第三节 超声与次声
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学习内容
了解人耳能够听到声音的频率范围，做到超声和次声。
了解现代技术中与声有关的知识和应用。
3、了解次声的危害。认识到科学技术对于社会发展和人类生活的影响
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一、选择题
1、小猫、小狗等动物比人对声音更敏感，这是因为（ ）
A、这些动物的发生频率范围大 B、这些动物的听觉频率范围大
C、这些动物的耳朵比较大 D、这些动物比人更专心听声音
2、下面是一些正在振动着的物体。甲：以每秒2次上下挥动的手臂；乙：蝙蝠的嘴发出频率为105Hz的振动；丙：被小锤敲击的频率为256Hz的音叉。对以上这些物体的说法中，正确的是（ ）
A、甲、乙、丙都是声源，人耳都能听到它们发出的声音
B、丙是声源，人耳能听到它发出的声音，甲、乙不是声源，人耳不能听到它们发出的声音
C、甲、乙、丙都是声源，但人耳只能听丙发出的声音
D、甲、乙、丙都不是声源，人耳都不能听到它们发出的声音
3、大象可以用人类听不到的声音进行交流，其实质是（ ）
A、大象语言对人类来说是次声，人听不见，大象却能听见
B、大象语言对人类来说是超声，人听不见
C、大象没有发出声波，是根据感觉、眼神进行信息交流的
D、听觉好一些的人可以听到大象的语言
4、大街上的“超声波洁牙”美容店中，超声之所以能洁牙，是因为（ ）
A、超声是清洁剂 B、超声发生反射
C、超声传递去污的信息 D、超声引起液体的振动，振动把污垢敲下来
5、在屋子里谈话比在旷野里听起来响度大，这是因为（ ）
A、屋子里有回声，旷野里没有回声
B、屋里声音会被反射，旷野里声音不会被反射
C、屋子比较安静，旷野里比较喧闹
D、屋子里的回声加强了原声，旷野里回声不能加强原声
二、填空题
6、蝙蝠的视力很差，他们只在夜间活动和觅食，它们是利用 来绕开障碍物并确定目标的位置和距离。
7、医院里的“B超”实际上是利用了 波来观察人体内部，从而进行诊断和治疗；在强的 波中，人的平衡器官的功能会受到破坏，从而产生恶心、眩晕等症状，严重的会造成内脏出血，危及生命。
生活拓展
8、在工业方面，超声的典型应用是对金属的无损探伤和超声测厚两种。过去，许多技术因为无法探测到物体组织内部而阻碍其发展，超声传感技术的发现改变了这种状况。只要将超声传感器固定在装置上，它就能“悄无声息”地探测人们所需要的信息。这里的“悄无声息”是指 。
9、举出生活中两个利用声音的例子。
10、攀登雪山是一项极富有挑战性的体育运动。登山运动员在攀登雪山时有一个忌讳，那就是不许高声喊叫。你知道这是为什么吗？
11、科学家们根据蝙蝠超声导航的原理发明 ( http: / / www.21cnjy.com )了声呐，利用声呐系统可以探知海洋的深度，已知声音在海水中的传播速度1450m/s，用声呐向海底垂直发射声波，并测得接收回声所用的时间为4s，求海底的深度。
12、阅读材料。
“无人船”之谜
1880年，人们在美国罗德艾兰州组波特市伊斯顿斯·比奇镇附近的海面上发现一艘名叫西拜尔德的无人船，船长室的早餐尚在，而全体船员却不知去向。
1855年2月28日，英国三桅帆船“马拉顿”号在北大西洋遇到一艘美国无人穿“突瑞姆斯·切斯捷尔”号。该船风帆垂落，船只完好无损，货物依然如故，食物淡水充足，也无任何搏斗和暴力的迹象，只是船上空无一人。
更为神秘的要算1881年12月12日，美国快速机帆炮舰巡游时，在北大西洋中又发现一艘无人帆船。舰长格里福芬命几个水兵留在帆船上，由他的军舰拖着这条船航行。在离海洋还有三天路程时，海上狂风大作，拖船用的缆绳断裂，黑夜茫茫，呼叫无音，两船失去了联系。当第二天发现时，帆船上的水兵却都不见了！此时离纽约只有300km，眼看就要到家了，格里福芬舰长又用重金买动了几个人到那艘帆船上去，这一天，天气晴朗，微风习习。黎明前，“爱伦·奥斯汀”号的舵手发现船偏离了航线，当他回头再看拖着的帆船时，不禁大吃一惊：帆船不见了！就这样，这艘帆船的失踪成了航海史上又一个神秘的谜。
……
迄今为止，人们在茫茫大海上已发现了数十艘无人船，孤独、奇异而神秘，好象诉说着一桩桩故事，却又似无从说起。
目前，对于无人船案件，科学家们认为可能是海洋次声波造成的。
