3.4 声波的应用（举一反三·讲义）物理新教材北师大版八年级上册

本初中物理讲义聚焦“声波的应用”核心知识点，系统梳理超声波传递信息（声呐、倒车雷达）与能量（碎石）、次声波（自然灾害监测、大象交流）及语音识别技术，通过情境导入、知识归纳（含例题）、课后作业构建学习支架，衔接声波特性与实际应用脉络。 该资料以蝙蝠夜间活动、大象交流等情境导入引发探究，培养科学探究精神，知识归纳结合声呐测深、碎石机等实例助学生形成物理观念，例题与变式题强化科学思维，课后作业分层设计辅助查漏补缺，课中提升教学效率，课后助力学生巩固应用。

3.4 声波的应用 【新教材北师大版】 【知识框架+知识精讲+课后作业】 模块一 知识框架 模块二 知识精讲 情境导入 蝙蝠在夜间出来活动、觅食，但它们不会碰到墙壁、树枝，并且能准确定位，它们的“绝技”是什么？大象之间进行交流的“声音”，人类怎么听不到呢？ 知识归纳 【知识点1 超声波的应用】 1．超声波可以传递信息，如在船上用声呐向海中发射一束 超声波 ，依靠 回波 可以探测出海洋的深度，以及鱼群、礁石的方位等信息。汽车的倒车雷达也应用了这个原理。 2．超声波不但能够传递信息，而且还可以传递 能量 。例如医生可以利用 超声波 击碎患者体内的结石。 【例1】声呐是利用发出的超声波回声定位实现海底测绘的。下列说法正确的是（ ） A．声呐中一定有振动发声装置 B．声呐发出的超声波不需要介质 C．声呐发出的超声波人耳能直接听到 D．声呐发出的超声波在真空中可以传播 【答案】A 【详解】A．发声的物体都在振动，声呐中一定有振动发声装置，A正确； B．声呐发出的超声波需要介质，B错误； C．人耳的可听声为20Hz～20000Hz，声呐发出的超声波人耳不能直接听到，C错误； D．声呐发出的超声波在真空中不可以传播，D错误。 故选：A。 【变式1】超声波驱鸟器不会影响人类的生活，原因是超声波（ ） A．频率高于人耳听觉范围 B．频率低于人耳听觉范围 C．不能在空气中传播 D．速度太快，人耳捕捉不到 【答案】A 【详解】A．人耳的听觉范围是20Hz～20000Hz，超声波的定义就是频率高于20000Hz的声波，超出了人耳的听觉范围，所以人类听不到，不会影响生活，A符合题意； B．频率低于人耳听觉范围的是次声波，不是超声波，B不符合题意； C．超声波是一种声波，声波的传播需要介质，空气就是一种介质，所以超声波可以在空气中传播，C不符合题意； D．超声波在空气中的传播速度约为340m/s，和普通声波一样，人耳捕捉不到是因为频率太高，不是速度太快，D不符合题意。 故选：A。 【知识点2 次声波的应用】 1．发生地震、火山爆发、台风、海啸等自然灾害时，都伴有 次声 波产生。大象之间的交流靠 次声 波，声学仪器接收到次声波信息可以确定方位和强度。 2．次声波的传播速度 大于 风暴传播的速度，因此，人们利用仪器监测风暴发出的 次声波 ，可在风暴到来之前发出警报。 【例2】我国某型舰艇装备的声波武器，能发出频率为7Hz的声波穿透较厚的钢筋混凝土，给人造成伤害，这种声波是（ ） A．超声波 B．次声波 C．激光波 D．电磁波 【答案】B 【详解】人耳能够听到的声音频率范围是20Hz～20000Hz，频率低于20Hz的称为次声波，频率高于20000Hz的称为超声波。 题中声波的频率为7Hz，小于20Hz，属于次声波，故ACD错误； B正确。 【变式2】地震是地球上经常发生的一种自然现象。地震时会发出地震波，某些动物能感觉到地震波出现异常行为进行预警，而人耳却听不见。这是因为地震波发出的声波（ ） A．只能在大地中传播 B．振动频率低于20Hz C．不具有能量 D．传播速度太快 【答案】B 【详解】人耳能够感知的声音频率范围是20Hz到20000Hz之间，超出这个范围的声音无法被人耳听到。地震时产生的声波属于次声波，其频率低于20Hz，因此不在人耳的听觉范围内，所以人听不到，但有些动物可以感知到。 A．