资源简介

(共26张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：3.4 声波的应用
副标题：看不见的声波，看得见的价值
背景图：一张融合多种声波应用场景的图片，有医院 B 超检查仪、工业超声波探伤设备、声呐探测海底的示意图以及超声波清洗机，直观展现声波在不同领域的应用价值。
幻灯片 2：目录
声波的分类与特性
超声波在医疗领域的应用
超声波在工业领域的应用
超声波在生活领域的应用
次声波的应用与监测
声呐技术的原理与应用
声波应用的优势与局限
声波技术的发展前景
课堂练习与巩固
课堂小结
幻灯片 3：声波的分类与特性 - 按频率分类
可听声波：频率在 20Hz - 20000Hz 之间的声波，是人耳能够听到的声音，如人们的交谈声、音乐声等，是日常生活中最常见的声波类型。展示可听声波的频率范围示意图，结合生活实例说明。
超声波：频率高于 20000Hz 的声波，人耳无法听到。它具有方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等特性，在实际中应用广泛。用示意图展示超声波的波形特点，强调其高频特性。
次声波：频率低于 20Hz 的声波，人耳也无法听到。它具有传播距离远、穿透力强、能绕过障碍物等特性，常与地质、气象等自然现象相关，也可用于特定领域。对比展示次声波的频率范围和传播特性。
幻灯片 4：声波的分类与特性 - 核心特性对比
超声波特性：方向性强，能像光线一样沿直线传播；穿透能力强，可穿透金属、人体组织等材料；在液体中传播时能产生空化效应，形成微小气泡并破裂释放能量。用表格列出超声波的主要特性，配合示意图解释。
次声波特性：传播距离极远，能绕地球数周；穿透力极强，可穿透建筑物、山脉等障碍物；在大气中传播时能量衰减缓慢，易被检测到。对比超声波，列出次声波的独特特性，说明其应用基础。
应用依据：不同类型的声波因特性不同，应用领域也不同。超声波的定向性和能量集中性使其适合检测、清洗等；次声波的远距离传播特性使其适合监测自然现象和远距离探测。总结特性与应用的关联，为后续内容铺垫。
幻灯片 5：超声波在医疗领域的应用 - 诊断应用
B 超检查：利用超声波的穿透性和反射特性，向人体发射超声波，接收反射回来的声波信号并处理成图像（B 超图像），可用于检查胎儿发育、内脏器官病变等，具有无创、安全的优点。展示 B 超检查的场景和图像，解释其工作原理。
超声心动图：专门用于心脏检查的超声波技术，通过检测心脏各部位的反射声波，动态显示心脏的结构和运动情况，帮助诊断心脏疾病，如先天性心脏病、心肌肥厚等。介绍超声心动图的应用场景，说明其诊断价值。
超声波诊断仪：不同类型的超声波诊断设备（如腹部 B 超、乳腺 B 超、血管超声）针对不同部位设计，利用超声波的特性实现精准成像，为疾病诊断提供重要依据。展示多种超声波诊断仪的图片，说明其应用范围。
幻灯片 6：超声波在医疗领域的应用 - 治疗应用
超声波碎石：利用超声波的能量集中特性，将高能超声波聚焦于体内结石处，通过声波的振动和空化效应使结石破碎，随后随尿液排出体外，避免了手术开刀的痛苦。展示超声波碎石的原理示意图和治疗过程，说明其优势。
超声理疗：低强度超声波可促进局部血液循环、缓解疼痛、加速组织修复，用于治疗肌肉劳损、关节炎、伤口愈合等疾病，是一种常见的物理治疗方法。介绍超声理疗的设备和应用场景，说明其治疗机制。
超声波洁牙：牙科中利用超声波的振动特性，通过洁牙器产生的超声波振动去除牙齿表面的牙结石、菌斑等，清洁效果好且对牙齿损伤小。展示超声波洁牙的场景，解释其工作原理。
幻灯片 7：超声波在工业领域的应用 - 无损检测
超声波探伤：在工业生产中，利用超声波穿透金属等材料的特性，向材料内部发射超声波，通过接收反射波判断材料内部是否存在缺陷（如裂纹、气泡、杂质），广泛应用于钢铁、机械、航空航天等领域。展示超声波探伤的设备和检测示意图，说明其检测精度。
厚度测量：利用超声波在不同材料中传播速度已知的特性，通过测量超声波从材料表面发射到底面反射回来的时间，计算材料的厚度，适用于金属板、管道等的厚度检测，操作简便且精度高。介绍厚度测量的原理和应用场景，举例说明其用途。