海洋次声波是指在风暴和强风下出现的频率低于20Hz的声波，如果是大风暴，次声波的功率可达数十千瓦，这种大能量的次声波会对生物体产生辐射，某些频率的次声波，可引起人和动物的疲劳、痛苦、甚至导致失明。同时，过强的次声波常使人和动物产生惊恐情绪，导致船上的人员跳海自杀而失踪。
13、你知道蝙蝠的超声导航究竟是怎么一回事吗？
第三节 超声与次声
1、B 2、C 3、A 4、D 5、D 6、超声导航 7、超声 次声 8、人耳没听到发出的超声 9、略 10、因为声音是由物体振动产生的，人在高声喊叫的同时，也引起了周围空气的振动，振动通过空气传递给了积雪层，往往会引起积雪层的振动，这样会引发雪崩的危险 11、2900m 12、略 13、蝙蝠的嘴是一个超声波发生器，每隔一定时间就发出一次超声波，它发出的超声波碰到障碍物就反射回来，蝙蝠的耳朵是一个灵敏的超声波接收器，它利用反射回来的时间差，判断前方的障碍物第三节 超声与次声 教案
一、课前准备
1. 人耳听到的声音频率范围有多大？什么是超声和次声？
（答案：人耳听觉频率范围在20 Hz至20000 Hz之间。高于20000 Hz以上的声音称为超声，低于20 Hz的声音称为次声。）
2. 超声和次声各有何特性？
（答案：超声波具有方向性好、穿透力强、 ( http: / / www.21cnjy.com )对物体有很强的“破碎”能力，易于获得较集中的声能等；由于次声波的频率很低，因而它显示出了种种奇特的性质，其中最显著的特点是传播的距离远，而且不容易被吸收．）
二、名师解读点拨
知识点1：超声与次声
高于________Hz以上的声音称为 ( http: / / www.21cnjy.com )超声，低于________Hz的声音称为次声。人耳听觉频率范围在________________Hz之间。
答案：20000 20 20 Hz至20000
【明确】我们平常听到的各种声音只是声音世界中的一部分，尽管听不到，却很有意义。
知识点2：超声及其应用
【想一想】超声有哪些的应用？
【点拨】超声波的应用是很广的。定向 ( http: / / www.21cnjy.com )发射的超声在水中传播的距离比光和无线电信号远得多．模仿蝙蝠使用超声的道理，人类发明了声纳这种装在船只及潜艇上的装置．靠超声在水中传播时碰到物体产生回波，来测定距离，确定位置，能发现对手，或保证航行安全；超声具有很强的穿透能力，超声诊断仪（B超）可以用来检查、治疗人体疾病，超声探测仪能探测金属内部存在的缺陷；超声对物体有很强的“破碎”能力，能将一般情况下不能混合的液体（如油和水）混合在一起，可用在化学工业上，它还能破坏细菌结构可对医疗器械和食物等进行杀菌消毒。用超声处理过的种子可以缩短发芽时间，提高发芽率。
【注意】超声仍是一种声音，声音的传播需要物质，利用超声来测定距离确定位置时需要有传播的物质。
知识点3： 次声及其应用
【想一想】哪些情况可产生次声？
【点拨】火山爆发、坠人大气层中的流星、极 ( http: / / www.21cnjy.com )光、地震、海啸、台风、雷暴、龙卷风、电离层扰动，等等．利用人工的方法也能产生次声波，例如核爆炸、火箭发射、化学爆炸，等等．
【说明】许多灾害性的自然现象，如火山 ( http: / / www.21cnjy.com )爆发、龙卷风、雷暴、台风等，在发生之前可能会辐射出次声波，人们就有可能利用这些前兆现象来预测和预报这些灾害性自然事件的发生．预测自然灾害性事件，探测出这些次声源的有关参量．
【想一想】次声有何破坏性？
【点拨】次声能量很高，能使机器设备破坏 ( http: / / www.21cnjy.com )、飞机解体、建筑物破坏；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坏，危及生命。生活中，由于人耳无法听到次声，所以要尽量防止次声的产生，远离次声源。
三、拓展整合创新
类型之一：超声与次声
【例1】（05年四川）物理教科书上有下列两则信息，如图1和如图2所示
根据上述两则信息，可以判断下列说法正确的是
A.人凭听觉能发现飞行的蜜蜂和飞行的蝴蝶
B.狗凭听觉能发现飞行的蜜蜂和飞行的蝴蝶
C.猫凭听觉能发现飞行的蝴蝶，不能发现飞行的蜜蜂
D.人凭听觉能发现飞行的蜜蜂，不能发现飞行的蝴蝶
解析：从图1和图2所给出的信息 ( http: / / www.21cnjy.com )中可知人的听觉频率范围为20Hz——20000Hz，狗的听觉频率范围为15Hz——50000Hz，猫的听觉频率范围为60Hz——65000Hz，蝴蝶每秒振翅五六次，即发声频率为5 Hz——6 Hz，不在人的听觉频率范围内，也不在狗和猫的听觉频率范围内，所以A、B、C答案均不正确。蜜蜂发声频率在人的听觉频率范围内，所以答案D正确。