地震波可以在固体、液体和气体中传播，并非只能在大地中，A错误； B．地震时产生的声波属于次声波，其频率低于20Hz，B正确； C．所有声波都具有能量，地震波也不例外，C错误； D．地震波的速度并不快，比如纵波速度约每秒几公里，不是听不见的原因，D错误。 故选：B。 【知识点3 语音识别】 1．语音识别技术就是让机器把语音信号转变为相应的 文本 或 命令 的技术。 2．语音识别技术研究和应用的重要发展趋势是：让人在任何地方、任何时间，都能通过 语音交互 的方式，更加方便地享受到更多的 社会信息资源 和现代化服务。 【例3】中国汽车正将AI（人工智能）功能接入车载语音助手，以提供更智能化的服务，实现“人与车”全场景自然交互。下列说法正确的是（ ） A．人们能分辨出车载音乐中不同乐器的声音，依据是声音的响度 B．AI语音助手能根据用户语音指令完成指定操作，说明声音可以传递信息 C．声纹识别功能识别车主的声音，主要利用了声音的音调特征 D．AI语音助手不会发出噪声 【答案】B 【详解】 A．音色是发声体的声音品质，由发声体本身的特征决定，分辨不同乐器的声音，依据的是声音的音色，不同乐器的发声结构不同，音色也不同，和响度无关，A错误； B．语音指令传递的是信息，说明声音可以传递信息，B正确； C．声纹识别主要利用的是声音的音色，不同人的音色具有独特性，和音调无关，C错误； D．凡是影响人们正常学习，工作和休息的，或在某些场合“不需要的声音”，都统称为噪声，所以AI语音助手发出的语音也可能是噪声，D错误。 故选：B。 【变式3】如图所示，新能源汽车领域广泛利用AI（人工智能）语音助手实现“人车”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的频率低于20Hz B．减小声音的音量实质是降低声音的音调 C．切换不同性别声音模式实质是改变声音的响度 D．语音助手对指令作出回应，说明声音可以传递信息 【答案】D 【详解】 A．语音助手发出的声音属于人耳可听见的声波，频率在20Hz～20000Hz之间，A错误； B．减小声音的音量，是降低声音的响度，而不是音调，B错误； C．切换不同性别声音模式，是改变声音的音调（男声音调低，女声音调高），而不是响度，C错误； D．语音助手对指令作出回应，说明声音可以传递信息，D正确。 故选：D。 模块三 课后作业 1．如图所示是蝙蝠利用超声波定位昆虫位置的情景，下列仪器中模仿蝙蝠对超声波利用的是（　　） A．雾化器 B．清洗仪 C．碎石机 D．倒车雷达 【答案】D 【详解】蝙蝠利用超声波定位昆虫位置，是利用超声波可以传递信息。 ABC．雾化器、清洗仪、碎石机是利用超声波来传递能量，ABC不符合题意； D．倒车雷达是利用超声波的回声定位来传递信息，D符合题意。 故选：D。 2．次声波广泛存在于我们周围。下列事例中应用次声波的是（ ） A．医疗成像诊断 B．用声呐探测鱼群 C．监测特定声波预报地震 D．清洗机 【答案】C 【详解】 A．医疗成像诊断用的是超声波，比如B超，利用超声波的穿透性和反射特性来成像，A错误。 B．声呐同样使用超声波，超声波方向性好、反射能力强，适合在水中探测目标，次声波波长太长，不适合精准定位，B错误。 C．地震发生前会产生次声波，次声波传播距离远、穿透能力强，能提前被监测到，所以可以用来预报地震，这是次声波的典型应用，C正确。 D．清洗机利用的是超声波的空化效应，超声波在液体中产生微小气泡，气泡破裂产生的冲击力能清洁物品，D错误。 故选：C。 3．如图，某款变频超声波驱蚊器能够发出在22000Hz～55000Hz的声波，干扰蚊子的感觉和行为，达到驱蚊效果。关于驱蚊器发声的分析，下列说法正确的是（ ） A．该驱蚊器调至频率最高挡时，声音振幅会增大 B．驱蚊器发出的声波是次声波 C．驱蚊器发出的声音不能被人听到 D．该驱蚊器发声时，声音传播的距离越远，声速越小 【答案】C 【详解】 A．该驱蚊器调至频率最高挡时，改变的是声音的频率，不是使声音的振幅增大，故A错误； B．人耳能听到的声音频率范围是20Hz﹣20000Hz，驱蚊器能够发出在22000Hz～55000Hz的声波属于超声波，故B错误； C．超出人耳的听觉频率范围，所以人听不到，故C正确； D．声音的传播速度（声速）由介质的种类和温度决定，在同种均匀介质中，声速是恒定的，与传播的距离无关。声音在传播过程中，响度会随着距离的增大而减小，但声速不变，故D错误。 故选：C。 4．在飞机失事搜寻过程中，搜救舰船在定位和测量海深时都要用到超声测位仪（如图），它是利用声音可以在 中传播来工作的。超声波的频率范围是 Hz。 【答案】液体；大于20000 【详解】声波的传播需要介质，声音可以在固体、液体、气体中传播。“超声测位仪”是利用声音可以在液体中传播来工作的。 频率高于人的听觉上限（约为20000Hz）的声波，称为超声波。 5．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】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，这是利用超声波的方向性好，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能量的特点。 6．搭载了鸿蒙5操作系统的华为手机，凭借语音大模型，利用AI技术解决了听障人士五音不全的问题，通过修复发声的 （选填“音调”、“响度”或“音色”），使对方更易听清说话人的意思，这利用了声音能传递 。 【答案】音调；信息 【详解】利用AI技术解决了听障人士五音不全的问题，即补全缺少的音调，通过修复发声的音调，使对方更易听清说话人的意思，这利用了声音能传递信息。 7．如图所示，我国“雪龙”号科考船用声呐向海底垂直发射 （选填“超声波”或“次声波”）测深度，经1.6s收到回波（海水中声速1500m/s），海水深度为 m；该方法不能测地月距离，是因为 。 【答案】超声波；1200；真空不能传声 【详解】（1）超声波的方向性好，遇物体能反射的特点，科考船用声呐向海底垂直发射超声波； （2）海水深度为： （3）该方法不能测地月距离，因为声音的传播需要介质，真空不能传声。 8．地震来临时会产生 （选填“超”或“次”）声波。利用地震来临时产生的纵波和横波的传播速度不同来监测震源的位置。某次地震时震源产生的纵波和横波传播的距离s随时间t变化的图像，如图所示，两种波传播速度较快的是 ；若这两种波到达地震监测站的时间间隔为8s，则震源距离监测站 km。 【答案】次；纵波；60 【详解】（1）地震来临时会产生次声波； （2）由图可知，横波25s内运动的路程是75km，纵波15s时间内传播的路程为75km，则横波的传播速度为； 纵波的传播速度为；比较可知，两种波中传播速度较快的是纵波。 （3）设震源到该监测站的距离为s，这两种波到达监测站的时间间隔为8s，由题意可得 ，代入数据得，解得：s＝60km。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4 声波的应用 【新教材北师大版】 【知识框架+知识精讲+课后作业】 模块一 知识框架 模块二 知识精讲 情境导入 蝙蝠在夜间出来活动、觅食，但它们不会碰到墙壁、树枝，并且能准确定位，它们的“绝技”是什么？大象之间进行交流的“声音”，人类怎么听不到呢？ 知识归纳 【知识点1 超声波的应用】 1．超声波可以传递信息，如在船上用声呐向海中发射一束 ，依靠 可以探测出海洋的深度，以及鱼群、礁石的方位等信息。汽车的倒车雷达也应用了这个原理。 2．超声波不但能够传递信息，而且还可以传递 。例如医生可以利用 击碎患者体内的结石。 【例1】声呐是利用发出的超声波回声定位实现海底测绘的。下列说法正确的是（ ） A．声呐中一定有振动发声装置 B．声呐发出的超声波不需要介质 C．声呐发出的超声波人耳能直接听到 D．声呐发出的超声波在真空中可以传播 【变式1】超声波驱鸟器不会影响人类的生活，原因是超声波（ ） A．频率高于人耳听觉范围 B．频率低于人耳听觉范围 C．不能在空气中传播 D．速度太快，人耳捕捉不到 【知识点2 次声波的应用】 1．发生地震、火山爆发、台风、海啸等自然灾害时，都伴有 波产生。大象之间的交流靠 波，声学仪器接收到次声波信息可以确定方位和强度。 2．次声波的传播速度 风暴传播的速度，因此，人们利用仪器监测风暴发出的 ，可在风暴到来之前发出警报。 【例2】我国某型舰艇装备的声波武器，能发出频率为7Hz的声波穿透较厚的钢筋混凝土，给人造成伤害，这种声波是（ ） A．超声波 B．次声波 C．激光波 D．电磁波 【变式2】地震是地球上经常发生的一种自然现象。地震时会发出地震波，某些动物能感觉到地震波出现异常行为进行预警，而人耳却听不见。这是因为地震波发出的声波（ ） A．只能在大地中传播 B．振动频率低于20Hz C．不具有能量 D．传播速度太快 【知识点3 语音识别】 1．语音识别技术就是让机器把语音信号转变为相应的 或 的技术。 2．语音识别技术研究和应用的重要发展趋势是：让人在任何地方、任何时间，都能通过 的方式，更加方便地享受到更多的 和现代化服务。 【例3】中国汽车正将AI（人工智能）功能接入车载语音助手，以提供更智能化的服务，实现“人与车”全场景自然交互。下列说法正确的是（ ） A．人们能分辨出车载音乐中不同乐器的声音，依据是声音的响度 B．AI语音助手能根据用户语音指令完成指定操作，说明声音可以传递信息 C．声纹识别功能识别车主的声音，主要利用了声音的音调特征 D．AI语音助手不会发出噪声 【变式3】如图所示，新能源汽车领域广泛利用AI（人工智能）语音助手实现“人车”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的频率低于20Hz B．减小声音的音量实质是降低声音的音调 C．切换不同性别声音模式实质是改变声音的响度 D．语音助手对指令作出回应，说明声音可以传递信息 模块三 课后作业 1．如图所示是蝙蝠利用超声波定位昆虫位置的情景，下列仪器中模仿蝙蝠对超声波利用的是（　　） A．雾化器 B．清洗仪 C．碎石机 D．倒车雷达 2．次声波广泛存在于我们周围。下列事例中应用次声波的是（ ） A．医疗成像诊断 B．用声呐探测鱼群 C．监测特定声波预报地震 D．清洗机 3．如图，某款变频超声波驱蚊器能够发出在22000Hz～55000Hz的声波，干扰蚊子的感觉和行为，达到驱蚊效果。关于驱蚊器发声的分析，下列说法正确的是（ ） A．该驱蚊器调至频率最高挡时，声音振幅会增大 B．驱蚊器发出的声波是次声波 C．驱蚊器发出的声音不能被人听到 D．该驱蚊器发声时，声音传播的距离越远，声速越小 4．在飞机失事搜寻过程中，搜救舰船在定位和测量海深时都要用到超声测位仪（如图），它是利用声音可以在 中传播来工作的。超声波的频率范围是 Hz。 5．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。 6．搭载了鸿蒙5操作系统的华为手机，凭借语音大模型，利用AI技术解决了听障人士五音不全的问题，通过修复发声的 （选填“音调”、“响度”或“音色”），使对方更易听清说话人的意思，这利用了声音能传递 。 7．如图所示，我国“雪龙”号科考船用声呐向海底垂直发射 （选填“超声波”或“次声波”）测深度，经1.6s收到回波（海水中声速1500m/s），海水深度为 m；该方法不能测地月距离，是因为 。 8．地震来临时会产生 （选填“超”或“次”）声波。利用地震来临时产生的纵波和横波的传播速度不同来监测震源的位置。某次地震时震源产生的纵波和横波传播的距离s随时间t变化的图像，如图所示，两种波传播速度较快的是 ；若这两种波到达地震监测站的时间间隔为8s，则震源距离监测站 km。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $