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第三章 第3节
超声与次声
1
课堂导入
自主学习课文，回答下列问题：
1.声波的频率范围？
2.正常的人耳听到的声音频率范围？
3.超声波的频率范围？
4.次声波的频率范围？
10-4~1012Hz
20~20000Hz
频率高于20000Hz的声波
频率低于于20Hz的声波
大象可以用人类听不到的“声音”进行交流，想想为什么？
你知道蝙蝠是怎样判断目标的位置的吗？
一. 超声
定义：频率高于20000Hz的声音，蝙蝠、海豚等都能听见超声
2
课堂活动
特点：由于频率高，有很多特点
（1）方向性好，几乎沿直线传播
（2）穿透能力强
（3）在媒质中传播时能产生巨大的作用力，能量高，可以用来为硬质材料做切割、
（1）应用于生活:
在我国北方干燥的冬季，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。
超声波加湿器
用超声波消毒灭菌。例如用超声波来给牛奶消毒，效果良好，而且能避免煮沸法对营养成分的破坏。
超声波消毒炉
对于咽喉炎、气管炎等疾病，药力很难达到患病的部位。利用加湿器的原理，把药液雾化，让病人吸入，能够增进疗效。
（2）应用于医学
超声波雾化器
人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的，健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样。
平常说的“B超” (B型超声仪)就是根据内脏反射的超声波进行造影，帮助医生分析体内的病变。
彩色B型超声诊断仪（胃肠检查）
超声波探伤：由于超声波的穿透能力很强，可以制成超声波探伤仪，用来探查金属内部的缺陷。
用超声波检测建筑有无损害；用超声波来测量物体厚度。
（3）应用于工业
（4）应用于航海、渔业方面
超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多。水声测位仪既能发出短促的超声波脉冲，又能接收被潜艇、鱼群或海底反射回来的超声波，根据反射波滞后的时间和波速，就可以确定潜艇、鱼群的位置或海水深度。
声纳是利用超声波进行探测、定位和通信的电子设备。声纳是各国海军进行水下监视使用的主要技术，用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪；进行水下通信和导航，保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。
二. 次声
定义：频率低于20Hz的声音，大象、狗等都能听见次声
次声的特点：频率低，次声波具有极强的穿透力
太阳磁暴、海峡咆哮、雷鸣电闪、气压突变；在工厂，机械的撞击、摩擦；军事上的原子弹、氢弹爆炸试验等等，都可以产生次声波．
次声波的产生
次声的危害:
不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下。
次声穿透人体时，不仅能使人产生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物模糊，吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木，而且还可能破坏大脑神经系统，造成大脑组织的重大损伤,还可能导致死亡。
故事二：1948年初，一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时，一场风暴过后，全船海员莫明其妙地死光；在匈牙利鲍拉得利山洞入口， 3名旅游者齐刷刷地突然倒地，停止了呼吸......
why?
故事一：20世纪30年代，美国一位物理学家做过实验：他把一台次声发生器带进剧场，开演后悄悄地打开，然后坐在自己的包厢内观察动静，只见坐在次声器四周的观众产生一种惶恐不安和迷惑不解的神情，并很快蔓延到整个剧场。
原来这艘货船在驶近该海峡时，恰遇上海上起了风暴。风暴与海浪摩擦，产生了次声波，次声波使人的心脏及其它内脏剧烈抖动、狂跳，以致血管破裂，最后促使死亡。
次声波产生的悲剧:
原来，人体内脏固有的振动频率和次声频率相近似（0.01～20赫），倘若外来的次声频率与身体内脏的振动频率相似或相同，就会引起人体内脏的“共振”，从而使人产生头晕、烦躁、耳鸣、恶心等等一系列症状。
特别是当人的腹腔、胸腔等固有的振动频率与外来次声频率一致时，更易引起人体内脏的共振，使人体内脏受损而丧命。
超声波的频率远大于人内脏的固有频率，不会“共振”。
超声波对人体是否也有这样的危害呢？
为什么次声波能致人于死呢？
次声的应用
1.建立次声波站。可以探知几千米外的核武器试验和导弹发射.