【变式题】（05年绍兴市）300年前， ( http: / / www.21cnjy.com )意大利科学家做了这样一个实验：在房间里挂了许多铃铛，然后让蝙蝠在房间中自由飞翔。第一次未对蝙蝠有任何限制，铃铛未响；第二次蒙住蝙蝠的眼睛，铃铛也未响；第三次塞住蝙蝠的耳朵，房间中的铃铛响了。下列问题不是该实验所研究的是（ ）
A.蝙蝠飞行靠什么躲避障碍物的 B.眼睛对蝙蝠飞行是否起作用
C.耳朵对蝙蝠飞行是否起作用 D.铃铛是怎样发声的
解析：该实验所研究的是蝙蝠飞行靠什么躲避障 ( http: / / www.21cnjy.com )碍物的, 第一次未对蝙蝠有任何限制，铃铛未响,说明蝙蝠有“绝技”，第二次蒙住蝙蝠的眼睛，铃铛也未响，说明眼睛对蝙蝠飞行不起作用，第三次塞住蝙蝠的耳朵，房间中的铃铛响了，说明耳朵对蝙蝠飞行起了作用。至于铃铛是怎样发声的不是该实验所研究的问题。答案：D
类型之二：超声及其应用
【例2】根据下列图所示的三幅图，说明超声波在生产和生活方面有什么应用．
解析：从上面几点可以看出超声 ( http: / / www.21cnjy.com )波的应用是很广的．主要表现在：第一，超声波频率高，振动迅速，可利用它来清洗、力口工和消毒；第二，超声波的穿透本领大，在工业上用来检验金属内部是否有裂痕、气泡等；第三，超声波在医学上应用很广．医院里的“B超”应用的就是超声波．
【变式题】下列距离不能用声波来测量的是（ ）
A．海的深度 B．相距很远的两高山之间的距离
C．地球到月球之间的距离 D．很长的钢管的长度
解析：声音的传播需要物质，所不能以用声波来测量的是地球到月球之间的距离。答案：C
类型之三：次声及其应用
【例3】由于人类还不能准确地预测地震， ( http: / / www.21cnjy.com )因此地震发生时常导致很多人在灾害中丧生。但一些小动物对地震的预警却比人类要好的多，其原因是小动物（ ）
A．能听到声波的频率较高 B．能听到地震中的次声波
C．能听到地震中的超声波 D．能听到响度很小的声音
解析：次声源有：火山爆发、坠人大气层中 ( http: / / www.21cnjy.com )的流星、极光、地震、海啸、台风、雷暴、龙卷风等，地震发生时能产生次声波，人耳听不到，一些小动物能听到地震中的次声波，对地震的预警却比人类要好的多。答案：B
【变式题】一艘国际商船在“火地岛”，发现 ( http: / / www.21cnjy.com )了多年前神谜失踪的“马可波罗”号帆船，而船上的一切设备及物品却完好无损。经科学家们多年的研究和探索，终于揭开了这些遇难者的“死亡谜”。原来都死于风暴所产生的 。
解析：风暴发生时能产生次声波，在强次声环境中 ( http: / / www.21cnjy.com )，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坏，危及生命。答案：次声波
类型之四：综合应用创新
【例4】[阅读材料]
⑴ 蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔，用蜡封 ( http: / / www.21cnjy.com )住其耳朵，虽然把它放在明亮的房间里，仍像喝醉酒一样，一次一次地碰到障碍物，后来，物理学家证实了蝙蝠能发出 ① 波，靠这种波的回声来确定目标和距离。
⑵ 如果把八只同样的玻璃杯盛不同深度的水用一根细棒依次敲打杯子，可以发现声音的 ② 和盛水量有关。如果调节适当，可演奏简单的乐谱，由此我们不难知道古代“编钟”的道理。
⑶许多年前，“马可波罗”号帆船在“火地岛”失踪，经过多年的研究，揭开了“死亡之迷”，他们都是死于亚声，这是一种人耳听不到的声音，频率低于20Hz，而人的内脏的固有频率和亚声波极为相似，当二者相同时，会形成内脏的共振，严重时，把内脏振坏而丧生。
请回答⑴ 请你将上面短文中①和②两处补 ( http: / / www.21cnjy.com )上恰当的文字：①________，②_________
⑵ 亚声是指我们学过的_____________。
⑶ 从短文⑶中可以看出，人体内脏的固有频率大致是________左右，声具有_______。⑷ 从短文⑵中可以看出，所填的物理量②与_______有关,关系__________________________.
