資源簡介

2.4 《人耳聽不到的聲音》學案
學習目標：
1. 掌握超聲波的特點以及在現代技術中的應用.
2. 掌握次聲波的一般特點及危害性．
學習過程：
知識梳理
一、　人和一些動物聽覺的頻率范圍
人耳能聽到的聲波頻率范圍是20～20000 Hz，蝙蝠的聽覺頻率范圍是1000～120000 Hz，海豚的聽覺頻率范圍是150～150000 Hz，貓的聽覺頻率范圍是60～65000 Hz，狗的聽覺頻率范圍是15～50000 Hz，大象的聽覺頻率范圍是1～20000 Hz.
【例1】　蜜蜂飛行時，由于翅膀的振動而發出“嗡嗡”的響聲，而蝴蝶飛行時翅膀也在振動，卻聽不到聲音，如何解釋這一現象？
精析：人耳要聽到聲音，必須滿足三個條件：(1)要有聲源；(2)要有傳播聲音的介質；(3)聲波的頻率范圍在20～20000 Hz之間，才能激起人耳內鼓膜振動，聽到聲音．蜜蜂和蝴蝶飛行時，翅膀都在振動，它們都能發出聲波來，但蜜蜂翅膀振動的頻率正好在20～20000 Hz之間，所以能引起人的聽覺，而蝴蝶每秒鐘翅膀振動五六次，振動頻率低于20 Hz，不能引起人的聽覺．
解答：見精析
【例2】　下面是一些正在振動著的物體：
甲：手臂以每秒2次上下揮動；
乙：蝙蝠發出頻率為100000 Hz的振動；
丙：用小錘敲擊的音叉發出頻率為256 Hz的聲音．
以上說法正確的是(　　)．
A. 甲、乙、丙都是聲源，人耳都能聽到它們的聲音
B. 丙是聲源，人耳能聽到其發出的聲音，甲、乙不是聲源
C. 甲、乙、丙都是聲源，人耳只能聽到丙發出的聲音
D. 以上說法都不正確
精析：一切振動的物體都是聲源，人耳能聽到的聲音的頻率范圍是20～20000 Hz，高于20000 Hz的聲波為超聲波，低于20 Hz的聲波為次聲波，超聲波、次聲波人耳都聽不到．揮手臂產生次生波，人耳聽不到，所以A選項錯；蝙蝠發出的聲波為超聲波，人耳也聽不到，只有丙選項中256 Hz的聲音人耳能聽到，所以C選項正確．
解答：C
二、　超聲波
1.概念：頻率高于20000 Hz的聲波叫做超聲波．
2.特點：超聲波具有定向性好、穿透能力強等特點．
3.應用：利用超聲波可制成“聲吶”、“超聲波速度測定器”、“超聲波清洗器”和“超聲波焊接器”，用于測距、測速、清洗、焊接等．
【例3】　經超聲波探傷儀檢測，已竣工的三峽大壩壩體無一結構性裂縫，創造了人類水利建筑史上的奇跡．探傷儀發出的超聲波無法被人耳所聽到，原因是超聲波的(　　)．
A. 速度太快　　B. 響度太小
C. 頻率太高 D. 頻率太低
精析：超聲波探傷儀是利用超聲波定向性好、穿透能力強來檢測的．超聲波的頻率高于20 000 Hz，高于人耳聽覺頻率，故人耳無法聽到探傷儀發出的超聲波．
解答：C
三、　次聲波
1.概念：頻率低于20 Hz的聲波叫做次聲波．
2.特點：來源廣、傳播遠、能夠繞過障礙物傳得很遠、穿透力強。
3.應用：
監測與控制次聲波有助于減少它的危害，并可用來預報地震、臺風和監測核爆炸．一定強度的次聲波對人體會造成嚴重危害，使人產生恐懼、惡心、神經錯亂，甚至五臟破裂．
【例4】　2015年12月10日，新疆發生里氏6.2級強烈地震．地震時產生的________(填“超聲波”“次聲波”或“磁聲波”)對建筑物、人體平衡器官功能的破壞性很大，使人產生惡心、暈眩、旋轉感等癥狀，嚴重的會造成內臟出血破裂，危及生命．由于它的破壞性大，并且它的頻率低于________Hz，人耳卻無法直接聽到，所以要盡量遠離地震源．
精析：地震會產生強大的次聲波，次聲波達到一定強度后，對人體、建筑物的傷害很大，次聲波的頻率低于20 Hz，人耳聽不見．
解答：次聲波　20
【例5】　生活在海邊的漁民經?？匆娺@樣的情景：風和日麗，平靜的海面上出現一把一把小小的“降落傘”——水母，它們在近海處悠閑自得地升降、漂游．忽然水母像接收到什么命令似的，紛紛離開海岸，游向大海．不一會兒，狂風呼嘯，波濤洶涌，風暴來臨了．以下解釋合理的是(　　)．
A. 水母接收到了次聲波
B. 水母接收到了超聲波
C. 水母感覺到了溫度的突然變化
D. 水母感受到了空氣流動加快，水流變急
精析：地震、海嘯、核爆炸都能發出次聲波，水母能感受到次聲波．
解答：A
當堂訓練
1. 超聲波具有廣泛的應用，下列事例中不屬于運用超聲波的是(　　)．
A. B超成像　　　　 B. 聲吶測距
C. 一種速度測定器 D. 分貝儀
2. 以下利用了超聲波來獲取信息的是(　　)．
A. 大象的“聲音”交流
B. 站在天壇中央說話，會感到聲音特別洪亮
C. 醫生對結石病人的“超聲”排石
D. 蝙蝠的“回聲”定位
3. 利用“B超”可以幫助醫生確定病人體內臟器的情況，這是因為(　　)．
A. “B超”聲波的頻率很大
B. “B超”聲波的能量很大
C. “B超”聲波進入人體，可在臟器上發生反射，反射波帶有信息
D. “B超”聲波進入人體可穿透內部臟器治病
4. 與人耳能聽到的聲音相比，次聲具有較小的(　　)．
A. 傳播速度 B. 傳播能量
C. 振動幅度 D. 振動頻率
5. 下列事實中，應用了次聲波知識的是(　　)．
A. 用聲吶測海底深度
B. 蝙蝠確定目標的方向和距離
C. 海豚判斷物體的位置和大小
D. 預報海嘯、臺風
6. 關于聲音，下列說法中正確的是(　　)．
A. 聲源的振動頻率越高，發出聲音的響度會越大
B. 人們利用超聲波的反射制成的聲吶可以測海底深度
C. 主要道路上設置的噪聲強度顯示儀可以消除噪聲
D. 聲音在真空中傳播的速度是3×108 m/s
7. 遠處隆隆的雷聲預示著一場可能的大雨，這說明聲音能夠傳遞________；外科醫生可以利用超聲波振動擊碎人體內的結石，這說明聲波能夠傳遞________.
8. 很多動物是“應用物理高手”，它們為了適應生存的環境，進化出了符合一定物理知識的身體部位．蝙蝠的眼睛功能雖已退化，但可利用其頭部發出的________發現和捕捉昆蟲．
9. 有以下事實：①蝙蝠可以利用超聲波探測飛行中的障礙和發現昆蟲；②漁民利用聲吶發現魚群；③醫生用聽診器給病人檢查病情；④科學考察能利用聲吶探測海洋．
由以上事實，可知：
(1)其中靠聲音傳播信息的是______________．
(2)可以得出的一個共同結論是________________________.
10. 室外的電線在冬天里有風時便“嗡嗡”直響，而夏天即使在大風天也幾乎聽不到聲音，為什么？請你做出合理的猜想或解釋，并設計一個實驗，驗證你的猜想(要求寫出實驗器材和實驗方法).
11. 汽車駛出高速公路后，進入某國道，國道某直線路段有一測速儀，測速儀內有能發射和接受超聲波的傳感器．在汽車以某一速度v遠離測速儀某段距離L＝64 m時，測速儀發出超聲波經汽車反射后接收到超聲波信號的時間為0.4 s．已知此路段限速為80 km/h，超聲波的速度為340 m/s.試計算并說明汽車在此路段是否超速．
《當堂訓練》答案
1. D　2. D
3. C　“B超”主要是為了更準確地獲得人體內部的疾病信息，超聲波反射時，帶回了人體內部的信息．所以“B超”是聲波反射的應用，是聲音能傳遞信息在科學技術上的具體應用.
4. D　低于20 Hz的聲音叫次聲波，人耳的聽覺范圍是20～20 000 Hz，所以次聲波的頻率較小，故選D.
5. D　6. B 7. 信息　能量 8. 超聲波
9. (1)③　(2)聲可以傳播信息　聲和聲音是兩個不同的概念，聲是指發聲體振動時產生的聲波．聲音只是人耳聽到的聲波．聲的范圍廣，聲音是聲的一部分．聲分次聲、聲音和超聲波．聲音是指頻率在20～20 000 Hz之間的聲波，而頻率低于20 Hz的是次聲波，頻率高于20 000 Hz的是超聲波，次聲波和超聲波人都聽不到．地震、海嘯、臺風、火山噴發都有次聲波產生.
10. 夏天溫度高，電線因膨脹而變長，在風的吹動下振動變慢，音調變低，當低于人的聽覺頻率下限(20 Hz)時，我們就不容易聽到聲音了；在冬天溫度低，電線因收縮而變短，風吹動時振動會變快，音調較高，在人的聽覺頻率范圍內，所以我們就容易聽到聲音了．驗證實驗很多，如：拿一根橡皮筋，分別在其松動和緊繃狀態下用同樣力度撥動它，比較兩次聽到的聲音的音調即可.
11. 因為s聲＝L＋s車，v聲t＝L＋v車t，
代入數據得：340 m/s×0.2 s＝64 m＋v車×0.2 s，
解得：v＝20 m/s＝72 km/h＜80 km/h，故不超速．

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