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第三章 声的世界
3.3 超声与次声
课时导入
从身边的问题出发：
在生活中我们能听得见苍蝇飞的声音, 却几乎看不到苍蝇的翅膀在振动；我们能够看得见蝴蝶的翅膀在振动, 却听不到它振动发出的声音；黑暗的房间里蝙蝠在飞行时能巧妙地避开障碍物，如图1 所示，这些现象的产生原因是什么呢？
感悟新知
产生疑问
1. 我们在对生活和自然的观察中，必定会产生许多疑问，要学会将这些疑问明确地表达出来。
2. 带着疑问来学习物理，研究物理，可以大大提高学习的效率，提高解决问题的能力。
知1－导
感悟新知
知识点
声音的划分
1
人耳只能对20Hz~20 000Hz的声音产生听觉，
高于20 000Hz的声音叫做超声；
低于20Hz的声音，叫做次声。
知1－讲
感悟新知
声波的频率范围很宽，从10-4 Hz 到1012 Hz，依据人们能否听到划分为三个区域（图2）：
人耳能听到的声音的频率范围：______________ ；
超声：大于 ___________的声音；
次声：小于 ___________的声音。
超声和次声也属于声波，所以不能在真空中传播。
20 ~ 20 000 Hz
20 000 Hz
20 Hz
知1－讲
感悟新知
人和一些动物的发声和听觉的频率范围（图3）。
知1－讲
感悟新知
思想方法
联想迁移是指以联想为载体，进行各种迁移的一种学习研究方法。包括情景迁移、知识迁移、思维迁移等。我们所学的很多知识点或是生活中的许多现象看起来是孤立的，但它们之间存在着共性和联系。对于这些知识点或是现象可以采用联想迁移法进行识记和研究。
例如：由蝙蝠利用超声波来导航，联想迁移到可以利用超声波为船只等进行导航、探测鱼群等。
知1－练
感悟新知
超声波有两个特点：一是能量大，二是沿直线传播。下列各例中利用超声波能量大的是（ ）
A. 超声波加湿器使药液雾化后让病人吸入治疗咽喉炎症
B. 蝙蝠利用超声波确定食物及障碍物的位置
C. 医院利用“B 超”检查人体内情况
D. 用超声波探测水库大坝是否有空隙裂缝
例1
思路导引：超声可以传递信息和能量。
A
知1－练
感悟新知
超声的特点及应用的关系图
知2－导
感悟新知
知识点
超声
2
蝙蝠利用超声波进行捕食。
超声特点：传播距离远，方向性强，穿透能力强，能量
大且密集。
超声的应用
超声的导航能力
知2－讲
感悟新知
1. 超声的特点
（1） ________好，几乎沿直线传播；
（2）穿透能力强；
（3） 在介质中传播时能产生巨大的作用力，可以用来为硬质材料做切割、凿孔等。
方向性
知2－讲
感悟新知
2. 超声的应用
信息 （1）可以导航 （2）可以探测鱼群、海礁等 （3）可以检查、治疗疾病；探测金属内部的缺陷
能量 （1）可以使不能混合的液体混在一起 （2）超声有破碎能力，可以利用超声波的巨大能量把人体内的结石击碎
知2－讲
感悟新知
拓展一步
1.固有频率：物体本身所固有的频率，由物质结构和材料等自身因素决定。每个物体都会有各自的固有频率。
2. 共振现象：
如图4所示，甲、乙若是两个
完全相同的音叉，保持较近的距离，
无论敲击其中任何一个，另一个也
会发出声音，这种现象就叫共振现象。
知2－练
感悟新知
海上发生风暴时会产生次声波，所以利用次声波可以预报海上风暴，从而为渔业、航海等服务。下列说法正确的是（　　）
A. 次声波不能传递信息
B. 次声波在海水中传播速度比超声波快
C. 次声波是由物体振动产生的
D. 次声波的频率太高，人耳听不见
C
例2
知2－练
感悟新知
思路导引：声音可以传递信息，也可以传递能量。声音在不同介质中的传播速度不同：一般情况下，声音的传播速度在气体中慢，在液体中较快，在固体中最快。声音是由物体的振动产生的。超声波和次声波都是人耳听不到的。
知2－练
感悟新知
超声与次声的辨别
1. 根据人的听觉频率范围来划分超声、次声：
高于20 000 Hz的声音叫超声。
低于20 Hz的声音叫次声。
2. 超声、次声的划分与声音的响度和音色无关。
知2－练
感悟新知
1. 地震发生前，由于地壳的振动，会产生次声波，这些次声波不会引起人的听觉反应，但能引起某些动物的听觉反应，由表格提供的数据可知，对地震产生的次声波反应最强的动物是（ ）