解析：⑴ 超声波；音调。⑵ 次声波。⑶ 20Hz；能量；频率；声源振动的频率越高，声音的音调越
四、当堂检测反馈
1．一个声源2min内振动了720次，它 ( http: / / www.21cnjy.com )的频率为是___________Hz，人耳___________（能/不能）听到该声音；小明同学练声时，发出声音的频率是200Hz，则他的声带每秒钟振动___________次。
解析：频率表示振动的快慢，用每秒振 ( http: / / www.21cnjy.com )动的次数来表示，一个声源2min内振动了720次，即120秒内振动了720次，每秒振动的次数为6次，所以它的频率为6Hz，小于20 Hz，人耳不能听到该声音；小明同学练声时，发出声音的频率是200Hz，则他的声带每秒钟振动200次。 答案： 6 不能 200
2.听不见的声音包括 波和 波。 波可以传很远，容易绕过障碍物而且无孔不入； 波可以用来清洗和焊接物体。
答案：超声波 次声波 次声波 超声波
3.蝴蝶在飞行时不停地扇动翅膀，我们听不到蝴蝶飞行的声音，这是因为（ ）
A．蝴蝶在飞行时翅膀产生的是超声波 B．蝴蝶在飞行时翅膀不产生声波
C．蝴蝶在飞行时翅膀产生的是次声波 D．蝴蝶在飞行时翅膀产生的是声波，但声音太小
解析：人耳听觉频率范围在20 Hz至20000 Hz之间。蝴蝶在飞行时翅膀产生的是次声波，人耳听不到蝴蝶飞行的声音。答案：C
4.下列现象不属于利用超声波的是（ ）
A．蝙蝠飞行时的定向 B．医生利用“B”超给病人检查
C．利用声波清洗精细的零件 D．优美的小提琴演奏声
答案：D
5.一个声源在振动，但人耳却听不到声音，可能的原因有哪些
答案：(1)声源的频率过高．(2)声源的频率过低．(3)声源的振幅太小．(4)声源与人耳没有传声介质．(5)人耳距声源太远
五、课后延伸阅读
一些动物的“声呐”
声呐并非人类的专利，不少动物都有它们自 ( http: / / www.21cnjy.com )己的“声呐”。蝙蝠就用喉头发射每秒10-20次的超声脉冲而用耳朵接收其回波，借助这种“主动声呐”它可以探查到很细小的昆虫及0．1mm粗细的金属丝障碍物。而飞蛾等昆虫也具有“被动声呐”，能清晰地听到40m以外的蝙蝠超声，因而往往得以逃避攻击。然而有的蝙蝠能使用超出昆虫侦听范围的高频超声或低频超声，从而使捕捉昆虫的命中率仍然很高。看来，动物也和人类一样进行着“声呐战”！海豚和鲸等海洋哺乳动物则拥有“水下声呐”，它们能产生一种十分确定的讯号探寻食物和相互通迅。
海豚声呐的灵敏度很高，能 ( http: / / www.21cnjy.com )发现几米以外直径0．2mm的金属丝和直径lmm的尼龙绳，能区别开只相差1/200 s时间的两个信号，能发现几百米外的鱼群，能遮住眼睛在插满竹竿的水池子中灵活迅速地穿行而不会碰到竹竿；海豚声呐的“目标识别”能力很强，不但能识别不同的鱼类，区分开黄铜、铝、电木、塑料等不同的物质材料，还能区分开自己发声的回波和人们录下它的声音而重放的声波；海豚声呐的抗干扰能力也是惊人的，如果有噪声干扰，它会提高叫声的强度盖过噪声，以使自己的判断不受影响；而且，海豚声呐还具有感情表达能力，已经证实海豚是一种有“语言”的动物，它们的“交谈”正是通过其声呐系统。尤其是仅存于世的四种淡水豚中最珍贵的一种－我国长江中下游的白鳍豚，它的声呐系统“分工”明确，有为定位用的，有为通讯用的，有为报警用的，并有通过调频来调制位相的特殊功能。
多种鲸类都用声来探测和 ( http: / / www.21cnjy.com )通信，它们使用的频率比海豚的低得多，作用距离也远得多。其他海洋哺乳动物，如海豹、海狮等也都会发射出声呐信号，进行探测。终身在极度黑暗的大洋深处生活的动物是不得不采用声呐等各种手段来搜寻猎物和防避攻击的，它们的声呐的性能是人类现代技术所远不能及的。解开这些动物声呐的谜，一直是现代声呐技术的重要研究课题。