2.由地震引起的巨大海浪的传播速度和台风中心的移动速度都小于次声波的波速，所以接收次声波能预报破坏性很大的海啸、台风。
3.次声炸弹。这种炸弹爆炸，瞬息之间，在方圆十几公里的地面上，所有的人都将被杀死，且无一能幸免。次声武器能够穿透15厘米的混凝土和坦克钢板．人即使躲到防空洞或钻进坦克的“肚子”里，也还是一样地难逃残废的厄运。次声炸弹和中子弹一样，只杀伤生物而无损于建筑物，但两者相比，次声弹的杀伤力远比中子弹强得多。
人
狗
猫
蝙蝠
海豚
20Hz
20 000Hz
15Hz
50 000Hz
60Hz
65 000Hz
1000Hz
120 000Hz
150Hz
150 000Hz
人和一些动物的听觉范围
小资料
3
课堂小结
次声波和超声波
次声波
超声波
频率低于20Hz的声波叫次声波.
应用：可以探测核武器试验和导弹发射
预报破坏性很大的海啸、台风等
频率高于20000Hz的声波叫超声波.
应用：确定潜艇、鱼群的位置或海洋的深度
超声波探伤仪 、超声加湿器、医学上的B
超消毒杀菌等
典例分析
1. 昆虫在飞行时抖动翅膀发出声音，苍蝇每10s翅膀振动3 520次，蜜蜂每20s翅膀振动3 800次，蚊子每5s翅膀振动3 200次，那么它们翅膀振动频率最大的是______________，音调最高的是______________．
2. 下列事实中，应用了次声的是（ ）
A.抚仙湖水下考古用声纳测湖底情况
B.海豚判断物体的位置和大小
C.蝙蝠确定目标的方向和距离
D.预报海啸、台风
蚊子
蚊子
D
迁移训练
1. 人看到蝙蝠在空中飞行，却很难听到蝙蝠发出的声音，其原因是（ ）
A.蝙蝠不会发声； B.蝙蝠发声响太小；
C.发声的频率太高； D.发声的频率太低
C
2. 下列实例中不是应用超声的是( )
A.外科医生不手术就能击碎病人体内的结石
B.商店对塑料袋进行封口
C.为孕妇做常规检查，观察胎儿的发育情况
D.医生用听诊器听内脏的声音
D
3.3 超声与次声
一.选择题
1.(2019.南通二模)刚竣工的港珠澳大桥经过超声波检测，无一结构性裂缝。?超声波探伤仪发出超声波时，人耳不能察觉，原因是超声波的( )
A.速度太快? ?B.响度太小 C.音色太差 D.频率太高
【答案】D
【解析】超声探伤仪是利用超声波的频率高和穿透力强制成的，超声波的频率在20000Hz以上，超出了人的听觉范围，因此人耳不能察觉，故D正确。故选: D。
2.（2018.无锡期中）下列不属于超声波应用的是( ?)
A.地震预报? ?B.B超?? C.声呐 D.塑料焊接器
【答案】 A
【解析】A、地震预报技术是从地震监测、大震考察、野外地质调查、地球物理勘探、 室内实验研究等多方面对地震发生的条件、规律、前兆、机理、预报方法及对策等的综合技术，和超声波无关。故A符合题意: B、B超是利用超声来工作的。故B不符合题意: C、声呐，又叫超声雷达，是依靠超声来实现距离的测量的，故C不符合题意;D、塑料焊接器又叫超声波塑料焊接器，是利用超声波工作的，故D不符合题意。故选: A。
3.(2018淄川模拟)下列实例中利用声波传递能量的是( )
A.利用超声波给金属工件探伤 B.利用超声波排除人体内的结石
C.倒车雷达发现障碍物 D.超声波导盲仪帮助盲人出行
【答案】B
【解析】A、利用超声波给金属探伤，属于利用声音传递信息，故A错误;B、利用超声波排除人体内的结石，属于利用声音传递能量，故B正确;C、倒车雷达发现障碍物，属于利用声音传递信息，故C错误;D、超声波导盲仪帮助盲人出行，属于利用声音传递信息，故D错误。故选:?B。
4.(2019.北京中考)如图所示，把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内，逐渐抽出玻璃罩内的空气，听到闹铃声逐渐变小，直至听不见；再让空气逐渐进入玻璃罩内，听到闹铃声又逐渐变大。关于上述实验，下列说法中正确的是（ ）
A．空气可以传播声音
B．只要闹铃振动，就可以听到铃声
C．听不见闹铃声了，是由于闹铃不再振动
D．听到闹铃声又逐渐变大，是由于闹铃振动逐渐变剧烈了
【答案】A
【解析】把正在发声的闹钟放在玻璃罩内，逐渐抽出罩内的空气，闹钟的声音会逐渐变小；当把空气全部抽空后听不到声音，再让空气逐渐进入玻璃罩，闹钟的声音会逐渐变大。说明在真空中不能传播声音，声音必须通过介质才能传播。故选：A
5.（2019.福建中考）公共场所不要高声喧哗，这里的“高”是指声音的（ ）
A．响度 B．音调 C．音色 D．频率
【答案】A
【解析】我们应该避免在公共场所高声喧哗，这里的高声喧哗的“高”，是指声音的响度大。故选：A。
二．填空题
6. 蝙蝠能发出 波，?利用回声在黑夜里进行捕食;台风来临前，水母听到台风产生的 波，会游到礁石缝里躲起来。
【答案】 超声 次声
【解析】人耳朵能听到的声波频率范围通常在20 ~ 20000Hz之间，超声波是高于20000Hz的声音，次声是指低于20Hz的声音,超声波和次声波都是人耳听不到的，蝙蝠能发出超声波回声，利用回声在黑夜里进行捕食，台风发生时都伴有次声波，水母听到台风产生的次声波，会游到礁石缝里躲起来。
故答案为:超声;次声。
7.（2018秋?昆明期末）靠近居民区的高速公路两旁一般都安装有隔音墙，这是在 减弱噪声；车驶过学校区域禁止鸣笛，这是在 减弱噪声的。（选填“声源处”、“传播过程中”或“人耳处”）
【答案】传播过程中 声源处。
【解析】靠近居民区的高速公路两旁一般都安装有隔音墙，这是在传播过程中减弱噪声；
车驶过学校区域禁止鸣笛，这是在声源处减弱噪声的。故答案为：传播过程中；声源处。
8.地震是一种严重的自然灾害，地震时产生的 （选填“超声波”或“次声波”）对人的器官功能的破坏性很大，使人产生恶心、晕眩、旋转感等症状，严重的会造成内脏出血破裂，危及生命。倒塌房屋中的一些被困人员，通过敲击物体使其 发出声音，被及时获救。
【答案】次声波 振动
【解析】地震时产生的次声波对建筑物、人的平衡器官功能的破坏性很大。并且它的频率低于20Hz，人耳不能直接听到。被困人员敲击物体可使物体振动产生声音。故答案为：次声波；振动。
9.（2018?水磨沟期末）医院里用“B超”诊断胎儿发育是否正常，“B超”是 超声波 （选填“超声波”或“次声波”）；用超声波击碎病人体内的结石，说明超声波有 能量 。预测地震、台风来临是利用了 次声波 （选填“超声波”或“次声波”）。
【答案】超声波 能量 次声波
【解析】医院里用“B超”诊断胎儿发育是否正常，“B超”是超声波；用超声波击碎病人体内的结石，说明超声波具有能量；地震、台风、火山喷发时发出人类所感知不到的次声波，但一些动物听得到。
故答案为：超声波；能量；次声波。
10.（2018?丰台期中）阅读下面的短文，回答问题。
超声波及其应用
人能够听到声音的频率范围从20Hz到20000Hz．低于20Hz的声音叫次声波，高于20000Hz的声音叫超声波。超声波具有许多奇异特性：①空化效应﹣﹣超声波能在水中产生气泡，气泡爆破时释放出高能量，产生强冲击力的微小水柱，它不断冲击物件的表面，使物件表面及缝隙申的污垢迅速剥落，从而达到净化物件表面的目的；②传播特性﹣﹣它的波长短，在均匀介质中能够定向直线传播，根据这一特性可以进行超声探伤、测厚、测距、医学诊断等。
（1）超声波的频率范围是 ；
（2）超声波能够清洗物件是因为声波具有 ；
（3）在日常工作生活中，超声波还应用在哪些领域 ；
（4）若声音在海水中的传播速度为l500m/s，利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波，到接收回声所用时间为4s，那么该处海洋的深度为 m。
【答案】（1）高于20000Hz；（2）能量；（3）超声波探伤仪、超声波加湿器等；（4）3000。
【解析】（1）人耳的听觉范围是在20Hz到20000Hz之间的声音。超出这个范围的声音，人耳是听不到的。所以人们把频率高于20000Hz的声音叫做超声波，把频率低于20Hz的声音叫做次声波。
（2）超声波能够清洗物件是因为声波具有能量的特性；
（3）利用超声波的穿透能力和反射情况，可以制成超声波探伤仪；超声波的频率较大，超声波能传递能量。能把普通水“打碎”成直径仅为几微米的小水珠，制成“超声波加湿器”；
（4）声音在海水中的传播速度为l500m/s，来回的时间是4s，
由v＝得，s＝vt＝1500m/s×4s＝6000m，
故海洋的深度：
h＝s＝×6000m＝3000m。
答：（1）高于20000Hz；（2）能量；（3）超声波探伤仪、超声波加湿器等；（4）3000。
一．选择题
1.(2017.乌鲁木齐)海豚能够发出超声波，老虎能够发出次声波。下列关于超声波和次声波的说法中正确的是(?)
A.超声波听起来比较高亢 B.次声波听起来比较低沉
C.次声波可以传递信息也可以传递能量 D.超声波可以传递信息但不能传递能量
【答案】C
【解析】AB、人耳能听到的声音的频率范围是20 ~ 20000Hz,低于20Hz的叫次声波，高于20000Hz叫超声波;由于超声波、次声波的频率都不在人的听觉频率范围，所以人听不到，故AB错误;
CD、次声波和超声波都是声波，声波既可以传递信息也可以传递能量，故C正确，D错误。故选: C。
2.(2019.广东)赛龙舟不仅是一项体育娱乐活动，更体现我国悠久历史文化传承。如图所示为某比赛场景，下列说法错误的是（ ）
A．选手根据鼓声齐心协力划桨，鼓声是由鼓面振动产生的
B．选手听到鼓声大作，震耳欲聋，说明此时鼓声的响度大
C．选手能从现场各种声音中听出鼓声，主要是通过鼓声的音色来辨别的
D．鼓手敲击鼓面越快，鼓声在空气中传播的速度也越快
【答案】D
【解析】：A、发声体都在振动，鼓声是由于鼓面的振动产生的。故A正确；B、鼓声大作，震耳欲聋，是鼓面振动幅度大，鼓声的响度大。故B正确；C、不同乐器的音色是不同的，选手能从现场各种声音中听出鼓声，主要是通过鼓声的音色来辨别的。故C正确；D、鼓手敲击鼓面越快，鼓声音调越高，但传播速度不变。故D错误。故选：D。
3.(2019.桂林)下列关于声音的说法中正确的是（ ）
A．“低声细语”中的“低”是指声音的音调低
B．引吭高歌”中的“高”是指声音的音调高
C．声源振动的频率越高，发出声音的音调越高
D．我们能区别钢琴和吉他这两种乐器发出的声音是因为他们发出声音的响度不同
【答案】 C
【解析】A、“低声细语”中的“低”，是指声音的响度小，故A错误；
B、“引吭高歌”中的“高”，是指声音的响度大，故B错误；
C、声源的振动频率越高，发出声音的音调越高，故C正确；
D、我们能区别钢琴和吉他这两种乐器发出的声音，是因为它们发出声音的音色不同，故D错误。
故选：C。
4.(2019.荆州)下列关于声现象的说法，正确的是（ ）
A．敲击大石头发声时，大石头没有振动
B．小提琴琴弦的松紧程度不同，发出声音的音调也不同
C．市区内某些路段禁止鸣笛，这是在声音传播过程中控制噪声
D．“B 超”是利用声音传播能量的
【答案】A
