資源簡介

(共26張PPT)
第二章 聲現象
第3節 聲的利用
物理觀念：了解現代技術中與聲有關的知識的應用；了解聲不僅傳遞信息，還能傳遞能量。
科學思維：在活動中培養學生善于與其他同學合作交流的意識和能力。
科學探究：通過觀察、參觀或觀看有關的文字、圖片、音像資料等，獲得社會生活中聲的利用方面的知識。
科學態度與責任：
（1）了解聲在現代技術中的應用，進一步增加對科學的熱愛。
（2）感受自然界聲音的美妙與有趣，激發好奇心和求知欲。
人從呱呱墜地時起，就開始利用聲音了。媽媽能從嬰兒的啼哭聲中發現寶寶情緒的變化；水手可以通過汽笛的回聲判斷懸崖的距離；醫生會用各種各樣的超聲儀器為患者診病……
大象利用次聲波交流
蝙蝠利用超聲波捕食
自然界的聲現象實在是太多了。除了人類，動物中也有不少是利用聲的高手。你能舉出一些例子嗎？
想一想
請同學們分析以下場景有什么共同點？說明了什么問題？
醫生用聽診器了解
人體器官的健康狀況
老師講課，同學們聽明白了
利用接收到的次聲波可以
判斷地震及臺風的位置等
聽到遠處隆隆的雷聲，可以
判斷一場大雨即將來臨
當人們感知到不同的聲音時，就會傳遞給人們不同的信息。
聲可以傳遞信息
知識點一：聲與信息
1、次聲波
（1）特點：頻率低于20 Hz，穿透能力強；在空氣中傳播的距離遠，不容易被吸收；破壞性大。
（2）來源：地震、火山爆發、臺風、極光、雷電、磁爆、空氣湍流、流星撞擊等自然現象及核試驗、導彈發射、巨型飛機起飛及大橋、水電站大壩的振動等都可以產生次聲波。
（3）危害：強次聲波能使機械設備破裂、飛機解體、建筑物遭到破壞等，人在強次聲波的環境中，會產生惡心、眩暈等癥狀，嚴重的會造成內臟出血破裂，危及生命。
印度洋海嘯，也稱為南亞海嘯，發生在2004年12月26日死亡人數超過29萬，造成的財物損失超過100億歐元。
海嘯產生的次聲波可以傳播幾千千米而能量損失很小。海嘯如果到達岸邊，“水墻”就會沖上陸地，對人類生命和財產造成嚴重威脅。
2、次聲波應用：傳遞信息
預報火山爆發、雷暴等自然災害。
通過測定自然或人工產生的次聲波在大氣中的傳播特性，探測出某些大規模氣象活動的性質和規律。
利用接收到的被測聲源產生的次聲波，探測聲源的位置、大小和硏究其他特性，如通過接收核爆炸產生的次聲波，探測核爆炸的強度和位置。
火山爆發會產生次聲波
大象利用次聲波交流
美國B-29超級堡壘飛離原子彈爆炸區
想一想
蝙蝠是怎樣確認目標的？它采用的方法叫做什么？
蝙蝠在飛行時會發出超聲波，這些超聲波碰到墻壁或昆蟲時會反彈回來，根據回聲到來的方位和時間，蝙蝠可以確定目標的位置。
這種方法叫做回聲定位。人們利用這個原理研制了聲吶、 雷達、“B超”等。
蝙蝠靠超聲波發現昆蟲
3、超聲波：回聲定位原理傳遞信息
采用“回聲定位”原理制成的超聲導盲儀可以探測障礙物，幫助盲人出行。
超聲導盲儀通過發射超聲波，接收障礙物反射的回波，經過處理后，將障礙物的距離信息轉化為聲音信息，以可聽聲的形式反饋給使用者，達到“以聽代視”的效果。
超聲導盲儀及其原理
超聲導盲儀
倒車雷達在倒車時，利用超聲波原理，由裝置在車尾保險杠上的探頭發送超聲波撞擊障礙物后反射此聲波，計算出車體與障礙物間的實際距離，然后提示給司機，使停車或倒車更容易、更安全。
倒車雷達
倒車雷達
人們利用聲吶可以來測量海底的深度。
聲吶
探測海底深度
測量海底深度的原理：
就是從船上發出聲脈沖至海底，通過測算接收，然后將接收到的回聲所經歷的時間自動轉換為深度值顯示出來。
設聲波在海水中的傳播速度為 v，
聲吶系統向海底垂直發射聲波，經時間t后收到回波，
則海水的深度：s=
(聲波通過的距離是海底深度的2倍)
探測魚群位置
聲吶探測海底結構
我們平常看到的海底結構圖就是根據聲吶提供的數據繪制的。
探測潛艇位置
探測魚群、潛艇位置、繪制水下數千米地形圖等。
聲吶的一些應用
醫生用B超查看胎兒發育情況
醫生用B型超聲波診斷儀向病人體內發射超聲波，反射波攜帶的信息經過處理后顯示在屏幕上。這就是常說的“B超”。
“B超”原理
超聲波診斷儀
把一塊石頭扔進水里，可以看到一圈一圈的水波向四周散去，水面上的樹葉也隨之起伏。這說明扔石頭的能量通過水波傳給了樹葉。
聲波也是一種波動，那么，聲波能傳遞能量嗎？
想一想
知識點二：聲與能量
將揚聲器對準燭焰，播放音樂，你看到了什么現象？這說明了什么問題？
現象：燭焰發生顫動。
結論：
聲波能傳遞能量
超聲波清洗機
