透力强 （3）C 【详解】（1）[1][2]频率高于20000Hz的声波称为超声波，超声波属于声波，其传播需要介质，故该技术不能在真空状态使用。 （2）阅读短文可知，超声波具有穿透力强的特点，能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石和塑料等物质。故可以让超声波透过屏幕进行指纹识别。 （3）超声波指纹识别的原理是利用超声波的反射（回声）来获取信息。倒车雷达和渔船声呐系统都是利用回声获取信息；超声波击碎结石是利用超声波的高能量将结石震碎，是利用声音传递能量。故AB不符合题意,C符合题意。 故选C。 13．阅读短文，回答问题。 聆听水底世界 我们生活在一个有声有色的世界里，不但我们会说话，很多动物也会说话。百灵鸟会唱歌、鹦鹉会学人说话……但你听过鱼儿或海豚“说话”吗？ 水中的鱼类虽然没有声带，但它们却有独特的发声方法。绝大多数的鱼类发声是由于音肌（或称发声肌）穿过鱼鳔内部或覆盖在鳔的表面，通过音肌的快速收缩带动鳔振动而发声，如图1所示。根据音肌的收缩频率、强度不同，最终发出的声音也具备不同特征。此外不同鱼类的鱼鳔形状不同，对应音肌在鱼鳔上的位置也不同，因而能产生的声音特征更是多种多样。许多鱼类还会“咬牙切齿”，发声警告势欲入侵的其他鱼类远离自己的领地，这些鱼类是通过摩擦两块硬骨骼（通常是鳍骨、下颚或牙齿）而产生声音。如鱼类进食时，颌部位的牙齿相互摩擦发声；在鱼类受到惊吓时，身体部位摩擦发声以自卫。海豚也没有声带，它可以依靠空气通过鼻腔通道来发出声音。海豚能够发出20Hz到150kHz范围内的声音，这种高频率声音使得海豚的通信更加高效和迅速。研究表明海豚具有回声定位的能力，海豚头部具有瓣膜和气囊系统，通过这类系统将声波放射出去，当超声信号遇到目标时，形成反射信号，再由耳或头部的其他器官接收，构成完善的声呐系统，如图2所示。海豚声呐的灵敏度很高，抗干扰能力惊人。研究鱼类和海豚的发声有着重要意义，人们可以根据鱼儿的“话”检测水质、确定鱼群的时空分布以及产卵量，为海上渔业生产提供重要的信息。人们就利用海豚“说话”的原理发明了声呐。声呐可用于鱼群探测、海洋石油勘探和海底地质地貌的勘测等。 （1）海豚声呐具有的优点是什么？ （2）请写出文中介绍的鱼类两种发声的方法。 【答案】（1）灵敏度很高，抗干扰能力强 （2）通过音肌的快速收缩带动鳔振动而发声；通过摩擦两块硬骨骼（通常是鳍骨、下颚或牙齿）而产生声音 【详解】（1）根据文中内容“海豚声呐的灵敏度很高，抗干扰能力惊人”，可知海豚声呐的优点是灵敏度很高，抗干扰能力惊人。 （2）文中明确介绍了鱼类的两种发声方法，第一种是绝大多数鱼类通过音肌的快速收缩带动鳔振动发声；第二种是部分鱼类通过摩擦两块硬骨骼（通常是鳍骨、下颚或牙齿）产生声音，与答案对应。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $