2.3 声的利用 导学案 2026-2027学年人教版八年级上册物理

该初中物理导学案聚焦“声的利用”，核心知识点为声传递信息和能量，涵盖回声定位、B超、超声波清洗等应用。通过自主预习中的生活实例（如雷声预示天气、听诊器诊断病情）导入，衔接声的产生与传播前序知识，搭建学习支架。 资料特色显著，合作探究环节设计“扬声器对烛焰影响”等实验，用转换法培养科学探究能力。回声测距公式推导与应用训练科学思维，结合声呐、B超等科技案例增强科学态度与责任，分层习题助力物理观念落地，配套思维导图归纳知识体系。

2.3 声的利用（导学案） 【学习目标】 1. 通过实验和实例，了解声可以传递信息和能量，知道声的利用分为“声与信息”和“声与能量”两大类，并能熟练区分日常生活中声的利用属于哪一类别。能解释与声的利用相关的现象，了解回声定位、B超、超声波清洗等现代技术中的应用。 2. 通过演绎推理得出回声测距的公式，能用速度公式解释回声定位中距离与时间的关系，培养逻辑思维和问题解决能力。 3. 在探究声与能量关系的实验中，正确使用转换法设计实验、收集证据，并对实验过程中的问题进行评估和反思，最终得出科学结论，培养科学探究能力。 4. 通过了解声呐、B超、超声波清洗、体外碎石等科学技术成就，体会科学、技术与社会的联系，增强民族自豪感和社会责任感，激发对科学的热爱，树立科技强国的远大理想，增强实现中华民族伟大复兴的使命担当。 【学习重点】 理解声音可以传递信息和能量，知道声的利用在现代技术中的典型应用。 【学习难点】 将声的利用知识应用于解决实际问题，区分声传递信息与传递能量的不同场景。 【自主预习】 阅读教材，完成以下问题： 1. 声可以传递 信息 。例如：远处隆隆的雷声预示着 大雨 ；铁路工人用铁锤敲击钢轨，通过异常的声音发现 松动的螺栓 ；医生用听诊器听心脏跳动的声音判断 病情 。 2. 蝙蝠在飞行时会发出 超声波 ，这些声波碰到墙壁或昆虫时会 反射 回来，蝙蝠根据回声到来的 时间 和 方向 ，可以确定目标的位置和距离，这种方法叫做 回声定位 。 3. 利用 声呐 ，人们可以探知海洋的深度，捕鱼时渔民可以获得水中鱼群的信息。医生向病人体内发射 超声波 ，同时接收体内脏器的反射波，这就是平时说的“B超 ”。 4. 声可以传递 能量 。例如：把一块石头扔进水里，水面上的树叶随之起伏，说明水波能传递 能量 。 5. 声波可以用来清洗 钟表 等精细的机械。外科医生可以利用 超声波 振动除去人体内的结石。 6. 把扬声器对准烛焰播放音乐，烛焰会发生 晃动 ，这说明声波能传递 能量 。 【合作探究】 探究一、声与信息 1. 声音可以传递信息 （1）现象探究 ① 情景一：上课铃声响了，同学们都迅速地跑回了教室。这表明铃声传递了什么信息？上课了 。 ② 情景二：远处传来轰隆隆的雷声，预示着可能要下雨了。这表明雷声传递了什么信息？即将下雨 。 ③ 情景三：铁路工人用铁锤敲击钢轨，听到异常的声音就能发现松动的螺栓。这表明声音传递了什么信息？钢轨可能存在故障 。 ④ 情景四：医生用听诊器听病人心脏跳动的声音，可以判断人体的健康状况。这表明声音传递了什么信息？心脏的健康状况 。 （2）实验结论：以上事实说明，声音能够传递 信息 。 2. 次声波传递信息 （1）次声波的产生：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。 （2）次声波的特点：次声波传播的距离很 远 ，即使在几千千米以外，使用灵敏的声学仪器也能接收到它们。 （3）次声波的应用：处理这些信息可以确定这些活动发生的 位置 和 强度 。地震爆发前，许多动物往往有异常反应，这主要是由 次声波 引起的。 3. 超声波传递信息——回声定位 （1）蝙蝠的捕食方式 蝙蝠在飞行时会发出 超声波 ，这些声波碰到墙壁或昆虫时会 反射 回来。根据回声到来的 时间 和 方向 ，蝙蝠可以确定目标的 位置 和 距离 。蝙蝠采用的方法叫做 回声定位 。 （2）回声定位的应用——声呐 ① 原理：科学家利用 回声定位 的原理发明了 声呐 。 ② 应用：声呐主要应用于探测 海洋深度 、探测 鱼群 、探测 海底地形 、倒车雷达 等。 ③ 测距公式：利用回声定位测距离时，需测量声音在介质中的传播速度v及声音从发出到接收到回声的时间t，则距离s =。 （3）B超 医生向病人体内发射 超声波 ，同时接收体内器官的 反射波 ，反射波所携带的信息通过处理后显示在屏幕上。超声探查对人体 没有 伤害（选填“有”或“没有”），可以利用超声波为孕妇做常规检查。 【例题1】 上图是蝙蝠捕食时利用回声定位的示意图，请回答： ① 蝙蝠发出的声波属于 超声波 （选填“超声波”或“次声波”），人耳 不能（选填“能”或“不能”）听到这种声波； ② 蝙蝠采用的方法叫做 回声定位 ，其原理是声音在传播过程中遇到障碍物会被 反射 回来； ③ 若蝙蝠发出声波后 0.4s接收到回声，声波在空气中的传播速度为 340m/s ，则蝙蝠到障碍物的距离为 68 m； ④ 下列应用中，与蝙蝠捕食原理相同的是 B超 （选填“B超”“超声波清洗”或“超声波加湿器”）。 【变式训练1】 一艘捕鱼船在海上利用声呐装置探测鱼群，当向鱼群发出超声波后6s收到返回的超声波，求鱼群当时离渔船有多远？（若超声波在海水中的速度是1500m/s） 【答案】4500m 【详解】超声波从鱼群到渔船的时间：t＝×6s＝3s，由v＝，可得，鱼群当时离渔船：s＝vt＝1500m/s×3s＝4500m. 探究二、声与能量 1. 声波能传递能量 （1）现象探究 ① 把一块石头扔进水里，可以看到一圈一圈的 水波 向四周散去，水面上的树叶也随之 起伏 。这说明水波能传递 能量 。 ② 将扬声器对准烛焰，播放音乐，观察到的现象是烛焰发生 晃动 。这说明声波能传递 能量 。 （2）实验探究：声波传递能量 【实验器材】去掉瓶底的可乐瓶、橡皮膜、橡皮筋、蜡烛、火柴、扬声器（或音叉）。 【实验过程】 ① 将可乐瓶的瓶口对准点燃的蜡烛，用手拍打瓶口的橡皮膜，观察蜡烛火焰的变化； ② 将扬声器对准烛焰，播放音乐，观察蜡烛火焰的变化。 【实验现象】拍打橡皮膜时，蜡烛火焰 晃动或熄灭 ；播放音乐时，烛焰 晃动 。 【实验结论】声波能够传递 能量 。 （3）声波传递能量的应用 ① 超声波清洗：利用超声波在液体中引起的 剧烈 振动，来清洗钟表等精细的机械。超声波使液体高频振动产生无数微小的 气泡 ，再立即使其破裂，产生强烈 冲击 ，将物体表面的污渍剥离。 ② 超声波碎石：外科医生利用 超声波 振动除去人体内的结石。 ③ 超声波加湿器：把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小 水滴 ，再用小风扇把雾滴吹入室内，增加空气 湿度 。 【想一想】为什么利用超声波清洗精细机械而不会损伤器械？因为超声波的振动频率高，幅度小，对器械表面的作用力均匀且微弱，不会造成机械损伤。 【例题2】 下列事例中，利用声传递能量的是（　） A. 医生用听诊器诊断病情 B. 利用超声波排除人体内的结石 C. 渔民捕鱼时利用声呐探测鱼群的位置 D. 蝙蝠利用“回声定位”确定目标的位置 【解析】 医生用听诊器给病人诊病，是利用声音传递 信息 ，故A不符合题意；渔民利用声呐探测鱼群、蝙蝠利用回声定位，都是利用声音传递 信息 ，故C、D不符合题意；医生利用超声波振动除去病人体内的结石，说明声能够传递 能量 。 【答案】 B 【变式训练2】 下列实例中，不是利用声传递能量的是（　） A. 用超声波清洗眼镜 B. 用超声波除去人体内的结石 C. 用超声波加湿器增加空气湿度 D. 用B超检查胎儿的发育情况 【答案】 D 探究三、声的利用的综合应用 1. 回声测距的计算 【想一想】在测量海底深度时，为什么需要测量声音从发出到接收到回声的时间，而不是声音单向传播的时间？因为声音从发出到返回经历了往返路程，利用往返时间可计算单程距离，若只测单向传播时间则无法直接获得（实际中很难直接测量单向时间）。 【例题3】一艘渔船以36km/h的平均速度前往180km远的某海域捕鱼，到达目的地后，静止的捕鱼船在海上利用声呐装置探测鱼群。声呐装置向鱼群发射超声波，6s后收到返回的超声波。（超声波在海水中的传播速度为1500m/s） (1)渔船到达目的地所需的时间为多少？ (2)若超声波到达鱼群前，鱼群静止，则鱼群此时离渔船多远？ (3)若当超声波到达鱼群后，鱼群以6m/s的速度向远离渔船的方向直线游去，则渔船收到超声波时，鱼群游动了多少米？ 【答案】(1)5 h (2)4500 m (3)18 m 【详解】（1）根据可知，渔船到达目的地所需的时间 （2）超声波往返总时间，单程时间 超声波速度，则鱼群离渔船的距离 （3）由题意，从超声波到达鱼群到渔船收到超声波的时间，即超声波从鱼群反射回渔船的单程时间 则鱼群游动的距离 【变式训练3】已知声音在空气中的传播速度是340m/s。求： （1）100米赛跑时，枪声从起点传到终点所用的时间？（结果保留一位小数） （2）人对着山崖喊话，经过2s后听到回声，求人距离山崖多少米？ （3）一辆汽车以10m/s的速度向山崖匀速行驶，在某处鸣笛后，经2s听到回声。求鸣笛处距山崖有多远？ 【答案】（1）0.3s；（2）340；（3）350m 【详解】解：（1）由公式可得，枪声从起点传到终点所用的时间 （2）声音在2s内传播的距离 人到山崖的距离 （3）汽车行驶的路程 声音传播的距离 鸣笛处距山崖的距离 答：（1）100米赛跑时，枪声从起点传到终点所用的时间约为0.3s； （2）人对着山崖喊话，经过2s后听到回声，人距离山崖340米； （3）鸣笛处距山崖有350m远。 2. 声的利用的辨别 【例题4】 下列情境中，属于利用声传递信息的是（　） A. 超声波清洗眼镜 B. 蝙蝠捕食 C. 超声波碎石 D. 超声波加湿 【解析】 超声波清洗眼镜、超声波碎石、超声波加湿都属于利用声传递 能量 ；蝙蝠捕食时利用回声定位确定目标的位置和距离，属于利用声传递 信息 。 【答案】 B 【变式训练4】 下列有关声的利用的说法中，正确的是（　） A. 利用声呐探测鱼群是利用声传递能量 B. 利用B超检查身体是利用声传递信息 C. 利用超声波清洗精密仪器是利用声传递信息 D. 利用超声波除去人体内的结石是利用声传递信息 【答案】 B 【精讲点拨】 1. 声与信息、声与能量的区分 （1）声传递信息：声音本身携带了某种“消息”或“信号”，使我们知道了某件事情。判断关键是——听到或接收到声波后，知道了什么。例如：雷声预示下雨、听诊器诊断病情、B超检查、回声定位等。 （2）声传递能量：声波本身具有能量，可以对物体产生 作用 （如使物体振动、破碎、移动等）。