声音的应用

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1、让声音为人类服务人类认识自然的目的在于应用。任何事物都有两面性，即“利”和“害”，认识了声音 的特性后，就可以有效的控制危害和利用声音为人类造福。【学习目标】1、能够从物理学的角度和环境保护的角度来认识噪声，知道噪声的来源及其危害，知 道减弱噪声的途径。2、知道声音的应用，超声波及次声波的产生，了解声呐及B超的工作原理。3、树立环保意识。【重点、难点】重点：声音的应用，噪声的来源及危害，减弱噪声的途径。难点：噪声的等级。【知识讲解】一、噪声1、产生从物理角度看，噪声是指发声体做无规则振动时发出的声音；从环境保护的角度看，凡 是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音以及对人们要听的声音起干扰作用的声

2、音，都属于 噪声。2、来源：噪声的来源非常多，如：在家里，几名同学在一起旁若无人的高声说话，放 声大笑、引吭高歌，或开大电视机声音等。在工厂，发电机的运转声、通风机吸气排气等。 在公路上，来往机动车辆的鸣叫声，发动机的振动等，最严重的要数喷气式飞机，火车的鸣 叫等，这些声音对生活在这一环境中的人与动物来说都是噪声。3、等级用声级表示，单位是分贝(dB), 0dB是人们刚刚能听到的最弱的声音一一听觉下限。4、危害30dB40dB是较理想的安静环境，超过50dB就会影响睡觉和休息，70dB以上会干扰 谈话，影响工作效率，长期生活在90dB以上的噪声环境，会严重影响听力并引起神经衰弱、 头痛、血压升

3、高等疾病，如果人突然暴露在高达150dB的噪声环境中，听觉器官会发生急剧外伤，引起鼓膜破裂，出现双耳完全失去听力， 青少年长期在吵闹的环境中生活，其智力可能降低20%，噪声还会影响植物生长等等。5、噪声的控制控制噪声的要求：为了保护听力，应控制噪声不超过90dB，为了保证工作和学习，应控制噪声不超过70dB， 为了保证休息和睡眠，应控制噪声不超过50dB。控制噪声的途径：(1) 、在声源处减弱，即防止噪声的发生，如改造噪声大的机器或换用噪声小的机器，做外罩把噪声源罩起来，在内燃机排气管上加消声器。(2) 、在传播过程中减弱，即阻断传播路径，如使有噪声源的厂房门窗背向居民区，来减 弱会传向居民区

4、的噪声，在马路和住宅间设立屏障或植树造林。(3) 、在人耳处减弱，如可以戴上防噪声耳塞等，防止噪声进入耳朵。二、超声波与次声波1、超声波(supersonic wave)高于20000Hz的声波称为超声波。蚊子、猫、狗和家畜等动物能听到。其特点是方向 性好、穿透能力强，易于获得较集中的声能量。2、超声波的应用(1) 声呐(sonar)：声呐是一个监测反射声波的系统。人们利用在水中超声波比光波和无 线电波传播得远，且定向性好的特点制成了声呐装置。让它向海下发出高频超声波，依据回 声声波的时间，可以测出水下障碍物所处位置、形状和大小；(2) 回声定位：如图甲所示，轮船利用超声波探测船下的水深。发射

5、器发射超声脉冲， 声呐仪监测到反射来的回音，从而可算出水深。如图乙，黑夜里，蝙蝠利用超声波导航；接收器反射的厶蛉生科用哦头境出趙声+卩订口 4朵按收 回冏就能在議便生飞廿拥霑(3) B超：超声波能够成像，让超声波射入人体内，会在不均匀处和分界面上反射成像, 即内脏的“声”像。利用B型超声波诊断仪可以观察到人体内器官及胎儿生长发育情况，如 图所示；胎儿的E超图像(4) 超声波去污(碎石)：超声波能使清洗液产生剧烈的振荡，有去污作用，如下图甲; 此外超声波还能传递能量击碎人体内结石，如下图乙。甲(5) 超声波探伤：如下图所示，利用超声波的穿透与反射特性探测金属内部的裂纹、气 泡等缺陷；（6）超声波

6、测车速：向行驶车辆发出超声波被车辆反射回来，测速仪接收到声波频率会 发生变化，从而确定车辆速度。3、次声波（subsonic）低于20Hz的声波称为次声波。其特点是传播时能量损失小，能传得很远。次声波的应用：（1）预测自然灾害：火山爆发、龙卷风、海啸、台风等在发生前会先有次声波辐射可 利用次声波监测仪进行预测。此外很多动物能听到次声波，在台风来临时，海蚤听到了“警 报”能到远处躲藏起来。地震前动物惊恐会出现草鱼跳跃，鸽子不安等现象。（2）一定强度的次声波对人体造成严重危害，使人产生恐惧、恶心、神经错乱，甚至五 脏破裂，强大次声波还会对机器设备、建筑物造成破坏；（3）军事监测：在大气层内进行核爆

