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2.4 《人耳听不到的声音》学案
学习目标：
1. 掌握超声波的特点以及在现代技术中的应用.
2. 掌握次声波的一般特点及危害性．
学习过程：
知识梳理
一、　人和一些动物听觉的频率范围
人耳能听到的声波频率范围是20～20000 Hz，蝙蝠的听觉频率范围是1000～120000 Hz，海豚的听觉频率范围是150～150000 Hz，猫的听觉频率范围是60～65000 Hz，狗的听觉频率范围是15～50000 Hz，大象的听觉频率范围是1～20000 Hz.
【例1】　蜜蜂飞行时，由于翅膀的振动而发出“嗡嗡”的响声，而蝴蝶飞行时翅膀也在振动，却听不到声音，如何解释这一现象？
精析：人耳要听到声音，必须满足三个条件：(1)要有声源；(2)要有传播声音的介质；(3)声波的频率范围在20～20000 Hz之间，才能激起人耳内鼓膜振动，听到声音．蜜蜂和蝴蝶飞行时，翅膀都在振动，它们都能发出声波来，但蜜蜂翅膀振动的频率正好在20～20000 Hz之间，所以能引起人的听觉，而蝴蝶每秒钟翅膀振动五六次，振动频率低于20 Hz，不能引起人的听觉．
解答：见精析
【例2】　下面是一些正在振动着的物体：
甲：手臂以每秒2次上下挥动；
乙：蝙蝠发出频率为100000 Hz的振动；
丙：用小锤敲击的音叉发出频率为256 Hz的声音．
以上说法正确的是(　　)．
A. 甲、乙、丙都是声源，人耳都能听到它们的声音
B. 丙是声源，人耳能听到其发出的声音，甲、乙不是声源
C. 甲、乙、丙都是声源，人耳只能听到丙发出的声音
D. 以上说法都不正确
精析：一切振动的物体都是声源，人耳能听到的声音的频率范围是20～20000 Hz，高于20000 Hz的声波为超声波，低于20 Hz的声波为次声波，超声波、次声波人耳都听不到．挥手臂产生次生波，人耳听不到，所以A选项错；蝙蝠发出的声波为超声波，人耳也听不到，只有丙选项中256 Hz的声音人耳能听到，所以C选项正确．
解答：C
二、　超声波
1.概念：频率高于20000 Hz的声波叫做超声波．
2.特点：超声波具有定向性好、穿透能力强等特点．
3.应用：利用超声波可制成“声呐”、“超声波速度测定器”、“超声波清洗器”和“超声波焊接器”，用于测距、测速、清洗、焊接等．
【例3】　经超声波探伤仪检测，已竣工的三峡大坝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被人耳所听到，原因是超声波的(　　)．
A. 速度太快　　B. 响度太小
C. 频率太高 D. 频率太低
精析：超声波探伤仪是利用超声波定向性好、穿透能力强来检测的．超声波的频率高于20 000 Hz，高于人耳听觉频率，故人耳无法听到探伤仪发出的超声波．
解答：C
三、　次声波
1.概念：频率低于20 Hz的声波叫做次声波．
2.特点：来源广、传播远、能够绕过障碍物传得很远、穿透力强。
3.应用：
监测与控制次声波有助于减少它的危害，并可用来预报地震、台风和监测核爆炸．一定强度的次声波对人体会造成严重危害，使人产生恐惧、恶心、神经错乱，甚至五脏破裂．
【例4】　2015年12月10日，新疆发生里氏6.2级强烈地震．地震时产生的________(填“超声波”“次声波”或“磁声波”)对建筑物、人体平衡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．由于它的破坏性大，并且它的频率低于________Hz，人耳却无法直接听到，所以要尽量远离地震源．
精析：地震会产生强大的次声波，次声波达到一定强度后，对人体、建筑物的伤害很大，次声波的频率低于20 Hz，人耳听不见．
解答：次声波　20
【例5】　生活在海边的渔民经常看见这样的情景：风和日丽，平静的海面上出现一把一把小小的“降落伞”——水母，它们在近海处悠闲自得地升降、漂游．忽然水母像接收到什么命令似的，纷纷离开海岸，游向大海．不一会儿，狂风呼啸，波涛汹涌，风暴来临了．以下解释合理的是(　　)．
A. 水母接收到了次声波
B. 水母接收到了超声波
C. 水母感觉到了温度的突然变化
D. 水母感受到了空气流动加快，水流变急
精析：地震、海啸、核爆炸都能发出次声波，水母能感受到次声波．
解答：A
当堂训练
1. 超声波具有广泛的应用，下列事例中不属于运用超声波的是(　　)．
A. B超成像　　　　 B. 声呐测距
C. 一种速度测定器 D. 分贝仪
2. 以下利用了超声波来获取信息的是(　　)．
A. 大象的“声音”交流
B. 站在天坛中央说话，会感到声音特别洪亮
C. 医生对结石病人的“超声”排石
D. 蝙蝠的“回声”定位
3. 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
4. 与人耳能听到的声音相比，次声具有较小的(　　)．
A. 传播速度 B. 传播能量
C. 振动幅度 D. 振动频率
5. 下列事实中，应用了次声波知识的是(　　)．
A. 用声呐测海底深度
B. 蝙蝠确定目标的方向和距离
C. 海豚判断物体的位置和大小
D. 预报海啸、台风
6. 关于声音，下列说法中正确的是(　　)．
A. 声源的振动频率越高，发出声音的响度会越大
B. 人们利用超声波的反射制成的声呐可以测海底深度
C. 主要道路上设置的噪声强度显示仪可以消除噪声
D. 声音在真空中传播的速度是3×108 m/s
7. 远处隆隆的雷声预示着一场可能的大雨，这说明声音能够传递________；外科医生可以利用超声波振动击碎人体内的结石，这说明声波能够传递________.
8. 很多动物是“应用物理高手”，它们为了适应生存的环境，进化出了符合一定物理知识的身体部位．蝙蝠的眼睛功能虽已退化，但可利用其头部发出的________发现和捕捉昆虫．
9. 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________________________.
10. 室外的电线在冬天里有风时便“嗡嗡”直响，而夏天即使在大风天也几乎听不到声音，为什么？请你做出合理的猜想或解释，并设计一个实验，验证你的猜想(要求写出实验器材和实验方法).
11. 汽车驶出高速公路后，进入某国道，国道某直线路段有一测速仪，测速仪内有能发射和接受超声波的传感器．在汽车以某一速度v远离测速仪某段距离L＝64 m时，测速仪发出超声波经汽车反射后接收到超声波信号的时间为0.4 s．已知此路段限速为80 km/h，超声波的速度为340 m/s.试计算并说明汽车在此路段是否超速．
《当堂训练》答案
1. D　2. D
3. C　“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.
4. D　低于20 Hz的声音叫次声波，人耳的听觉范围是20～20 000 Hz，所以次声波的频率较小，故选D.
5. D　6. B 7. 信息　能量 8. 超声波
9. (1)③　(2)声可以传播信息　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.
10. 夏天温度高，电线因膨胀而变长，在风的吹动下振动变慢，音调变低，当低于人的听觉频率下限(20 Hz)时，我们就不容易听到声音了；在冬天温度低，电线因收缩而变短，风吹动时振动会变快，音调较高，在人的听觉频率范围内，所以我们就容易听到声音了．验证实验很多，如：拿一根橡皮筋，分别在其松动和紧绷状态下用同样力度拨动它，比较两次听到的声音的音调即可.
11. 因为s声＝L＋s车，v声t＝L＋v车t，
代入数据得：340 m/s×0.2 s＝64 m＋v车×0.2 s，
解得：v＝20 m/s＝72 km/h＜80 km/h，故不超速．

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