判断关键是——声波对物体做了什么。例如：超声波清洗、超声波碎石、超声波加湿、烛焰晃动等。 （3）易错警示：有些应用中声既传递信息也传递能量，但判断时只需抓住其主要作用。例如：B超检查时超声波既传递了信息（显示图像），也传递了能量（穿透人体），但主要目的是 获取信息 ，故属于声传递信息。 2. 回声测距公式s = 的理解 （1）公式推导：声音从发出到遇到障碍物再返回，通过的路程是障碍物到声源距离的 2 倍。因此，障碍物到声源的距离 s =，其中t 是声音从发出到接收到回声的总时间。 （2）使用条件：公式中的v是声音在 介质 中的传播速度，不同介质中声速不同。计算时必须使用对应介质中的声速。 （3）易错警示：很多同学在计算时忘记除以 2，直接用s = vt 计算，导致结果偏大 一倍 。注意：t 是 往返时间 ，不是单向传播时间。 3. 超声波与次声波的辨别 （1）超声波：频率高于 20000 Hz 的声波。特点：方向性好、穿透力强。应用：B超、声呐、超声波清洗、超声波碎石等。 （2）次声波：频率低于 20 Hz 的声波。特点：传播距离远、不易被吸收。应用：预测地震、台风、海啸等自然灾害。 （3）人耳听觉范围：20 Hz 至 20000 Hz。超声波和次声波人耳都 不能（选填“能”或“不能”）听到。 4. 回声的应用与防止 （1）回声的利用：利用回声可以测定 距离 、深度 、位置 等。 （2）回声的防止：音乐厅、影剧院的墙壁做成粗糙不平的形状（俗称“燕子泥”），是为了 减弱 回声，墙壁的坑坑洼洼可以 吸收 声音。 （3）人能区分回声与原声的条件：回声到达人耳比原声晚 0.1 s 以上，人耳才能把回声跟原声区分开。 【课堂练习】 一、单选题 1．（2026·山东聊城·二模）某创业公司，开发了一种新型消防系统——声波灭火系统。该系统能发出频率低于20Hz的声波，使火焰燃烧区域的氧气与燃料隔绝，从而在毫秒级时间内抑制火势蔓延。关于该声波灭火系统，下列说法中正确的是（　　） A．发出的声波音调较低 B．该声波在空气中的传播速度约为 C．利用了声可以传递信息 D．发出的次声波对人体完全无害，可以随意使用 【答案】A 【详解】A．声音的音调与振动的频率有关，该系统能发出频率低于20Hz的声波，发出的声波音调较低，故A正确； B．该声波在空气中的传播速度约为，故B错误； C．声音可以传递信息和能量，低频声波能灭火，说明低频声波可以传递能量，故C错误； D．次声波是指频率低于20赫兹的声波，人耳无法听见，但特定强度的次声波确实会对人体健康造成多方面危害，包括听觉损伤、神经系统症状以及内脏器官共振风险等，不能随意使用，故D错误。 故选A。 2．（2026·山西忻州·二模）在农业上，对种子进行超声处理，能杀死寄生在种子里的某些病菌和虫卵，有利于种子的发芽。这是因为超声波（     ） A．不由振动产生 B．传播速度快 C．响度非常大 D．能传递能量 【答案】D 【详解】A．声音都是由物体振动产生的，超声波也是由物体振动产生的，故A不符合题意； B．超声波在同种介质中的传播速度与普通声音相同，且传播速度快不是杀死病菌和虫卵的原因，故B不符合题意； C．超声波的频率高于人耳听觉范围，人耳听不到，与其响度大小无关，且响度大不是杀死病菌和虫卵的原因，故C不符合题意； D．超声波能杀死寄生在种子里的病菌和虫卵，是因为超声波能够传递能量，故D符合题意。 故选D。 3．（26-27八年级·全国·暑假作业）古代行军侦察兵常将耳朵贴在地面提前获知敌军马蹄声，该现象的核心原理是（     ） A．马蹄声只能通过固体介质传播 B．固体传声的速度比空气更快 C．马蹄声在固体中不会发生能量损耗 D．固体可以有效放大声音的响度 【答案】B 【详解】AB．声音能在固体、液体、气体中传播，一般情况下声音在固体中的传播速度比在空气中快且效果好，侦察兵将耳朵贴在地面，能更快地听到敌军马蹄声，故A不符合题意，B符合题意； C．马蹄声在固体中传播时，会发生能量损耗，传播距离越远，声音越小；故C不符合题意； D．声音的响度与振幅有关，声音在固体中传播时，固体不能放大声音的响度，故D不符合题意。 故选B。 4．（24-25八年级上·四川成都·期中）关于声现象，下列说法错误的是（     ） A．通过监测次声波，可预报海啸、台风 B．医生通过听诊器给病人诊病是利用声音能传递能量 C．公共场合要“轻声细语”指的是减小产生声音的响度 D．吹奏笛子时，演奏者用手指按住不同气孔，是为了改变声音的音调 【答案】B 【详解】A．海啸、台风等自然灾害发生时会产生次声波，通过监测次声波能够对其进行预报，故A正确； B．医生通过听诊器给病人诊病，是利用声音能传递信息来了解病人身体状况，故B错误； C．“轻声细语”是指减小声音的强弱，即减小产生声音的响度，故C正确； D．吹奏笛子时，按住不同气孔会改变笛子内空气柱的长度，空气柱振动的频率随之改变，从而改变声音的音调，故D正确。 本题选错误的，故选B。 5．（25-26八年级上·四川乐山·期中）下列事例中，属于利用声音传递信息的是（     ） A．用超声波清洗精密仪器 B．用B超给病人检查身体 C．用超声波击碎人体内的结石 D．用超声波美白牙齿 【答案】B 【详解】A．超声波清洗精密仪器利用声音传递能量，故A不符合题意； B．用B超给病人检查身体可获取人体内部结构的相关信息，利用声音传递信息，故B符合题意； C．超声波击碎人体内结石利用声音传递能量，故C不符合题意； D．用超声波美白牙齿利用声音传递能量，故D不符合题意。 故选B。 6．（2025·辽宁沈阳·模拟预测）海底科考站利用声呐系统探测周围的环境和物体，以下关于声呐的说法正确的是（　　） A．声呐发出的是次声波，人类能够听到 B．声呐是利用声音的反射来传递信息的 C．声呐在真空中也能正常工作 D．声呐探测到的信号速度比光在水中的传播速度快 【答案】B 【详解】A．声呐发出的是超声波，不是次声波；超声波频率高于人耳听觉上限，人类听不到，故A错误； B．声呐向水中发射声波，声波遇到物体反射回来，设备接收回波来获取物体位置等信息，利用了声音的反射传递信息，故B正确； C．声音传播需要介质，真空不能传声，声呐无法在真空中工作，故C错误； D．光属于电磁波，在水中传播速度远大于声波的传播速度，声呐信号是声波，速度比光慢，故D错误。 故选B。 7．（25-26八年级上·安徽宿州·期中）关于声的知识及其应用，下列说法正确的是（     ） A．用更大的力敲击同一只鼓可以使音调变高 B．声呐系统工作时是利用次声波实现定位的 C．医学上用超声波清除结石利用了声可以传递能量 D．超声波和次声波已被广泛应用，是因为它们不会对人体造成损害 【答案】C 【详解】A．用更大的力敲鼓，鼓面的振动幅度会变大，改变的是声音的响度，故A错误； B．声呐系统是利用超声波的方向性好、反射能力强的特点实现回声定位，故B错误； C．超声波可以携带能量击碎人体内的结石，这正是声可以传递能量的典型应用，故C正确； D．超声波和次声波如果强度过高、长时间作用，同样会对人体造成伤害，故D错误。 故选C。 二、填空题 8．（25-26八年级上·云南昭通·阶段检测）如图所示是象群迁移时的情景，它们之间是利用______交流；眼镜店清洗眼镜时清洗液发生剧烈振动达到去污的效果，这是利用了声可以传递______。 【答案】 次声波 能量 【详解】[1]象群之间的交流距离较远，而次声波的频率低、传播距离远，适合大型动物（如大象）的远距离信息传递，因此象群利用次声波交流。 [2]清洗眼镜时，清洗液的剧烈振动是由声的作用引起的，这一过程利用了声可以传递能量（声能使物体振动，从而达到去污的效果）。 9．（25-26八年级上·安徽宿州·阶段检测）某同学想用“回声测位”的方法测量他到前面高墙的距离，他对着高墙大吼一声，4s后听到回声，已知声音在空气中的速度为340m/s，他到高墙的距离是_______m，这种方法不能测地球和月球间的距离，原因是_______。 【答案】 680 声音不能在真空中传播 【详解】由题意可知，4s是声音从人到高墙再返回的总时间，因此声音单程传播的时间为 则人到高墙的距离 声音的传播需要介质，地球与月球之间是真空环境，真空不能传声。 三、实验题 10．（25-26八年级上·辽宁盘锦·阶段检测）在“声现象”一章的学习中，李老师在课堂上和大家一起完成了如图所示的几个实验： (1)如图甲所示，在8个相同的水瓶中灌入体积不等的水，水面高度不同。若依次对着瓶子内吹气，此时声源是___________（选填“空气柱”或“瓶和水”）；若用大小相等的力敲击瓶子，瓶中盛水越多，敲击时发出声音的音调就越___________（选填“高”或“低”）； (2)如图乙所示，把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内，逐渐抽出其中的空气，甚至最后听不到声音，这个实验说明了___________；使用的实验方法___________。 (3)如图丙所示，在探究“人耳是怎样听到声音的”过程中，同学们用肥皂膜代替人耳鼓膜进行实验。当喇叭发声的强弱不变时，肥皂膜与喇叭之间的距离越近，肥皂膜的振动幅度越大，直至破裂，由此可以联想到声音的响度跟___________有关。利用该原理制成了医院里的___________（选填“B超仪”或“碎石机”）。 (4)“声音的利用”这节内容学习中，同学们了解蝙蝠依靠___________进行“回声定位”。 【答案】(1) 空气柱 低 (2) 声音的传播需要介质 科学推理法 (3) 距离发声体的远近 碎石机 (4)超声波 【详解】（1）[1] ​对着瓶子吹气时，是空气柱在振动发声，所以声源是空气柱。 [2] 用大小相等的力敲击瓶子时，瓶子和水一起振动发声，瓶中盛水越多，振动部分的质量越大，振动越慢，频率越低，所以音调越低。 （2）[1] 逐渐抽出玻璃罩内的空气，听到的铃声越来越小，最后听不到声音，说明声音的传播需要介质，真空不能传声。 [2] 这个实验无法达到完全真空，是通过逐渐接近真空来推理得出结论，所以使用的实验方法是科学推理法（或理想实验法）。 （3）[1] 当喇叭发声的强弱不变时，距离越近，肥皂膜振动幅度越大，说明声音的响度与距离发声体的远近有关。 [2] 利用这个原理，医院里的碎石机通过聚焦超声波，使能量集中，将结石击碎。 （4）蝙蝠在飞行时发出超声波，遇到障碍物后反射回来，蝙蝠通过接收回声来判断障碍物的位置、距离和形状，这种能力称为“回声定位”。 四、计算题 11．（25-26八年级上·福建三明·期中）为了监督司机遵守限速规定，交管部门用固定测速仪（向汽车发出超声波信号）监测。汽车匀速驶向测速仪，第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.8 s，第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.6 s，若发出两次信号的时间间隔是1.1 s。超声波的传播速度是340 m/s。求： (1)第一次信号到达车头时，车头与测速仪的距离； (2)从第一次信号到达车头时至第二次信号到达车头时，汽车行驶的距离； (3)汽车的速度。 【答案】(1)136 m (2)34 m (3)34 m/s 【详解】（1）第一次信号到达车头时，超声波传播时间 车头与测速仪的距离 （2）第二次信号到达车头时，超声波传播时间 第二次车头与测速仪的距离 汽车行驶的距离 （3）因第一次信号到达车头比第一次发出晚，第二次信号到达车头比第二次发出晚，且两次发出信号间隔为，故汽车行驶时间 汽车的速度 五、综合题 12．（25-26八年级上·辽宁丹东·阶段检测）阅读材料，回答问题。 故事《大象招聘》中有这样的描述，大象办的农场饱受老鼠的困扰，大象想招些猫来灭鼠。如图为猫和大象的发声和听觉的频率范围（单位为Hz）。 (1)实际上，大象与猫之间___________（选填“能”或“不能”）完成招聘中的语言沟通； (2)大象发声的频率主要是集中在___________（选填“超声波”或“次声波”）所在的频率范围内； (3)如果有地震发生，___________（选填“大象”或“猫”）能感知到地震发出的声波。 【答案】(1)不能 (2)次声波 (3)大象 【详解】（1）由图可知，猫的发声频率范围为700~1500Hz，听觉的范围为60~65000Hz；大象的发声频率范围为14~24Hz，听觉的范围为1~20000Hz；猫发出的声音大象能听到，而大象发出的声音，猫无法听到，故大象和猫无法完成招聘中的语言沟通。 （2）大象的发声频率范围为14~24Hz，低于20Hz的是次声波，所以大象发声的频率主要是集中在次声波所在的频率范围内。 （3）地震发出的是次声波，猫的听觉范围为60~65000Hz，不能听到低于20Hz的次声波，大象的听觉范围为1~20000Hz，能听到低于20Hz的次声波，所以能感知到地震发出的声波是大象。 【归纳整理】 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 收获： （1）我知道了声的利用分为两大类：声传递信息 和 声传递能量 。 （2）我掌握了回声测距的公式：s = ，使用时需要注意 t是往返时间，要除以2。 （3）我能够区分超声波和次声波：超声波的频率 高于20000Hz ，次声波的频率 低于 20Hz 。 （4）我了解了声在现代技术中的许多应用，例如：B超 、声呐 、超声波清洗 、超声波碎石 等。 问题： （1）在判断声传递信息还是传递能量时，有什么简单有效的方法？ （2）回声测距时，为什么一定要除以 2？如果忘了除以 2 会怎样？ （3）超声波和次声波在生活中有哪些具体的应用场景？ （4）我还想进一步了解：______________。 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 声的利用（导学案） 【学习目标】 1. 通过实验和实例，了解声可以传递信息和能量，知道声的利用分为“声与信息”和“声与能量”两大类，并能熟练区分日常生活中声的利用属于哪一类别。能解释与声的利用相关的现象，了解回声定位、B超、超声波清洗等现代技术中的应用。 2. 通过演绎推理得出回声测距的公式，能用速度公式解释回声定位中距离与时间的关系，培养逻辑思维和问题解决能力。 3. 在探究声与能量关系的实验中，正确使用转换法设计实验、收集证据，并对实验过程中的问题进行评估和反思，最终得出科学结论，培养科学探究能力。 4. 通过了解声呐、B超、超声波清洗、体外碎石等科学技术成就，体会科学、技术与社会的联系，增强民族自豪感和社会责任感，激发对科学的热爱，树立科技强国的远大理想，增强实现中华民族伟大复兴的使命担当。 【学习重点】 理解声音可以传递信息和能量，知道声的利用在现代技术中的典型应用。 【学习难点】 将声的利用知识应用于解决实际问题，区分声传递信息与传递能量的不同场景。 【自主预习】 阅读教材，完成以下问题： 1. 声可以传递 信息 。例如：远处隆隆的雷声预示着 大雨 ；铁路工人用铁锤敲击钢轨，通过异常的声音发现 松动的螺栓 ；医生用听诊器听心脏跳动的声音判断 病情 。 2. 蝙蝠在飞行时会发出 超声波 ，这些声波碰到墙壁或昆虫时会 反射 回来，蝙蝠根据回声到来的 时间 和 方向 ，可以确定目标的位置和距离，这种方法叫做 回声定位 。 3. 利用 声呐 ，人们可以探知海洋的深度，捕鱼时渔民可以获得水中鱼群的信息。医生向病人体内发射 超声波 ，同时接收体内脏器的反射波，这就是平时说的“B超 ”。 4. 声可以传递 能量 。例如：把一块石头扔进水里，水面上的树叶随之起伏，说明水波能传递 能量 。 5. 声波可以用来清洗 钟表 等精细的机械。外科医生可以利用 超声波 振动除去人体内的结石。 6. 把扬声器对准烛焰播放音乐，烛焰会发生 晃动 ，这说明声波能传递 能量 。 【合作探究】 探究一、声与信息 1. 声音可以传递信息 （1）现象探究 ① 情景一：上课铃声响了，同学们都迅速地跑回了教室。这表明铃声传递了什么信息？上课了 。 ② 情景二：远处传来轰隆隆的雷声，预示着可能要下雨了。这表明雷声传递了什么信息？即将下雨 。 ③ 情景三：铁路工人用铁锤敲击钢轨，听到异常的声音就能发现松动的螺栓。这表明声音传递了什么信息？钢轨可能存在故障 。 ④ 情景四：医生用听诊器听病人心脏跳动的声音，可以判断人体的健康状况。这表明声音传递了什么信息？心脏的健康状况 。 （2）实验结论：以上事实说明，声音能够传递 信息 。 2. 次声波传递信息 （1）次声波的产生：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。 （2）次声波的特点：次声波传播的距离很 远 ，即使在几千千米以外，使用灵敏的声学仪器也能接收到它们。 （3）次声波的应用：处理这些信息可以确定这些活动发生的 位置 和 强度 。地震爆发前，许多动物往往有异常反应，这主要是由 次声波 引起的。 3. 超声波传递信息——回声定位 （1）蝙蝠的捕食方式 蝙蝠在飞行时会发出 超声波 ，这些声波碰到墙壁或昆虫时会 反射 回来。根据回声到来的 时间 和 方向 ，蝙蝠可以确定目标的 位置 和 距离 。蝙蝠采用的方法叫做 回声定位 。 （2）回声定位的应用——声呐 ① 原理：科学家利用 回声定位 的原理发明了 声呐 。 ② 应用：声呐主要应用于探测 海洋深度 、探测 鱼群 、探测 海底地形 、倒车雷达 等。 ③ 测距公式：利用回声定位测距离时，需测量声音在介质中的传播速度v及声音从发出到接收到回声的时间t，则距离s =。 （3）B超 医生向病人体内发射 超声波 ，同时接收体内器官的 反射波 ，反射波所携带的信息通过处理后显示在屏幕上。超声探查对人体 没有 伤害（选填“有”或“没有”），可以利用超声波为孕妇做常规检查。 【例题1】 上图是蝙蝠捕食时利用回声定位的示意图，请回答： ① 蝙蝠发出的声波属于 超声波 （选填“超声波”或“次声波”），人耳 不能（选填“能”或“不能”）听到这种声波； ② 蝙蝠采用的方法叫做 回声定位 ，其原理是声音在传播过程中遇到障碍物会被 反射 回来； ③ 若蝙蝠发出声波后 0.4s接收到回声，声波在空气中的传播速度为 340m/s ，则蝙蝠到障碍物的距离为 68 m； ④ 下列应用中，与蝙蝠捕食原理相同的是 B超 （选填“B超”“超声波清洗”或“超声波加湿器”）。 【变式训练1】 一艘捕鱼船在海上利用声呐装置探测鱼群，当向鱼群发出超声波后6s收到返回的超声波，求鱼群当时离渔船有多远？（若超声波在海水中的速度是1500m/s） 【答案】4500m 【详解】超声波从鱼群到渔船的时间：t＝×6s＝3s，由v＝，可得，鱼群当时离渔船：s＝vt＝1500m/s×3s＝4500m. 探究二、声与能量 1. 声波能传递能量 （1）现象探究 ① 把一块石头扔进水里，可以看到一圈一圈的 水波 向四周散去，水面上的树叶也随之 起伏 。这说明水波能传递 能量 。 ② 将扬声器对准烛焰，播放音乐，观察到的现象是烛焰发生 晃动 。这说明声波能传递 能量 。 （2）实验探究：声波传递能量 【实验器材】去掉瓶底的可乐瓶、橡皮膜、橡皮筋、蜡烛、火柴、扬声器（或音叉）。 【实验过程】 ① 将可乐瓶的瓶口对准点燃的蜡烛，用手拍打瓶口的橡皮膜，观察蜡烛火焰的变化； ② 将扬声器对准烛焰，播放音乐，观察蜡烛火焰的变化。 【实验现象】拍打橡皮膜时，蜡烛火焰 晃动或熄灭 ；播放音乐时，烛焰 晃动 。 【实验结论】声波能够传递 能量 。 （3）声波传递能量的应用 ① 超声波清洗：利用超声波在液体中引起的 剧烈 振动，来清洗钟表等精细的机械。超声波使液体高频振动产生无数微小的 气泡 ，再立即使其破裂，产生强烈 冲击 ，将物体表面的污渍剥离。 ② 超声波碎石：外科医生利用 超声波 振动除去人体内的结石。 ③ 超声波加湿器：把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小 水滴 ，再用小风扇把雾滴吹入室内，增加空气 湿度 。 【想一想】为什么利用超声波清洗精细机械而不会损伤器械？因为超声波的振动频率高，幅度小，对器械表面的作用力均匀且微弱，不会造成机械损伤。 【例题2】 下列事例中，利用声传递能量的是（　） A. 医生用听诊器诊断病情 B. 利用超声波排除人体内的结石 C. 渔民捕鱼时利用声呐探测鱼群的位置 D. 蝙蝠利用“回声定位”确定目标的位置 【解析】 医生用听诊器给病人诊病，是利用声音传递 信息 ，故A不符合题意；渔民利用声呐探测鱼群、蝙蝠利用回声定位，都是利用声音传递 信息 ，故C、D不符合题意；医生利用超声波振动除去病人体内的结石，说明声能够传递 能量 。 【答案】 B 【变式训练2】 下列实例中，不是利用声传递能量的是（　） A. 用超声波清洗眼镜 B. 用超声波除去人体内的结石 C. 用超声波加湿器增加空气湿度 D. 用B超检查胎儿的发育情况 【答案】 D 探究三、声的利用的综合应用 1. 回声测距的计算 【想一想】在测量海底深度时，为什么需要测量声音从发出到接收到回声的时间，而不是声音单向传播的时间？因为声音从发出到返回经历了往返路程，利用往返时间可计算单程距离，若只测单向传播时间则无法直接获得（实际中很难直接测量单向时间）。 【例题3】一艘渔船以36km/h的平均速度前往180km远的某海域捕鱼，到达目的地后，静止的捕鱼船在海上利用声呐装置探测鱼群。声呐装置向鱼群发射超声波，6s后收到返回的超声波。（超声波在海水中的传播速度为1500m/s） (1)渔船到达目的地所需的时间为多少？ (2)若超声波到达鱼群前，鱼群静止，则鱼群此时离渔船多远？ (3)若当超声波到达鱼群后，鱼群以6m/s的速度向远离渔船的方向直线游去，则渔船收到超声波时，鱼群游动了多少米？ 【答案】(1)5 h (2)4500 m (3)18 m 【详解】（1）根据可知，渔船到达目的地所需的时间 （2）超声波往返总时间，单程时间 超声波速度，则鱼群离渔船的距离 （3）由题意，从超声波到达鱼群到渔船收到超声波的时间，即超声波从鱼群反射回渔船的单程时间 则鱼群游动的距离 【变式训练3】已知声音在空气中的传播速度是340m/s。求： （1）100米赛跑时，枪声从起点传到终点所用的时间？（结果保留一位小数） （2）人对着山崖喊话，经过2s后听到回声，求人距离山崖多少米？ （3）一辆汽车以10m/s的速度向山崖匀速行驶，在某处鸣笛后，经2s听到回声。求鸣笛处距山崖有多远？ 【答案】（1）0.3s；（2）340；（3）350m 【详解】解：（1）由公式可得，枪声从起点传到终点所用的时间 （2）声音在2s内传播的距离 人到山崖的距离 （3）汽车行驶的路程 声音传播的距离 鸣笛处距山崖的距离 答：（1）100米赛跑时，枪声从起点传到终点所用的时间约为0.3s； （2）人对着山崖喊话，经过2s后听到回声，人距离山崖340米； （3）鸣笛处距山崖有350m远。 2. 声的利用的辨别 【例题4】 下列情境中，属于利用声传递信息的是（　） A. 超声波清洗眼镜 B. 蝙蝠捕食 C. 超声波碎石 D. 超声波加湿 【解析】 超声波清洗眼镜、超声波碎石、超声波加湿都属于利用声传递 能量 ；蝙蝠捕食时利用回声定位确定目标的位置和距离，属于利用声传递 信息 。 【答案】 B 【变式训练4】 下列有关声的利用的说法中，正确的是（　） A. 利用声呐探测鱼群是利用声传递能量 B. 利用B超检查身体是利用声传递信息 C. 利用超声波清洗精密仪器是利用声传递信息 D. 利用超声波除去人体内的结石是利用声传递信息 【答案】 B 【精讲点拨】 1. 声与信息、声与能量的区分 （1）声传递信息：声音本身携带了某种“消息”或“信号”，使我们知道了某件事情。判断关键是——听到或接收到声波后，知道了什么。例如：雷声预示下雨、听诊器诊断病情、B超检查、回声定位等。 （2）声传递能量：声波本身具有能量，可以对物体产生 作用 （如使物体振动、破碎、移动等）。判断关键是——声波对物体做了什么。例如：超声波清洗、超声波碎石、超声波加湿、烛焰晃动等。 （3）易错警示：有些应用中声既传递信息也传递能量，但判断时只需抓住其主要作用。例如：B超检查时超声波既传递了信息（显示图像），也传递了能量（穿透人体），但主要目的是 获取信息 ，故属于声传递信息。 2. 回声测距公式s = 的理解 （1）公式推导：声音从发出到遇到障碍物再返回，通过的路程是障碍物到声源距离的 2 倍。因此，障碍物到声源的距离 s =，其中t 是声音从发出到接收到回声的总时间。 （2）使用条件：公式中的v是声音在 介质 中的传播速度，不同介质中声速不同。计算时必须使用对应介质中的声速。 （3）易错警示：很多同学在计算时忘记除以 2，直接用s = vt 计算，导致结果偏大 一倍 。注意：t 是 往返时间 ，不是单向传播时间。 3. 超声波与次声波的辨别 （1）超声波：频率高于 20000 Hz 的声波。特点：方向性好、穿透力强。应用：B超、声呐、超声波清洗、超声波碎石等。 （2）次声波：频率低于 20 Hz 的声波。特点：传播距离远、不易被吸收。应用：预测地震、台风、海啸等自然灾害。 （3）人耳听觉范围：20 Hz 至 20000 Hz。超声波和次声波人耳都 不能（选填“能”或“不能”）听到。 4. 回声的应用与防止 （1）回声的利用：利用回声可以测定 距离 、深度 、位置 等。 （2）回声的防止：音乐厅、影剧院的墙壁做成粗糙不平的形状（俗称“燕子泥”），是为了 减弱 回声，墙壁的坑坑洼洼可以 吸收 声音。 （3）人能区分回声与原声的条件：回声到达人耳比原声晚 0.1 s 以上，人耳才能把回声跟原声区分开。 【课堂练习】 一、单选题 1．（2026·山东聊城·二模）某创业公司，开发了一种新型消防系统——声波灭火系统。该系统能发出频率低于20Hz的声波，使火焰燃烧区域的氧气与燃料隔绝，从而在毫秒级时间内抑制火势蔓延。关于该声波灭火系统，下列说法中正确的是（　　） A．发出的声波音调较低 B．该声波在空气中的传播速度约为 C．利用了声可以传递信息 D．发出的次声波对人体完全无害，可以随意使用 2．（2026·山西忻州·二模）在农业上，对种子进行超声处理，能杀死寄生在种子里的某些病菌和虫卵，有利于种子的发芽。这是因为超声波（     ） A．不由振动产生 B．传播速度快 C．响度非常大 D．能传递能量 3．（26-27八年级·全国·暑假作业）古代行军侦察兵常将耳朵贴在地面提前获知敌军马蹄声，该现象的核心原理是（     ） A．马蹄声只能通过固体介质传播 B．固体传声的速度比空气更快 C．马蹄声在固体中不会发生能量损耗 D．固体可以有效放大声音的响度 4．（24-25八年级上·四川成都·期中）关于声现象，下列说法错误的是（     ） A．通过监测次声波，可预报海啸、台风 B．医生通过听诊器给病人诊病是利用声音能传递能量 C．公共场合要“轻声细语”指的是减小产生声音的响度 D．吹奏笛子时，演奏者用手指按住不同气孔，是为了改变声音的音调 5．（25-26八年级上·四川乐山·期中）下列事例中，属于利用声音传递信息的是（     ） A．用超声波清洗精密仪器 B．用B超给病人检查身体 C．用超声波击碎人体内的结石 D．用超声波美白牙齿 6．（2025·辽宁沈阳·模拟预测）海底科考站利用声呐系统探测周围的环境和物体，以下关于声呐的说法正确的是（　　） A．声呐发出的是次声波，人类能够听到 B．声呐是利用声音的反射来传递信息的 C．声呐在真空中也能正常工作 D．声呐探测到的信号速度比光在水中的传播速度快 7．（25-26八年级上·安徽宿州·期中）关于声的知识及其应用，下列说法正确的是（     ） A．用更大的力敲击同一只鼓可以使音调变高 B．声呐系统工作时是利用次声波实现定位的 C．医学上用超声波清除结石利用了声可以传递能量 D．超声波和次声波已被广泛应用，是因为它们不会对人体造成损害 二、填空题 8．（25-26八年级上·云南昭通·阶段检测）如图所示是象群迁移时的情景，它们之间是利用______交流；眼镜店清洗眼镜时清洗液发生剧烈振动达到去污的效果，这是利用了声可以传递______。 9．（25-26八年级上·安徽宿州·阶段检测）某同学想用“回声测位”的方法测量他到前面高墙的距离，他对着高墙大吼一声，4s后听到回声，已知声音在空气中的速度为340m/s，他到高墙的距离是_______m，这种方法不能测地球和月球间的距离，原因是_______。 三、实验题 10．（25-26八年级上·辽宁盘锦·阶段检测）在“声现象”一章的学习中，李老师在课堂上和大家一起完成了如图所示的几个实验： (1)如图甲所示，在8个相同的水瓶中灌入体积不等的水，水面高度不同。若依次对着瓶子内吹气，此时声源是___________（选填“空气柱”或“瓶和水”）；若用大小相等的力敲击瓶子，瓶中盛水越多，敲击时发出声音的音调就越___________（选填“高”或“低”）； (2)如图乙所示，把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内，逐渐抽出其中的空气，甚至最后听不到声音，这个实验说明了___________；使用的实验方法___________。 (3)如图丙所示，在探究“人耳是怎样听到声音的”过程中，同学们用肥皂膜代替人耳鼓膜进行实验。当喇叭发声的强弱不变时，肥皂膜与喇叭之间的距离越近，肥皂膜的振动幅度越大，直至破裂，由此可以联想到声音的响度跟___________有关。利用该原理制成了医院里的___________（选填“B超仪”或“碎石机”）。 (4)“声音的利用”这节内容学习中，同学们了解蝙蝠依靠___________进行“回声定位”。 四、计算题 11．（25-26八年级上·福建三明·期中）为了监督司机遵守限速规定，交管部门用固定测速仪（向汽车发出超声波信号）监测。汽车匀速驶向测速仪，第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.8 s，第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.6 s，若发出两次信号的时间间隔是1.1 s。超声波的传播速度是340 m/s。求： (1)第一次信号到达车头时，车头与测速仪的距离； (2)从第一次信号到达车头时至第二次信号到达车头时，汽车行驶的距离； (3)汽车的速度。 五、综合题 12．（25-26八年级上·辽宁丹东·阶段检测）阅读材料，回答问题。 故事《大象招聘》中有这样的描述，大象办的农场饱受老鼠的困扰，大象想招些猫来灭鼠。如图为猫和大象的发声和听觉的频率范围（单位为Hz）。 (1)实际上，大象与猫之间___________（选填“能”或“不能”）完成招聘中的语言沟通； (2)大象发声的频率主要是集中在___________（选填“超声波”或“次声波”）所在的频率范围内； (3)如果有地震发生，___________（选填“大象”或“猫”）能感知到地震发出的声波。 【归纳整理】 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 收获： （1）我知道了声的利用分为两大类：声传递信息 和 声传递能量 。 （2）我掌握了回声测距的公式：s = ，使用时需要注意 t是往返时间，要除以2。 （3）我能够区分超声波和次声波：超声波的频率 高于20000Hz ，次声波的频率 低于 20Hz 。 （4）我了解了声在现代技术中的许多应用，例如：B超 、声呐 、超声波清洗 、超声波碎石 等。 问题： （1）在判断声传递信息还是传递能量时，有什么简单有效的方法？ （2）回声测距时，为什么一定要除以 2？如果忘了除以 2 会怎样？ （3）超声波和次声波在生活中有哪些具体的应用场景？ （4）我还想进一步了解：______________。 学科网（北京）股份有限公司 $