焊接与切割：超声波可用于塑料、金属等材料的焊接，通过高频振动使接触面产生热量而熔接；在切割领域，超声波切割精度高、切口光滑，适用于精密零件的加工。展示超声波焊接和切割的设备，说明其工作优势。
幻灯片 8：超声波在工业领域的应用 - 清洗与加工
超声波清洗：将待清洗的物品放入盛有清洗液的槽中，通过超声波发生器产生超声波，使液体中产生大量微小气泡，气泡破裂时产生的冲击力能去除物品表面的污垢、油污、杂质等，尤其适合清洗精密零件、珠宝、医疗器械等。展示超声波清洗机的工作场景和清洗前后的对比，解释空化效应的作用。
超声波乳化：在化工生产中，利用超声波的振动作用使两种互不相溶的液体（如油和水）形成稳定的乳浊液，提高反应效率和产品质量，应用于化妆品、食品、涂料等行业。介绍超声波乳化的原理和应用实例，说明其在化工中的价值。
超声波钻孔：对于硬脆材料（如玻璃、陶瓷、宝石），利用超声波振动带动工具进行钻孔，具有精度高、对材料损伤小的特点，适用于精密加工领域。展示超声波钻孔的设备和加工成果，说明其技术优势。
幻灯片 9：超声波在生活领域的应用 - 日常应用
超声波加湿器：利用超声波高频振动将水打散成微小的水雾颗粒，扩散到空气中增加空气湿度，改善干燥环境，广泛应用于家庭、办公室、超市等场所。展示超声波加湿器的结构示意图和使用场景，解释其加湿原理。
超声波驱虫器：通过发射特定频率的超声波，利用害虫对超声波的敏感特性驱赶老鼠、蟑螂、蚊子等害虫，具有无化学污染、安全环保的优点，适用于家庭、仓库等场所。介绍超声波驱虫器的工作原理和应用效果。
超声波美容仪：利用低强度超声波的振动和温热效应，促进皮肤血液循环、清洁毛孔污垢、导入护肤品营养成分，达到美容养颜的效果，是常见的家用美容设备。展示超声波美容仪的使用场景，说明其美容机制。
幻灯片 10：超声波在生活领域的应用 - 食品与农业
食品检测：利用超声波检测食品的质量，如检测水果的成熟度、肉类的新鲜度、食品内部是否有异物等，确保食品安全，操作快速且不损伤食品。介绍超声波在食品检测中的应用实例，说明其检测优势。
超声波提取：在食品和中药材加工中，利用超声波的振动作用加速有效成分的提取，如从植物中提取香料、色素、药用成分等，提高提取效率和纯度。展示超声波提取的设备和应用流程，说明其在加工中的价值。
农业育种：利用适当强度的超声波处理种子，可提高种子的发芽率和幼苗的生长活力，促进作物增产，是一种绿色高效的农业技术。介绍超声波在农业育种中的应用效果和原理，说明其对农业的促进作用。
幻灯片 11：次声波的应用与监测 - 自然现象监测
地震监测：地震发生时会产生强烈的次声波，通过监测次声波的传播路径、强度和频率等特征，可快速确定地震的震源位置、震级大小，为地震预警和灾情评估提供依据。展示次声波监测站和地震次声波波形图，解释监测原理。
火山活动监测：火山喷发前和喷发过程中会释放次声波，通过监测次声波的变化可预测火山活动趋势，及时发布预警，保障周边居民安全。介绍火山次声波监测的应用场景，说明其预警作用。
气象监测：台风、龙卷风等极端气象现象会产生次声波，利用次声波监测技术可远距离探测这些气象灾害的形成和移动路径，提高气象预报的准确性。展示次声波在气象监测中的应用实例，说明其监测优势。
幻灯片 12：次声波的应用与监测 - 军事与其他应用
军事侦察：次声波具有传播距离远、穿透力强的特性，可用于监测远处的核武器爆炸、导弹发射等军事活动，通过分析次声波信号获取相关信息，是一种隐蔽的侦察手段。介绍次声波在军事侦察中的应用原理，说明其战略价值。
工程监测：在大型工程（如桥梁、大坝、建筑物）建设和使用过程中，利用次声波监测结构内部的振动和应力变化，及时发现潜在的安全隐患，保障工程安全。展示次声波在工程监测中的应用场景，说明其监测作用。
次声波武器：利用高强度次声波对人体造成不适（如头晕、恶心、呼吸困难）的特性，研发非致命性次声波武器，用于驱散人群、防御等领域，具有一定的威慑作用。简要介绍次声波武器的原理，强调其非致命性特点。
幻灯片 13：声呐技术的原理与应用 - 原理与分类
声呐原理：声呐（Sonar）是利用声波在水中传播和反射的特性，通过发射声波并接收反射回波来探测水下目标的位置、距离、形状等信息的技术，类似于 “水下雷达”。展示声呐工作的原理示意图，解释发射、反射、接收的过程。
主动声呐：主动发射声波并接收反射回波，可探测静止和移动的目标，探测精度高但易暴露自身位置，常用于水下导航、目标探测。展示主动声呐的工作模式示意图，说明其特点。
被动声呐：不发射声波，仅接收水下目标发出的声波（如舰船的发动机声、螺旋桨声）来探测目标，隐蔽性好，常用于军事侦察、水下监听。对比主动声呐，介绍被动声呐的特性和应用场景。
幻灯片 14：声呐技术的原理与应用 - 应用领域
海洋探测：利用声呐技术探测海底地形、地质结构、海底资源（如石油、天然气、矿产），绘制海底地图，为海洋科学研究、海洋开发提供基础数据。展示海底地形声呐探测图和海洋探测船，说明其在海洋研究中的作用。
航海导航：舰船装备声呐可探测水下障碍物（如礁石、沉船）、测量水深，保障航行安全；潜艇利用声呐进行水下导航和规避，是水下航行的重要保障。介绍声呐在航海中的具体应用，强调安全保障作用。
渔业捕捞：渔船上的声呐设备可探测鱼群的位置、大小和深度，帮助渔民准确找到鱼群，提高捕捞效率，同时也可用于渔业资源调查和管理。展示渔业声呐的应用场景，说明其对渔业的促进作用。
幻灯片 15：声波应用的优势与局限 - 优势分析
非侵入性：许多声波应用（如 B 超检查、超声波理疗）对物体或人体无损伤、无接触，避免了传统方法的侵入性操作，安全性高。举例说明非侵入性的优势，强调对人体和物体的保护。
高效便捷：超声波清洗、探伤等技术操作简单、效率高，能快速完成传统方法难以处理的任务；声呐探测和次声波监测可实现远距离、大范围的检测，节省人力和时间成本。对比传统方法，说明声波应用的高效性。
环保安全：超声波技术在清洗、加工等过程中无需使用有害化学物质，减少环境污染；次声波和超声波监测不产生污染，对生态环境影响小，符合绿色发展理念。强调声波应用的环保特性，符合现代技术发展趋势。
幻灯片 16：声波应用的优势与局限 - 局限与挑战
传播介质限制：声波传播需要介质，在真空中无法传播，限制了其在太空等真空环境中的应用；超声波在空气中传播时能量衰减快，远距离应用效果受限。分析介质对声波应用的限制，说明适用环境的局限性。
干扰影响：外界环境中的噪音（如工业噪音、水流噪音）会干扰声波信号的接收和分析，影响检测精度；不同介质的界面反射可能产生杂波，增加信号处理难度。说明干扰因素对声波应用的影响及应对难点。
技术成本：高精度的声波设备（如高端 B 超机、工业探伤仪、声呐系统）研发和制造成本较高，普及难度大；复杂的信号处理技术需要专业人员操作，增加了应用门槛。分析技术成本对声波应用推广的限制。
幻灯片 17：声波技术的发展前景 - 技术创新
高精度成像：随着信号处理技术的发展，超声波成像将向更高分辨率、三维立体成像方向发展，如实时三维 B 超可更清晰地显示人体内部结构，提高诊断准确性。展示未来高精度成像的示意图，展望技术突破。
智能化应用：结合人工智能和大数据技术，声波设备可实现自动分析、智能识别，如超声波探伤自动识别缺陷类型、声呐自动识别水下目标类别，提高应用效率和智能化水平。介绍智能化技术与声波应用的结合，说明发展趋势。
多领域融合：声波技术将与其他技术（如光学、电磁波技术）融合，形成互补优势，如超声 - 光学联合成像、声呐 - 卫星遥感联合探测，拓展应用范围和精度。举例说明多技术融合的前景，展现跨领域发展潜力。
幻灯片 18：课堂练习与巩固 - 选择题
下列属于超声波应用的是（ ）
A. 地震监测
B. B 超检查
C. 台风预警
D. 火山活动监测
声呐技术的工作原理主要利用了声波的（ ）
A. 折射现象
B. 反射现象
C. 干涉现象
D. 衍射现象
关于超声波和次声波的说法，正确的是（ ）
A. 超声波和次声波都能被人耳听到
B. 超声波方向性差，次声波方向性强
C. 超声波穿透能力强，次声波传播距离远
D. 超声波和次声波在真空中都能传播
幻灯片 19：课堂练习与巩固 - 填空题与简答题
填空题：
频率高于____Hz 的声波叫做超声波，频率低于____Hz 的声波叫做次声波，人耳能听到的声波频率范围是____Hz 到____Hz。
超声波在医疗领域的典型应用有____、等；在工业领域的典型应用有、____等。
声呐技术分为____声呐和____声呐，其工作原理利用了声波的____特性。
简答题：
简述超声波清洗的原理及其在生活中的应用实例。
为什么次声波可以用于监测地震、火山等自然现象？
幻灯片 20：课堂小结
声波分类与特性：总结超声波、次声波和可听声波的频率范围及核心特性，强调特性决定应用领域。
主要应用领域：梳理超声波在医疗、工业、生活中的应用，次声波在自然监测和军事中的应用，以及声呐技术在海洋等领域的应用，形成完整的知识体系。
优势与发展：回顾声波应用的优势、局限及未来发展趋势，让学生认识到声波技术的重要价值和创新潜力。
科学意义：强调声波应用体现了物理知识在实际中的转化，培养学生运用科学知识解决实际问题的意识和能力。
2024北师大版物理八年级上册
3.4声波的应用
第三章 声现象
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
温故知新
定义 决定因素 听感表现
音调 声音的高低 由声源的振动 决定；频率大，音调高；频率小，音调低 音调高：声音清脆、尖细;
音调低：声音粗犷、低沉
响度 声音的响亮程度 由声源的 决定；振幅越大，响度越大 响度大：震耳欲聋;
响度小：轻声耳语
音色 声音的品质 由发声体的 、 和 决定 分辨不同发声体发出的声音的重要特征
频率
振幅
材料
结构
声包括哪些内容？什么叫做声音？
声包括：超声波、次声波和声音。声音：人耳能听到的声叫声音。
振动方式
学习目标
知道次声波的特点及应用。
02
知道超声波的特点及应用。
01
03
了解语音识别的优点。
活动
随着科技和社会的发展，声现象已广泛应用于各个领域，例如：医院可以利用超声波获得人体内器官或胎儿的图像信息。你还知道声波的其他应用吗 它们利用了声波的哪些特性
超声波的应用
超声波频率高，容易会聚成一束定向发射，在水中能够传播得很远，遇到物体又会反射回来。于是人们利用它制造出水声仪器——声呐。在船上用声呐向海中发射一束超声波，依靠回波可以探测出海洋的深度, 以及鱼群、礁石和敌方潜艇的方位等信息。
声呐探测潜艇和鱼群位置
超声波的特点：
汽车的雷达能够发射并接收超声波，从而能够更好地分析汽车与障碍物的距离。
超声波的应用
汽车的倒车雷达
超声波碎石机
向人体内的结石发射超声波，结石会被击成细小的粉末，从而可以顺畅地排出体外。
超声波的应用
超声波加湿器
超声波加湿器采用超声波高频振荡原理将水雾化为1~5微米的超微粒子，通过风动装置，将水雾扩散到空气中，从而达到均匀加湿空气的目的。
超声波的应用
超声波在液体中传播，使液体与清洗槽在超声波频率下一起振动。可清洗电子产品、机械五金配件、眼镜、首饰、钟表、钱币、水果等物件。
一般来说，超声波产生的振动比可闻声及次声强烈很多，有很多应用。
小型超声波清洗机
超声波的应用
科学窗：超声波测速
利用超声波可以测量物体运动的速度。向移动物体发射一定频率的超声波，被移动物体反射回来的超声波的频率会发生改变。根据频率的变化，就能确定物体运动的速度。
超声波测速仪测车速
科学窗：超声波测速
利用超声波还可以测量流体的流速。超声波在流体中传播的速度与流体的流速有关，通过设在河流两岸等高并斜向水流的超声换能器，从两个方向同时或先后往返发射声脉冲，就可以测量出超声波逆流和顺流穿过流体所需的时间差，进而计算出流速。
超声波测流速示意图
某人对着山谷对面的山峰喊了一声，4秒后听到了回声，求人与山峰之间的距离。
解：s= vt = 340m/s ×
例题
4s
—
2
= 680m
次声波的应用
次声波的频率很低，因而它具有一些奇特的性质。其中最显著的特点是次声波在空气中传播的距离远，而且不容易被吸收。频率低于1Hz 的次声波可以传到几千千米乃至上万千米远的地方。
次声波的特点：
2022年汤加海域火山发生大规模喷发，
我国所有次声波台阵均观测到了此次
火山喷发引起的次声波
次声波的传播速度大于风暴传播的速度。因此，人们利用仪器监测风暴发出的次声波，可在风暴到来之前发出警报。利用类似方法，也可预报火山爆发、雷暴等自然灾害。
