第 5 课 声的利用例题解析例题 1“ 冰海沉船 ” 的电影描述的是1912 年一艘名叫 “ 泰坦尼克 ” 的大海轮因为跟冰山相撞而沉没的悲剧， 为了避免悲剧重演，科学家发明了一种利用声音传播规律制成的探测装置装在船上，及时发现冰山或暗礁的存在．你能说出这种装置的名称并简要说明它的原理吗？【解析】 这种装置是利用回声定位，其名称是“ 回声测深器 ” ，又叫 “ 声呐 ” ，它是由法国物理学家保罗 ·郎之万发明的，声呐发出的声音是人耳听不见的超声波．这种装置名叫 “ 回声测深器 ” ，它是利用回声原理来工作的，把回声测深器装在海轮货舱的底部，由轮底向海底发出声音，传至海底，再经海底反射回到海面，由舱底灵敏的回声接收器把回声记录下来，准确地记下声音发出到回声返回所经过的时间，知道声音在海水中传播的速度， 就可求出海的深度．根据声音的反射，还可以判断危险的冰山或暗礁在什么地方．【评点】解题过程中不能根据题中叙述的实际情况结合我们所学的声音传播知识阐述声呐的工作原理是常见的解题障碍，排除这一障碍的办法是：要发现海中的冰山或暗礁必须采用“ 回声定位法 ” ． 声音由船发出的海水中传播，然后由冰山或暗礁反射返回到船．测定声音在海水中传播一来一回的时间，然后由路程＝海水中声速× 时间．求出船只至冰山或暗礁的距离．【拓展】（1）在海难打捞中，沉船定位和测量海深都要用到超声测位仪 （又叫 “ 声呐 ” ） ， 它的探测系统将所获得的数据送到中央处理器进行运算并显示．图1.5－4所示是测量船利用超声测位仪测定海深的示意图，测量中，探测系统必须探测的物理量是 _______和________，而中央处理器只需运用________这一简单公式进行运算就能显示出海深．例题 2下列事例中，属于是利用声传递能量的有（）A．买西瓜时，拍拍西瓜听听声音就可知道西瓜是否是熟的B．外科医生利用超声波振动除去病人体内的结石C．老师听到教室里的说话声就知道是那位同学在说话D．利用 “B超” 可以确定胎儿的发育状况【解析】 是否属于利用声传递能量首先要明确怎样才叫传递能量．它与声能传递信息是声的两个不同的应用．声传递信息指通过声音告诉我们某个事件或者消息，而声传递能量指通过声的方式传递一种类似于力量的东西，它可以造成一些除感官以外的其它影响．A 是利用声音特征来区分成熟西瓜与未成熟西瓜，属于信息方面的利用；B 是利用超声除去体内结石，属于传递能量方面的利用；C 是根据不同的物体发出的声音音色不同来区分是那位同学在说话，属于传递信息方面的利用；D 属于利用声传递能量的例子．【评点】 解答这类问题， 首先应明确概念，信息与能量是两个不同的概念，声音在传递能量的同时会传递一些信息，但它们两者有着本质的区别．【拓展】 下列现象或做法中能说明声波可以传递能量的是（）A．天上打响雷声时可以感觉到房屋在振动B．人突然暴露在150dB 噪声环境中，鼓膜会破裂出血C．远处的雷声预示着一场大雨可能到来D．古代雾中航行的水手通过号角的回声判断悬崖的距离例题 3已知声音在空气中的传播速度为340m/s，在钢、铁中的传播速度为5000m/s．请你再补充条件，提出一个问题，并通过计算做出解答．【解析】 题中告诉的是声速数据，且要求通过计算解答，说明类似的一个计算题．条件中给出的是声音在两种不同拿介质中的速度，在提出问题和解决问题时，这些条件都要充分利用．例如我们可以补充条件：甲铁路工人用铁锤敲打钢轨，乙在相距340m 处用耳朵贴紧倾听．问题：乙铁路工人听到两个响声相隔多长时间？计算：声音从钢轨中传播时间所用的时间为：声音从空气中传播所用的时间：时间间隔为： △【评点】 注意两点： 所提出的问题及所给的条件要方便解答，不要自己给自己出难题；不要顾虑重重， 所给的条件和所提的问题只要符合题意，符合实际，符合知识规律就可以了，不存在什么固定的模式．【拓展】 声音在钢铁中的传播速度是相当快的．最早测量出声音在钢铁中的传播速度是在巴黎进行的，根据本题你能想到声音在钢铁中的传播速度是如何测出的吗？说出来给同学或老师听听，也可以查一些资料看自己的想法是不是正确的．练习精选：1．下列利用声信息的有（）A．远处隆隆的雷声预示着可能有一场大雨B．铁路工人用铁锤敲击钢轨，判定螺栓是否松动C．