【解析】A、发声的物体都在振动，所以敲击大石头使其发声时，大石头也在振动。故A错误；B、小提琴琴弦的松紧程度不同，发出声音的音调会不同。故B正确；C、“禁止鸣笛”，是在声源处减弱噪声。故C错误；D、利用B超可以了解人体内部的病变，是利用声音能够传递信息。故D错误。故选：B。
5.(2019.湘西)“暴风骤雨，雷声大作”，这里的“雷声大作”指的是声音特性中的(? )
A.回声??B.音色,??C.音调 D.响度
【答案】D
【解析】 暴风骤雨， 雷声大作”。这里的”雷声大作”是指声音很大，所以指的是声音特性中的响度。故选: D
二．填空题
6.（2019?德惠市模拟）关于地震的发生，有些动物比人提前感觉到，是因为地震时伴有 声波产生；医生用的“B超”是利用 声波获得信息。
【答案】次 超
【解析】（1）自然灾害火山爆发、地震、台风等都能产生次声波，这种声波可以绕过较大的障碍物传播的很远。（2）超声波具有较强的穿透性，并且能够传递信息，所以医学中B超是利用超声波可准确获得人体内部疾病的信息；故答案为：次；超。
7.（2018秋?汇川月考）蝙蝠确定目标采用的方法是 ，根据这个原理，科学家发明了 ，利用它可以探知海洋深度，获取鱼群信息，说明声音可以传递 ；外科医生利用 振动来除去人体结石，这说明声音可以传递 。
【答案】回声定位；声呐；信息；超声波；能量。
【解析】（1）蝙蝠是利用发射和接受超声波，即回声定位的方法来确定目标的位置和距离的，根据回声定位的原理，科学家们发明了声呐。（2）利用声呐探知海洋深度、获取鱼群信息，说明声音可以传递信息；外科医生可以利用超声波振动除去人体内的结石，这是由于声音能够传递能量。故答案为：回声定位；声呐；信息；超声波；能量。
8.（2018?钦州模拟）在影院里，我们要将手机音量关小，这是在 （选填“声源处”、“传播过程中”或“人耳处”）减弱噪声；当有电话打入时，手机会接收到信号，这种信号的传输是利用了 （选填“超声”、“次声”或“电磁”）。
【答案】声源处 电磁
【解析】（1）将手机音量关小，指的是在声源处减弱噪声；
（2）当有电话打入时，手机会接收到信号，这种信号的传输是利用了电磁波。
故答案为：声源处；电磁。
三.应用题
9.（2019?新邵县模拟）一汽车朝山崖匀速行驶，在离山崖s＝700m处鸣笛，汽车直线向前行驶s1＝40m后，司机刚好听到笛声的回声，求汽车行驶的速度。（已知气温是15℃）
【解析】解：已知鸣笛处距离山崖s＝700m，汽车沿直线向前行驶的距离s1＝40m，根据题意可知声音传播的距离：s2＝2s﹣s1＝2×700m﹣40m＝1360m，
已知声音在15℃空气中的v2＝340m/s，根据公式v＝得：
声音传播的时间（即车行驶的时间）：t＝＝＝4s，
所以汽车行驶速度为：v1＝＝＝10m/s。
答：汽车行驶的速度为10m/s。
10.（2019?浉河月考）一只船在海上行驶，船上发出一鸣笛声，旅客在4s后听到前方悬崖反射回来的声音，已知声速为340m/s，问：
（1）如果船鸣笛后马上停止行驶，求悬崖与船的距离。
（2）若鸣笛的同时，船以20m/s的速度继续向前行驶，求悬崖与旅客听到回声处的距离？
【解析】解：（1）t＝×4s＝2s，
由v＝，可得，悬崖与船的距离s＝vt＝340m/s×2s＝680m。
（2）在t＝4s的时间内，船行驶的距离：
s1＝v1t＝20m/s×4s＝80m，
声音传播的距离：
s2＝v2t＝340m/s×4s＝1360m，
设鸣笛时船到山崖的距离为s，
则：2s＝s1+s2，所以s＝＝＝720m，
旅客听到回声处距悬崖的距离：
s′＝s﹣s1＝720m﹣80m＝640m。
答：（1）如果船鸣笛后马上停止行驶，悬崖与船的距离为680m。
（2）悬崖与旅客听到回声处的距离为640m。
7