超聲波產生的振動比可聞聲更加強烈，常被用來清洗物體。把被清洗的物體放在清洗液里，超聲波穿過液體并引起激烈的振動，振動把物體上的污垢敲擊下來而不會損壞被洗的物體。
超聲波牙刷也是利用了超聲波的振動原理。
超聲波清洗眼鏡
超聲波牙刷
超聲波碎石機
超聲波碎石是利用電能轉變成聲波，聲波在超聲轉換器內產生機械振動能，通過超聲電極傳遞到超聲探桿上，使其頂端發生縱向振動，當與堅硬的結石接觸時產生碎石效應，但對柔軟的組織并不造成損傷。不用開刀，不會對身體造成傷害。
超聲波碎石機
超聲波霧化器
超聲波霧化器是指應用于醫療方面霧化設備。其基本原理：來自主電路板的振蕩信號傳遞給超聲晶片，超聲波晶片把電能轉化為超聲波能量，超聲波能量在常溫下能把水溶性藥物霧化成1um到5um的微小霧粒，以水為介質，利用超聲定向壓強將水溶性藥液噴成霧狀，借助內部風機風力，將藥液噴入患者氣道，再被患者吸入，直接作用于病灶，主要用于內科、外科、五官科、兒科等方面。
超聲波霧化器
超聲波探傷儀
超聲波探傷儀是利用超聲波能透入金屬材料的深處，并由一界面進入另一界面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法。
超聲波探傷儀
超聲波洗牙
超聲波洗牙
超聲波洗牙是目前較為先進的洗牙技術，通過超聲波的高頻震蕩作用，可以去除牙結石、煙漬和茶斑。
建筑聲學的杰作
馳名中外的北京天壇，是明清兩代皇帝祈谷、祈雨、祈天的地方，其中的回音壁、三音石、圜丘三處建筑有非常美妙的聲音現象。
圜丘在天壇公園的南部，是一座分成三層的圓形平臺，每層的周邊都有漢白玉欄桿，每層平臺的臺面都有光滑的石板鋪成。第三層臺面高出地面約5m，半徑約11.5m，第三層中心是一塊圓形的大理石。俗稱天心石或太極石，當你站在天心石上說話或唱歌時，你會覺得聲音特別洪亮。
天壇的圜丘。人站在中央臺
上說話，會感到聲音特別洪亮。
圜丘反射聲的示意圖
這種奇妙的現象是聲音反射造成的音響效果。圜丘第三層臺面中心略高，四周。微微向下傾斜。當有人在臺中心喊叫一聲，傳向四處的聲音有一部分被四周的石欄桿反射，射到稍有傾斜的臺面后又反射到臺中心。
因為圜丘第三層半徑僅11.5m，從發聲到回聲返回中心約需0.07s，所以回聲跟原來的聲音混在一起，分辨不開，只覺得聲音格外響亮，還使人覺得似乎有聲音從地下傳來。
國家大劇院音樂廳
圜丘等反映出我國古代高水平的建筑聲學成就。現在建筑如禮堂、音樂廳等，也有著很高的聲學要求。設計師通過選擇吸聲材料和特別的聲學設計，使聽到的聲音更加飽滿悅耳。
音樂廳的天花板被打造成一件精美的抽象藝術品，形狀不規則的白色浮雕有利于聲音的擴散。為了達到聲效的完美，在頂棚的下面還懸掛了一面集中式反聲板，它的作用是將聲音向四面八方散射。
傳遞
能量
超聲波
超聲波清洗機
超聲波碎石機
傳遞
信息
醫學上：B超、超聲波診斷儀
生產中：超聲探測儀、超聲測速儀
回聲定位：超聲波碰到障礙物會被反射回來，根據回聲到來的方位和時間，可以確定目標位置
次聲波：自然災害（地震、海嘯、火山爆發等）會產生次聲波，聲學儀器接收到信息可以確定方位和強度
超聲波
的應用
生活中：倒車雷達、聲吶、超聲導盲儀
聲的利用
聲波具有能量，能通過介質傳遞能量。
超聲波應用
1. 如圖所示是超聲波在生產生活中的應用實例。其中主要利用聲能傳遞信息的是_______圖，主要利用聲傳遞能量的是______圖。(均選填“甲”或“乙”)
超聲波測速
甲
超聲波清洗眼鏡
乙
甲
乙
空氣
能量
2. 小明同學制作了一個聲音炮（如圖所示）。將塑料薄膜繃緊扎在一個圓桶的桶口上，在桶底開一圓孔，在距離圓孔大約2 m的地方疊放一些空紙杯子。用手迅速拍打塑料膜，發現紙杯被振落。此實驗表明：聲音能在_______中傳播；聲波能傳遞_______。（選填“信息”或“能量”）
3. 如圖所示，蝙蝠飛行時能發出超聲波，這些聲波碰到墻壁或昆蟲時會反射回來，根據回聲到來的方向和時間，蝙蝠可以確定目標的位置。下列發明與此原理相同的是（ ）
A．手電筒 B．超聲導盲儀
C．超聲波碎石 D．中醫針炙
C
4. 如圖所示，天壇公園內的回音壁是我國建筑史上的一大奇跡，回音壁應用的聲學原理是（ ）
A. 聲音的反射使原聲增強
B．聲音在不同介質中的傳播速度不同
C．聲音的音調不同
D．發聲的物體在振動
A

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