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第4节 声与现代科技
第四章 声
1. 知道声的反射、共鸣现象。
2.了解超声及次声在现代科技中的用。
3.知道声的识别技术。
生活中可能有很多关于声音利用的事件，但我们可能没有在意。隆隆的雷声预示着一场大雨即将来临；妈妈能从婴儿的啼哭声中发现宝宝情绪的变化；医生会用各种各样的超声仪器为患者诊病……
1.回声
（1）回声的概念 当声音在传播过程中遇到障碍物时，将被反射回来，反射回来的声音再次被我们听见就形成了回声。
知识点1
奇异的声现象
（2） 人耳分清回声和原声的条件
如果回声到达人耳比原声晚 0.1s 以上，人耳就能把回声和原声区分开（当声速为340 m/s，障碍物距人耳 17 m），若不到 0.1s，回声和原声混在一起，使原声加强。因此，在屋子里讲话听起来比在旷野中讲话响亮就是这个道理。
（3）回声的应用
①利用回声和速度公式可以测距离，即“回声测距”。如测定海底的深度、冰山的距离、潜艇的位置等。测量原理：s= v 声t，其中 t 为从发声到听到回声的时间， v 声为声音在介质中的传播速度，注意 v 声在不同介质中是不同的。声反射的快慢、强弱，与声传播过程中遇到的障碍物的形状、材质、位置等因素有关。据此，人们利用声的反射探测、检查物体，获取信息。
拓展培优
回声测距要注意两点 : 一是从声音信号发出到接收到回声的时间是声音往返的时间，发声体到障碍物的距离 s= v 声t；二是注意声音在不同的介质中传播速度不同。
②回声定位：声波在传播过程中遇到障碍物会反射回来，根据回声反射回来的方向和时间，可以确定障碍物的方位及距离，这就是回声定位。声呐、倒车雷达应用的就是回声定位原理；蝙蝠、海豚等动物也是利用回声定位的方法确定目标的。
③在我国的许多古代建筑中，例如北京天坛“回音壁”和莺莺塔都利用了回声。
小明假期去旅游爬山时，对一座高山喊一声后0.4 s听到回声，则小明与山之间的距离大约是 m。（已知声速为340 m/s）
解析：声音从小明传到山的时间t=×0.4 s=0.2 s，空气中声速v=340 m/s,则小明与山之间的距离s=vt=340 m/s×0.2 s=68 m。
68
2.共鸣
将两个频率相同的音叉靠近放在桌面上，用橡皮槌敲击其中一个音叉，使其发声，然后把橡皮槌压在此音叉上，使其停止振动，我们会听到未被敲击的音叉也发出了声音，如图所示。
共鸣的概念 当频率相同的两个物体靠近时，一个物体振动发声，会引起另一个物体也振动发声，这种现象叫声音的共鸣。
物体间发生共鸣的条件 一个物体已经振动，另一个物体与振动物体的振动频率相同且距离较近。
声音的共鸣现象中，与声源发生共鸣的物体吸收了随声波传来的能量。
超声是频率高于 20000Hz 的声音。超声具有许多特点，
在军事、医疗、工农业生产中得到广泛应用，如表所示。
特点 应用
频率高，反射强 声呐；倒车雷达(传递信息)
穿透能力强 超声诊断仪(B超)、超声金属探伤仪(传递信息)
“破碎”能力强 超声波消毒杀菌、超声加湿器、超声碎石、超
声洁牙(传递能量)
知识点2
超声是个多面手
下列事例中，没有利用超声波的是( )
A．声呐探测海深
B．B超检查身体
C．医生用听诊器给病人检查身体
D．蝙蝠利用声波导航
C
次声是频率低于 20Hz 的声音。次声波在传播过程中能量衰减很小，因此次声波能传得很远。
1.次声的来源 地震、火山爆发、核爆炸、导弹发射等能产生次声。
知识点3
次声本领大
2.次声的危害 能量很高的次声具有很大的破坏力，对人有着极大的危害。强次声能使机器设备破裂、飞机解体、建筑物遭到破坏；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、眩晕等症状，严重的会造成内脏出血破裂，危及生命。
3.次声的预防 次声破坏性强，危害性大，但人耳却无法直接听到，所以在生产等活动中要尽量防止次声的产生，尽量远离次声源。
4.次声的应用 次声波传播时能量损失小，能传得很远 。对各种次声波进行监测，就可以得到相关信息。
(1) 利用一种高灵敏度的次声监测装置(又叫“大耳朵” )可以探测到核爆炸的强度和位置。
(2)科学家根据次声波可以在海水中远距离传播以及声速随温度的变化十分灵敏的特点，建立了海域监测网，可以计算出大范围内海洋的平均温度。
(3)利用次声监测仪可以预报火山喷发、龙卷风、雷暴、泥石流等灾害，从而减少损失。定义 : 物体由于运动具有的能。
下列事实中，应用了次声波的是( )
A. 湖水下考古用声呐探测湖底情况
B. 对钢铁、宝石、金刚石等坚硬物体进行钻孔和切削加工
C. 可以击碎人体内的结石
D. 预报海啸、台风
D
应用了超声波
1. 声识别技术 不同人的声音有不同的音色，所以不同的人说同一句话，我们总能听出来，计算机程序可以分析出这些特征并储存起来。当人说话时，计算机程序通过接收人的声音，分析它的主要特征，并与各个字的标准音特征进行比对，再联系储存的资料，就可以判断出说话人的身份了。
知识点4
声识别技术
2. 根据语音识别技术可以做成一些智能玩具；制造声纹锁，用于手机、计算机系统，增加一道安全有效的“防火墙” 。
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所谓声纹，是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱。任何两个人的声纹图谱都有差异。每个人的语音声学特征既有相对稳定性，又有变异性，不是绝对的、一成不变的，这样也就造成了声音识别技术既有优点，也有缺点，我们要合理利用。
一种新型锁——声纹锁，只要主人说出事先设定的暗语就能把锁打开，别人即使说出暗语也打不开。这种声纹锁辨别声音的主要依据是( )
A. 音调 B. 响度 C. 音色 D. 声速
C
声与现代科技
奇异的声现象
超声
次声

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