医生利用B 超观察人的身体状况D．有经验的人选瓷碗总是敲一敲分辨音质2．蝙蝠通常是夜间活动，它飞行时发出一种__________，这些声波碰到昆虫会反射回来，根据回声到来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的__________．3．外科医生可以利用超声除去人体内的结石，是利用了声波能传递__________，中国传统中医有“望、闻、问、切”检查病人，其中：“闻”就是 __________的意思，它是利用声波能传递 __________．4．1912 年“泰坦尼克号”首次出航即触冰山沉没，这件事震惊世界，随即人们提出用声学方法遥测航道上的冰山．和同学讨论讨论，说一说声学测冰山的道理．5．探究：能使声音反弹回来吗？实验器材：两根相同的纸管，书，机械表．图 1.5-1 实验步骤：（1）图 1.5-1 所示，把两根纸管，书放好，管不要与书接触；（2）把表放在一个纸管内的一端，从另一根管子里一端侧耳倾听，用手捂住另一只耳朵，左右移动倾听的纸管，寻找听到的滴答声最响的位置；（3）拿走听管，仍在原位听，你现在还能听到同样清晰的滴答声吗？（4）再把硬纸管放回原位，拿走书本，现在你能听到清晰的滴答声吗？你知道为什么吗？6．小实验： 用蜡烛火焰显示声音在空气中的传播现象图 1.5－2 声音在空气中的传播是由声源振动引起周围空气振动而形成的．装置如图1.5－2 所示，取一只扬声器，装在一只硬纸盒内，在纸盒的面板上钻一个直径约为2～3mm 的小孔，将扬声器通过一只耳机插头插入收录音机的输出插孔中，演示时， 在纸盒小孔的前方放一枝生日蜡烛，且使小孔对准蜡烛引线的上端．点燃蜡烛，然后播放音乐，可以在听声音的同时看到烛焰在飘动，停止播音，声音消失，烛焰即竖直用蜡烛火焰显示声向上．实验中是否能说明声音传递能量？能量是靠什么传播的？7．自己动起来的乒乓球图 1.5－3 实验步骤：（1）将两个相同的音叉放在两个相同的共振盒上；（ 2）在铁架台的悬臂上用细线悬吊一个乒乓球，使球刚好可以触及一个音叉，如图 1.5－3 所示；（3）将两个共振盒的开口相对放置，用橡皮锤敲击不与球接触的音叉；（4）观察球的运动状态的变化．现象解释：乒乓球会振动起来．球由静止变为运动，说明它 __________ （填是或否） 获得了能量． 被敲击的音叉作为声源，当它的振动能量在空间传播时，造成周围介质运动状态的变化．尤其是引发了另一个音叉的共振，使该音叉能够最大限度地吸收声源所传播的能量，并引起乒乓球的振动．说明声音__________（填能或者不能）传递能量．8．参观调查，动手实践大家知道，中国古代有一种叫做“喷水鱼洗”的器具．据考证，它的出现不晚于晋代，即距今已有一千多年的历史．传世的鱼洗是带有一圈水平突缘的圆形铜盆，在突缘上方的对称位置上装有垂直的一对把手状的双耳（又称为“弦”） ．盆的直径约40cm，大概有一个大号的日用脸盆那么大．操作的时候， 在坚固的底座上面垫上柔软的材料，放上鱼洗， 其中盛上过半的水．然后，两只手掌都蘸上些水，分别在左右两耳上沿相反的直线方向作反复的水平摩擦，给出适当的激励， 使盆壁振动产生驻波．这时便可以看到水面上激起的波纹出现四角对称的图样，明白地显示出波腹和波节相间的分布．并且， 在四个波腹处剧烈的振动所激起的水珠，可以向上飞溅到超过半米的高度．（鱼洗底部所绘刻的四条鱼，它们的嘴部正对着四个波腹处，好像水珠是从鱼嘴里吐出来似的．）与此同时，由于盆壁的振动而发出强烈的嗡嗡声．其实，用一个普通的搪瓷盆也能表演出相同的效应．用两只手掌在脸盆上缘对称的两侧反复做上面所述的摩擦动作，也能激发出相同的现象．盆内水面呈现规则的波纹图案，小水珠可以跃起到20cm 以上的高度，同时可以听到明显的嗡嗡声．不过溅起的水珠较小而少，不及鱼洗表演得那么壮观罢了．把你调查或者实践的结果写下来交流．答案：1．ABCD 2 ．超声波，距离3．能量，听，信息4．利用声音的反射作用（回声测距），如果能测出发出声音到反射声音（回声）的时间，又知道水中声速，则能计算出冰山到船的距离 5．②纸管里；③不能；④不能，书本起反射声的作用6．能，空气7．是，能8．略。