次声波的应用
火山喷发
地震
次声波在大气层中传播的过程中，会受到气流、大气温度分布等因素的影响。因此，可以通过测定自然或人工产生的次声波在大气中的传播特性，探测出某些大规模气象活动的性质和规律，如沙尘暴、龙卷风及大气中电磁波的扰动等。
次声波的应用
沙尘暴
龙卷风
次声波的应用
在大气层内进行核爆炸会产生很强的次声波。用高灵敏度的监测装置可以探测到远方的核爆炸的强度和位置。
核爆炸监测(示意图)
1.语音识别技术
语音识别技术就是让机器把语言信号转变为相应的文本或命令的高技术。
2.语音识别技术的特点
不会遗失或忘记、不需记忆、使用方便等。
3.语音识别技术的应用
语音识别技术可以应用在保护人们的财产,防止盗窃或者其他经济犯罪方
面 。利用声音进行身份识别可能是最自然和最经济的方法之一,更适用于
电话银行、电话炒股、电子购物等领域。
语音识别
语音信息提取的过程
语音识别的优点：
1.人的声音是独有的，具有一一对应的样本空间。（最自然）
2.不会遗失或忘记、不需记忆、使用方便。（最经济）
语音识别
1
2
3
4
5
6
1．蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔，用蜡封住其耳朵，即使把它放在明亮的房间里，仍然像喝醉酒一样，一次一次地碰到障碍物。后来，物理学家证实了蝙蝠能发出__________(填“超声波”或“次声波”)，并靠这种波的回声来确定目标和距离，说明声波能传递________。
超声波
信息
2．如图为猫和大象的发声和听觉的频率范围(单位为Hz)。大象与猫之间________(填“能”或“不能”)完成语言沟通。大象发声的频率一部分在________(填“超声波”或“次声波”)所在的频率范围内。地震时会产生次声波，如果有地震发生，__________(填“大象”或“猫”)能感知到地震发出的声波。
1
2
3
4
5
6
不能
次声波
大象
3．[2025年1月广州期末]随着科学技术的不断发展，超声波已广泛应用于各个领域。下列事例中利用超声波传递信息的是(　　)
A．用超声波振动除去人体的结石
B．用超声波将水雾化
C．倒车雷达利用超声波来定位
D．用超声波电动牙刷刷牙
1
2
3
4
5
6
C
4．[2024·德州中考]汽车领域广泛利用AI(人工智能)语音助手(如图)实现“人与车”全场景自然交互，下列说法正确的是(　　)
A．语音助手发出的声音不是振动产生的
B．减小声音音量实质是降低音调
C．人们能分辨出车载音乐中不同乐器的声音，依据是声音的音色
D．根据用户语音指令完成指定操作，说明声音可以传递能量
C
1
2
3
4
5
6
5. (新考法)屏下指纹的“全面屏”手机采用超声波指纹识别技术，通过发射超声波扫描紧贴屏幕的指纹，并根据接收到的反射波分析得出指纹的信息，进行比对解锁。该系统向手指上若干个位置发射超声波，检测到被手指反射的信号时所需的时间随位置
的变化情况如图所示，则下列
选项中指纹的大致形状最符合
的是(　　)
D
1
2
3
4
5
6
6. (新情境题　2025·西安模拟改编)2023年12月18日上午，我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号在广州南沙下水试航，标志着我国在深海开发迈出重要一步。若“梦想”号搭载的声呐探测系统向海底垂直发射声波，如图所示，经过4 s后收到回波，此处海底的深度为__________m(已知声音在海水中传播速度是
1 500 m/s)。用这种方法________(填“能”或
“不能”)测出地球到月球的距离，原因是______________________。
3 000
1
2
3
4
5
6
不能
真空不能传声
课堂小结
声波的应用
超声波
特点：频率高、方向性好、能量较集中等
应用：声呐、B超、超声波加湿器等
次声波
特点：频率低、不容易被吸收、能绕过障碍物
应用：预报火山爆发、地震等自然灾害，监测核爆炸等
语音识别：让机器把语言信号转变为相应的文本或命令
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