A. 蝙蝠 B . 猫
C . 狗 D . 大象
D
一些动物的听觉频率范围 蝙蝠 1 000~120 000 Hz
狗 15~50 000 Hz
猫 60~65 000 Hz
大象 1~20 000 Hz
知3－讲
感悟新知
1. 来源：火山、地震、风暴与海啸、核爆炸、导弹发射等。
2. 特点
（1）不容易衰减，不易被水和空气吸收；
（2）来源广，可以传播的距离远；
（3）频率低，具有极强的穿透力。
知识点
次声
3
知3－讲
感悟新知
3. 危害
（1） 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。
（2） 次声穿透人体时，不仅能使人产生头晕、烦躁、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，造成大脑组织重大损伤, 还可能导致死亡。
知3－讲
感悟新知
分析解释
提出问题：为什么次声会给人体的内脏带来很大危害？
答：人体内脏固有的振动频率和次声频率相近似(0.01～20Hz)，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，更容易引起人体内脏的共振，使人体内脏受损而丧命。
知3－讲
感悟新知
4. 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）预报海啸、台风：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。
知3－练
感悟新知
[中考·绍兴] 交通部门常用测速仪来检测车速。测速原理是测速仪前后两次发出并接收到被测车反射回的超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速，如图5 甲。某次测速中，测速仪发出与接收超声波的情况如
图乙所示，x 表示超声波与测速仪
之间的距离。假设超声波的速度为
340 m/s，且保持不变，则该被测
汽车的速度是多少？
例3
知3－练
感悟新知
解： 由图5 知，超声波第一次从测速仪发出到与汽车相遇的地点A 经过的时间为t1=0.16 s， 这段距离为s1=v声·t1 = 340 m/s×0.16 s=54.4 m； 超声波第二次从测速仪发出到与汽车相遇的地点B 经过的时间为t2=1.12 s-1 s=0.12 s， 这段距离为s2=v 声·t2=340 m/s×0.12 s=40.8 m， 所以汽车行驶的距离为sAB=s1-s2=54.4 m-40.8 m=13.6 m； 由图5 知， 汽车从A 点到B点行驶的时间是t=1.12 s-0.16 s=0.96 s，所以汽车行驶的速度为v= = ≈ 14.17 m/s。
知3－练
感悟新知
思路导引：根据题意画出行程图（如图6），使整个过程清晰明了。
知3－练
感悟新知
超声测速的解题模型
1.在解决超声测速问题时，可以把超声也看成运动的物体。
2.用速度与路程、时间的关系解答。
知3－练
感悟新知
3. 所有的声(包括超声、次声)在同种介质中的传播速度相等。在空气中都可以近似认为等于340 m/s。
4. 探测海底、鱼群、暗礁、潜艇等的位置都是同样的方法。略有不同的是海底和暗礁一定静止，鱼群和潜艇可能静止也可能运动。
课堂小结
超声与次声
超声与次声
超声
次声
频率高于20000Hz的声波叫超声
应用：确定潜艇、鱼群的位置或海洋的深度
医学上的B超
超声探伤仪
消毒杀菌等
频率低于20Hz的声波叫次声
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
课堂小结
超声与次声
1. 人耳的听觉频率范围：20～20 000 Hz，
高于20 000 Hz的声音称为超声，
低于20 Hz的声音称为次声。
2. 超声的特点和应用：
课堂小结
超声与次声
(1)方向性好，传播距离远：利用声呐探测海底深度、
海中暗礁、鱼群、潜艇的位置等；
(2)穿透能力强：超声诊断仪(B超)、超声金属探伤仪等；
(3)破碎能力强：体外碎石机、杀菌消毒等。
3.次声：频率低，次声具有极强的穿透力和极大的破坏力。

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