北师大版八上物理 4.4声现象在科技中的应用 学案
文档属性
| 名称 | 北师大版八上物理 4.4声现象在科技中的应用 学案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 3.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 北师大版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-09 23:09:53 | ||
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文档简介
声现象在科技中的应用 教案
答案：（1）洗尘（2）直线（3）频率（4）慢（5）平衡
1．超声波
振动频率大于20 000 Hz的声音叫做超声，它能穿透几米厚的金属板，具有与声波一样的传播速度。
如果你在漆黑的屋子里行走，你很容易会碰到墙壁和家具，然而蝙蝠却可以在黑暗中飞行而不会碰到任何东西。这是因为蝙蝠能够使用回声定位法确定飞行路线及寻找食物。
蝙蝠飞行时，发出频率高达100000 Hz的声音脉冲，并能够接收回音。借助这个本领，蝙蝠可以辨别是否会撞上某个物体。
蝙蝠采用的方法叫做回声定位。根据回声定位的原理，科学家发明了声呐，利用声呐系统，人们可以测量水的深度、定位沉没的失事船舶、寻找鱼群，或者定位远航的船只（如图所示）。由于超声具有方向性好、几乎沿直线传播、容易发生反射的特点，根据这一特点还可以利用超声雷达探测物体的位置。
【例1】下列实例中，利用超声波回声定位的是（ ）
A．夜深人静的时候说话特别响亮
B．雷雨时人们总是先看到闪电后听到雷声
C．蝙蝠利用超声波捕捉昆虫
D．渔民利用声呐技术探测鱼群
解析：回声定位是声波传递信息的一个应用，是人们模仿蝙蝠的捕食方法而采用的一种利用超声波的反射来确定目标位置、距离和大小的方法。所以选项A、B中的声音是我们听到的声音，不是超声波，所以不属于回声定位；选项D中的声呐技术所依据的原理也是蝙蝠的回声定位。正确的选项为C、D。
答案：CD
2．次声波
（1）次声波有如下特点：次声的频率很低，波长很长，传播的距离很远，次声的传播过程中能量损失慢，有“预警”的作用，次声具有很强的穿透力。
（2）次声波的来源：自然界中，火山爆发、地震、风暴等都能产生次声波；核爆炸、导弹发射等也能产生次声波。
（3）次声波的危害，能使机器设备破裂、飞机解体、建筑物遭到破坏；在强次声环境中，人的平衡器官的功能将受到破坏，会产生恶心、晕眩、旋转感等症状，严重的会造成内脏出血破裂，危及生命。
（4）防止次声波的危害：次声的破坏性强，危害性大，但人耳却无法直接听见，所以在生产等活动中要尽量防止次声波的产生，尽量远离次声源。
点技巧 次声波的理解①核爆炸、导弹发射时声音频率最低可为0.01 Hz，说明它通常发出次声，但并非都是次声；②只有强次声对人体有害。
【例2】下列关于次声波的说法中正确的是（ ）
A．人耳听不到的声波都是次声波
B．次声波在传播时能量损失小，能传播得极远
C．次声波给人类带来的只有危害
D．我们听不到次声波的原因是，它的响度太小
解析：人除了听不到次声波以外，也听不到频率高于20000 Hz的超声波；次声波的频率低、波长大，在传播时能量损失小，能传播得极远，地球上任何一个地方的核爆炸产生的次声波都能被监测到；我们可以根据许多灾害性的自然现象发生之前发出的次声波，来预测自然灾害事件，所以，我们也可以利用次声波；我们听不到次声波，其原因是它的频率不在我们人类听觉范围内。
答案：B
3．语音识别
你知道声纹吗？所谓声纹是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱。人的语言产生是人体语言中枢与发音器官之间一个复杂的生理物理过程，身体在讲话时使用的器官——舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态方面每个人的差异很大，所以任何两个人的声纹图谱都有差异。因此声音就像每个人的指纹、虹膜一样，可以作为一个人的认识标志。
从20世纪60年代开始，语音识别技术被广泛地进行研究，并应用到了电话银行、电话炒股、个人身份证明乃至侦察技术等诸多领域。
