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第一章 声现象
第4节 人耳听不到的声音
1、蝴蝶飞行时,翅膀振动幅度很大,为什么我们却听不到声音?
2、蝙蝠在黑夜中是如何捕食的?
3、大象是怎样交流的?
4、B超诊断仪的工作原理是什么?
科学探究
猜想与假设
人耳听不到的声音
1.了解人耳听觉的频率范围。
2.了解超声波的特点及其应用。
3.了解次声波的特点及其应用。
知识点一:人和一些动物听觉的频率范围
1. 可听声波:人耳能听到的声音叫作可听声波,频率范围为:20Hz~20000Hz。
2. 超声波:频率高于20000Hz的声音叫超声波。
3. 次声波:频率低于20Hz的声音叫次声波。
4.人和一些动物听觉的频率范围
分类 听觉频率范围
蝙蝠 1000 120000HZ
海豚 150 150000HZ
猫 60 65000HZ
人 20 20000HZ
狗 15 50000HZ
大象 1 20000HZ
(1)不同的人听觉的频率范围不完全相同。例如,有些年轻人就能听到频率低于20Hz的声音。一般情况下,人的年龄越大,能听到的声音的频率范围越小。
(2)不同动物听觉的频率范围差别较大,如蝙蝠、海豚等能听到超声波,而狗、大象则能听到次声波。
分类 听觉频率范围
蝙蝠 1000 120000HZ
海豚 150 150000HZ
猫 60 65000HZ
人 20 20000HZ
狗 15 50000HZ
大象 1 20000HZ
知识点二:超声波
1. 超声波的特点
超声波具有方向性好、在水中传播距离远、穿透能力强、易于获得较集中的声能、能够成像等特点,在生产、医疗和科学研究等方面得到了广泛的应用。
2. 超声波的应用
(1)蝙蝠的回声定位
自然界中许多动物不仅能发出超声波,还能感受到超声波。例如,通常夜间活动的蝙蝠不会撞到障碍物,它们利用超声波进行导航。蝙蝠发出的超声波碰到墙壁等障碍物会返回,由此,它便能判断障碍物的位置并及时避开。
蝙蝠靠超声波发现昆虫
探测海底深度
(2)超声雷达(声呐):
①可用来探测海底深度、海中暗礁等,还可用来探测鱼群、潜艇的位置等。
②测量海底深度的原理:就是从船上发出声脉冲至海底,通过测算接收,然后将接收到的回声所经历的时间自动转换为深度值显示出来。
设声波在海水中的传播速度为 v,
声呐系统向海底垂直发射声波,经时间t后收到回波,
则海水的深度: s=
(声波通过的距离是海底深度的2倍)
探测鱼群位置
声呐探测海底结构
我们平常看到的海底结构图就是根据声呐提供的数据绘制的。
探测潜艇位置
探测鱼群、潜艇位置、绘制水下数千米地形图等。
声呐的一些应用
动画讲解:声呐是如何工作的
(3)超声诊断仪
在医疗领域,人们利用超声波成像技术发明了超声诊断仪。这种诊断仪通过探头发射的超声波进入人体,并从体内组织结构产生的回声中提取信息组成图像。例如,利用B型超声诊断仪(简称B超)可以观察母体内的胎儿,如图所示。
胎儿的B型图像
(4)超声诊断仪
在工业领域,超声波探伤仪能利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性,快速、精确地进行工件内部缺陷的检测、定位、评估和诊断。例如,可以用它探测铁轨内部是否存在裂纹、气孔和杂质等。
超声波探伤仪
(5)超声波的其他应用
人们还利用超声波的特性发明了超声波清洗机、超声波焊接机、超声波雾化器等。有一种超声波马达,它能把超声振动的形式转换为移动的形式,比传统电动机体积更小,并具有低速、高精度等优点,不少数码照相机的光学镜头都采用了这项技术。
超声波清洗机 超声波马达
1. 次声波的来源
次声波广泛存在于我们的周围。许多自然现象都会产生次声波,如狂风暴雨、电闪雷鸣、火山爆发、地震、海啸等。人为产生次声波的现象也很多,如核爆炸、火箭发射、飞机飞行和列车行驶等都会产生次声波。
知识点三:次声波
火山爆发会产生次声波
2. 次声波的特点
次声波在传播过程中能量衰减较慢,且不易被障碍物遮挡,因而可以传播得很远。强烈地震、火山爆发产生的次声波,能绕地球传播2 3圈。
3. 次声波的危害
较强的次声波会对人体造成严重损害,使人恶心、神经错乱,甚至内脏破裂。强度更大的次声波还会对机器设备、建筑物等造成破坏。
4. 次声波的应用
目前,科学家正在研究、监测和控制次声波,以便有效地避免它的危害,或从中获取信息来预报地震、台风等。
次声波检测仪
风暴生成后生的次声波,传播速度远大于风暴移动速度,人们根据监测到的次声波,即可在风暴到来之前发出警报。
人们还通过研究次声波在大气层中传播的特性,来探测某些大规模气象过程的性质和规律,预报沙尘暴、龙卷风等。
(1)声可以传递信息,也可以传递能量。凡是声音引起其他物体变化的例子,均属于声音传递能量;声音未能引起其他物体的变化,而是根据声音对物体的状况或某些特征作出判断,属于声音传递信息。如“雷声震耳欲聋”,说明雷声具有能量;而“听到了雷声预示着将要下雨”,这是雷声传递信息。
声传递信息 声传递能量
利用回声测距、定位(声呐) 超声波清洗精密仪器、碎石、洁齿
用“B超”检查身体 超声波雾化器
利用超声波探测金属内部裂纹 次声波武器
利用次声波预测地震、监测核爆炸等 次声波的破坏作用
(2)声传递信息、传递能量的实例
拓展:声传递信息与传递能量
人能够听到的声音频率范围为:20Hz~20000Hz。
定义:把频率高于20000Hz的声叫超声波.
特点:方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能.
应用:超声导航、声呐、超声诊断仪、清洗等.
定义:把频率低于20Hz的声波称为次声波.
特点:次声波来源广、传播远、能绕过障碍物.
应用:检测预警自然灾害等.
危害:能量很大的次声具有极大的破坏力.
声波可以传递信息和能量.
次声波
人耳听不到的声音
可听声
声传递信
息与能量
超声波
1.三峡大坝竣工后,经超声波探伤检测,坝体无一结构性裂缝,创造了人类水利建筑史上的奇迹,探伤仪发出的超声波无法为人耳所听到,原因是超声波的( )
传播速度太快 B. 响度太小
C. 频率太高 D. 频率太低
C
2.根据小资料所给信息判断,可以听到次声波的动物是( )
A.人 B.狗 C.猫 D.海豚
B
3.下列有关超声波和次声波的说法中,正确的是( )
A.蝙蝠发出的超声波可以被人耳听到
B.B超检查是利用了声音携带信息的特点
C.次声波是人耳听不到的,所以没有响度,不会对人体造成伤害
D.超声波和次声波的传播速度总是340m/s
C
4.声能够传递“信息”和“能量”。下面事例中,主要利用声传递“能量”的是( )
A.利用超声波给金属工件探伤
B.医生通过听诊器给病人诊病
C.利用超声波排除人体内的结石
D.通过接收到的次声波判断地震的方位和强度
C