【例3】日本广岛一家工厂研制出一种电动保险柜。保险柜的门扉上安有“电子耳”，能听声音，还能把这种声音送给电脑进行识别，保险柜的主人买下它以后，事先对着“电子耳”讲一句暗语，让电脑对主人的声音进行分析，存储到存储器里。比方，主人对它说：“芝麻，芝麻！开门！”电脑便记住了这个暗语，等主人再来时，只要对着电子耳重复这句话，保险柜便能自动打开了。有人担心，如果小偷知道了暗语怎么办？有趣的是，除了主人以外，谁对电子耳讲暗语，保险柜的大门都不会开。
为什么保险柜听到主人的暗语能自动开门，而听到小偷同样的暗语不会开门？
解析：将声音与计算机技术结合起来产生了声识别技术，每个人的声音都有所不同，声识别系统可以识别出每个人的声音中细微的差异，因此即便是小偷说出同主人一样的暗语，声识别系统也会辨别出来。
答案：主人和小偷说话的音调及音色不同，也就是声纹不同，声识别系统能识别出主人说话的声音。
4．超声波在信息方面的应用
利用超声波穿透能力强和反射的特性，制成了超声诊断仪（B超）。利用B超检查身体时，在屏幕上可以生成声学图像，医生通过图像可以观察人体内部，诊断病情，以采取相应的治疗措施。
另外，工业上使用超声探伤仪，能探查出金属零件内部的裂纹等隐患。
B超检查
【例4－1】利用“B超”可以帮助医生确定病人体内脏器的情况，这是因为（ ）
A．“B超”声波的频率很大
B．“B超”声波的能量很大
C．“B超”声波进入人体，可在脏器上发生反射，反射波带有信息
D．“B超”声波进入人体可穿透内部脏器治病
解析：“B超”主要是为了更准确地获得人体内部的疾病信息，超声波反射时，带回了人体内部的信息。所以“B超”是声波反射的应用，是声音能传递信息在科学技术上的具体应用。
答案：C
【例4－2】有以下事实：①蝙蝠可以利用超声波探测飞行中的障碍和发现昆虫；②渔民利用声呐发现鱼群；③医生用听诊器给病人检查病情；④科学考察能利用声呐探测海洋。
由以上事实，可知：
（1）其中靠声音传播信息的是______________。
（2）可以得出的一个共同结论是________________。
解析：声和声音是两个不同的概念，声是指发声体振动时产生的声波。声音只是人耳听到的声波。声的范围广，声音是声的一部分。声分次声、声音和超声波。声音是指频率在20～20 000 Hz之间的声波，而频率低于20 Hz的是次声波，频率高于20 000 Hz的是超声波，次声波和超声波人都听不到。地震、海啸、台风、火山喷发都有次声波产生。
答案：（1）③（2）声可以传播信息
5．超声波在能量方面的应用
（1）清除污垢：超声波具有能量，它能使清洗液产生剧烈的震荡，可以把精密仪器表面的污垢除掉，超声波清洗钟表、超声洗牙就是如此。
（2）空气加湿：如果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雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气的湿度，这就是超声波加湿器的原理。
（3）清除结石：利用超声波具有的能量，可以击碎人体内的结石，使之顺利排出体外，达到治病的目的。
（4）超声除尘：在冒黑烟的烟囱里放一个超声波除尘器，除尘器里发出的超声波频率很高，当超声波发射到烟囱中时引起烟尘随着它的振动而剧烈振荡，短时间内，烟尘相互碰撞，凝聚成较大的颗粒，而沉到烟囱底部以达到除尘的目的。
辨误区 声音是传递能量还是信息的区分；关键是弄清声音在事件中所起的作用。单就传递能量而言，声音对物体起到了一定的物理作用；而传递信息中声音对物体不起作用。
【例5－1】如图所示是海螺形超声波加湿器，关于加湿器的说法不正确的是（ ）
A．加湿器是利用超声波工作的
B．加湿器的工作过程利用了声音的能量特性
C．加湿器工作过程中，人听到的声音是超声波
D．超声波的传播也需要介质，不能在真空中传播
解析：超声波是发声物体振动时，频率大于20000 Hz的声音，所以我们人类是听不到超声波的。超声波加湿器主要就是利用超声波来进行工作的，利用超声波将普通的水打碎，成为直径为几微米的小水珠，变成雾扩散到空中去，这样来增大空气湿度，由此我们可以看出加湿器就是利用超声波传递能量来将水打碎。超声波和我们听到的声音一样，也是一种声波，所以它的传播一样需要介质，真空不能传播声音。
答案：C
【例5－2】下列事实中，应用了声波传递能量的是（ ）
①外科医生利用超声波除去人体内的结石②超声波洁牙③超声波加工硬度特别高的工件④超声波雾化⑤“B超”检查病人的某部位⑥晚上拍手，走廊灯自动亮了
A．①②③④ B．①②③
C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥
解析：①②③④⑥都属于声音传递能量的事例，⑤“B超”利用的是人的不同组织对超声波的反射程度不同，从而知道病人某组织是否有异，说明声音能传递信息。
答案：C
4 / 6
答案：（1）洗尘（2）直线（3）频率（4）慢（5）平衡
1．超声波
振动频率大于20 000 Hz的声音叫做超声，它能穿透几米厚的金属板，具有与声波一样的传播速度。
如果你在漆黑的屋子里行走，你很容易会碰到墙壁和家具，然而蝙蝠却可以在黑暗中飞行而不会碰到任何东西。这是因为蝙蝠能够使用回声定位法确定飞行路线及寻找食物。
蝙蝠飞行时，发出频率高达100000 Hz的声音脉冲，并能够接收回音。借助这个本领，蝙蝠可以辨别是否会撞上某个物体。
蝙蝠采用的方法叫做回声定位。根据回声定位的原理，科学家发明了声呐，利用声呐系统，人们可以测量水的深度、定位沉没的失事船舶、寻找鱼群，或者定位远航的船只（如图所示）。由于超声具有方向性好、几乎沿直线传播、容易发生反射的特点，根据这一特点还可以利用超声雷达探测物体的位置。
【例1】下列实例中，利用超声波回声定位的是（ ）
A．夜深人静的时候说话特别响亮
B．雷雨时人们总是先看到闪电后听到雷声
C．蝙蝠利用超声波捕捉昆虫
D．渔民利用声呐技术探测鱼群
解析：回声定位是声波传递信息的一个应用，是人们模仿蝙蝠的捕食方法而采用的一种利用超声波的反射来确定目标位置、距离和大小的方法。所以选项A、B中的声音是我们听到的声音，不是超声波，所以不属于回声定位；选项D中的声呐技术所依据的原理也是蝙蝠的回声定位。正确的选项为C、D。
答案：CD
2．次声波
（1）次声波有如下特点：次声的频率很低，波长很长，传播的距离很远，次声的传播过程中能量损失慢，有“预警”的作用，次声具有很强的穿透力。
（2）次声波的来源：自然界中，火山爆发、地震、风暴等都能产生次声波；核爆炸、导弹发射等也能产生次声波。
（3）次声波的危害，能使机器设备破裂、飞机解体、建筑物遭到破坏；在强次声环境中，人的平衡器官的功能将受到破坏，会产生恶心、晕眩、旋转感等症状，严重的会造成内脏出血破裂，危及生命。
（4）防止次声波的危害：次声的破坏性强，危害性大，但人耳却无法直接听见，所以在生产等活动中要尽量防止次声波的产生，尽量远离次声源。
点技巧 次声波的理解①核爆炸、导弹发射时声音频率最低可为0.01 Hz，说明它通常发出次声，但并非都是次声；②只有强次声对人体有害。
【例2】下列关于次声波的说法中正确的是（ ）
A．人耳听不到的声波都是次声波
B．次声波在传播时能量损失小，能传播得极远
C．次声波给人类带来的只有危害
D．我们听不到次声波的原因是，它的响度太小
解析：人除了听不到次声波以外，也听不到频率高于20000 Hz的超声波；次声波的频率低、波长大，在传播时能量损失小，能传播得极远，地球上任何一个地方的核爆炸产生的次声波都能被监测到；我们可以根据许多灾害性的自然现象发生之前发出的次声波，来预测自然灾害事件，所以，我们也可以利用次声波；我们听不到次声波，其原因是它的频率不在我们人类听觉范围内。
答案：B
3．语音识别
你知道声纹吗？所谓声纹是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱。人的语言产生是人体语言中枢与发音器官之间一个复杂的生理物理过程，身体在讲话时使用的器官——舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态方面每个人的差异很大，所以任何两个人的声纹图谱都有差异。因此声音就像每个人的指纹、虹膜一样，可以作为一个人的认识标志。
从20世纪60年代开始，语音识别技术被广泛地进行研究，并应用到了电话银行、电话炒股、个人身份证明乃至侦察技术等诸多领域。
【例3】日本广岛一家工厂研制出一种电动保险柜。保险柜的门扉上安有“电子耳”，能听声音，还能把这种声音送给电脑进行识别，保险柜的主人买下它以后，事先对着“电子耳”讲一句暗语，让电脑对主人的声音进行分析，存储到存储器里。比方，主人对它说：“芝麻，芝麻！开门！”电脑便记住了这个暗语，等主人再来时，只要对着电子耳重复这句话，保险柜便能自动打开了。有人担心，如果小偷知道了暗语怎么办？有趣的是，除了主人以外，谁对电子耳讲暗语，保险柜的大门都不会开。
为什么保险柜听到主人的暗语能自动开门，而听到小偷同样的暗语不会开门？
解析：将声音与计算机技术结合起来产生了声识别技术，每个人的声音都有所不同，声识别系统可以识别出每个人的声音中细微的差异，因此即便是小偷说出同主人一样的暗语，声识别系统也会辨别出来。
答案：主人和小偷说话的音调及音色不同，也就是声纹不同，声识别系统能识别出主人说话的声音。
4．超声波在信息方面的应用
利用超声波穿透能力强和反射的特性，制成了超声诊断仪（B超）。利用B超检查身体时，在屏幕上可以生成声学图像，医生通过图像可以观察人体内部，诊断病情，以采取相应的治疗措施。
另外，工业上使用超声探伤仪，能探查出金属零件内部的裂纹等隐患。
B超检查
【例4－1】利用“B超”可以帮助医生确定病人体内脏器的情况，这是因为（ ）
A．“B超”声波的频率很大
B．“B超”声波的能量很大
C．“B超”声波进入人体，可在脏器上发生反射，反射波带有信息
D．“B超”声波进入人体可穿透内部脏器治病
解析：“B超”主要是为了更准确地获得人体内部的疾病信息，超声波反射时，带回了人体内部的信息。所以“B超”是声波反射的应用，是声音能传递信息在科学技术上的具体应用。
答案：C
【例4－2】有以下事实：①蝙蝠可以利用超声波探测飞行中的障碍和发现昆虫；②渔民利用声呐发现鱼群；③医生用听诊器给病人检查病情；④科学考察能利用声呐探测海洋。
由以上事实，可知：
（1）其中靠声音传播信息的是______________。
（2）可以得出的一个共同结论是________________。
解析：声和声音是两个不同的概念，声是指发声体振动时产生的声波。声音只是人耳听到的声波。声的范围广，声音是声的一部分。声分次声、声音和超声波。声音是指频率在20～20 000 Hz之间的声波，而频率低于20 Hz的是次声波，频率高于20 000 Hz的是超声波，次声波和超声波人都听不到。地震、海啸、台风、火山喷发都有次声波产生。
答案：（1）③（2）声可以传播信息
5．超声波在能量方面的应用
（1）清除污垢：超声波具有能量，它能使清洗液产生剧烈的震荡，可以把精密仪器表面的污垢除掉，超声波清洗钟表、超声洗牙就是如此。
（2）空气加湿：如果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雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气的湿度，这就是超声波加湿器的原理。
（3）清除结石：利用超声波具有的能量，可以击碎人体内的结石，使之顺利排出体外，达到治病的目的。
（4）超声除尘：在冒黑烟的烟囱里放一个超声波除尘器，除尘器里发出的超声波频率很高，当超声波发射到烟囱中时引起烟尘随着它的振动而剧烈振荡，短时间内，烟尘相互碰撞，凝聚成较大的颗粒，而沉到烟囱底部以达到除尘的目的。
辨误区 声音是传递能量还是信息的区分；关键是弄清声音在事件中所起的作用。单就传递能量而言，声音对物体起到了一定的物理作用；而传递信息中声音对物体不起作用。
【例5－1】如图所示是海螺形超声波加湿器，关于加湿器的说法不正确的是（ ）
A．加湿器是利用超声波工作的
B．加湿器的工作过程利用了声音的能量特性
C．加湿器工作过程中，人听到的声音是超声波
D．超声波的传播也需要介质，不能在真空中传播
解析：超声波是发声物体振动时，频率大于20000 Hz的声音，所以我们人类是听不到超声波的。超声波加湿器主要就是利用超声波来进行工作的，利用超声波将普通的水打碎，成为直径为几微米的小水珠，变成雾扩散到空中去，这样来增大空气湿度，由此我们可以看出加湿器就是利用超声波传递能量来将水打碎。超声波和我们听到的声音一样，也是一种声波，所以它的传播一样需要介质，真空不能传播声音。
答案：C
【例5－2】下列事实中，应用了声波传递能量的是（ ）
①外科医生利用超声波除去人体内的结石②超声波洁牙③超声波加工硬度特别高的工件④超声波雾化⑤“B超”检查病人的某部位⑥晚上拍手，走廊灯自动亮了
A．①②③④ B．①②③
C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥
解析：①②③④⑥都属于声音传递能量的事例，⑤“B超”利用的是人的不同组织对超声波的反射程度不同，从而知道病人某组织是否有异，说明声音能传递信息。
答案：C
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