7、炸会产生巨大的次声波，用一种高灵敏度的监测装 置（又叫大耳朵）就可探测到核爆炸的强度和位置。目前已建成全球性核试验监测网。地球 上任何一个角落进行的核试验都不可能逃过“大耳朵”的“监听”。4、建筑师的杰作北京天坛的：回音壁、三音石、圜丘都是声现象的利用。站在圜丘中心的天心石上说话或唱歌时，会觉得声音特别洪亮，站在天心石以外的人听 或说话都没有这种感觉，这种现象是利用声音反射造成的音响效果，由于圜丘的结构特别， 声音被反射回来和原声混在一起，分辨不开，使原声加强的缘故。5、噪声有应用（1）噪声消除杂草不同的植物对不同的波段的噪声敏感程度不同，为此，有人巧妙的制成了噪声除草器， 把它置于田间，其发

8、出的声音可诱发种子提前萌发，可以在农作物生长之前施药除掉杂草。（2）利用噪声发电科学家们发现人造铌酸锂具有在高频、高温下将声能转化为电能的特殊功能，科学家 们还发现，当声波遇到屏障时，声能会转化为电能，根据这一原理，制造出了鼓膜式声波接 收器，将接受器与能够增大声能、集聚能量的共鸣器连接，当从共鸣器来的声能作用于声电 转换器时，就能发出电来。（3）利用噪声制冷利用微弱的声振动制冷的新技术，第一台样机已在美国试制成功。（4）噪声除尘美国科研人员研制出一种功率为2KW的尘报警器，它能发现频率200Hz，声强为160dB 的噪声，可以用于烟囱除尘，控制高温、高压、高腐蚀环境中的尘粒和大气污染。（5）

9、噪声克敌噪音弹是德国研制出的一种新式弹药。它通过爆炸时放出的噪音波麻痹人的听觉和中枢 神经，造成人在短时间内昏迷。它用途广泛，尤其适用于应对恐怖暴力事件。在德国发生的 一次劫机事件中，特种部队接近被劫飞机，往机舱内扔进了一颗噪音弹。机上人员全部昏迷。 特种部队士兵乘机冲上飞机。劫机分子无一漏网。而乘客和机组人员不久都苏醒过来，安然【典型例题】例1、无声手枪为什么会“无声”？分析：所谓无声手枪是在手枪中安装上一个装置，把火药爆炸声控制在这一装置内， 让它在这一装置内进行减弱，使人们听不到枪声。答案：因为无声手枪把声音在声源处减弱了，所以手枪无声。例2、超声波具有、等特点，超声波主要用于、等方面。

10、分析：与其他可听声相比，超声波具有方向性好、穿透力强，易于获得集中声波等特 点，因而有着广泛的应用。答案方向性好、穿透力强；航海探测、医疗诊断、医疗治疗、金属探伤等。例3、蝙蝠夜间出来活动从来不会撞到墙壁、树枝上，以下解释正确的是（）A、蝙蝠的眼睛有夜视功能B、夜晚有月光C、蝙蝠发出超声波可以在物体上返回，根据回声就可以判定物体的位置和距离D、蝙蝠的嗅觉很好，可以嗅出前面是否有物体分析：蝙蝠在飞行时发出超声波，超声波碰到墙壁或昆虫时反射回来，根据回声到来 的方位和时间，蝙蝠就可以确定目标的位置和距离。声呐就是模拟蝙蝠回声定位的原理制成 的仿生波装置。答案Co例4、如图所示，在一次魔术表演中，一

11、名驯兽师问他带来的狗：“2 + 2等于几”， 狗立即叫四声。观众马上会为这条聪明的狗所倾倒，你能解释这种现象吗？分析：许多物理知识运用到魔术中。实际上还有一名助手在帮忙，利用兽类听觉频率 和人的不同，发出兽能听见而人却不能听见的超声波的缘故。答案：台下驯兽师的助手，吹了四下哨声，而这种哨声频率太高，人自己听不见，狗 可听见因而立即叫了四声。【巩固与练习】1、（多选题）关于声呐，下列说法正确的是（）A、它是利用次声波定位的B、它本身必须能发射超声波C、它本身必须能接收超声波D、它能确定物体的远近2、人能感受的声音频率有一定的范围，大多数人能够听到声音的频率范围大约是20 20000次每秒。人们把

12、低于20次每秒的声音叫次声波，把高于20000次每秒的声音叫超声 波。大象进行交流的“声音”是一种次声波，人类听不到大象的“声音”，是因为（）A、大象发出的声音太小B、次声波无法传到人耳C、次声波的频率大于20000次每秒D、次声波的频率小于20次每秒3、科学家在对蝙蝠的研究中，曾经用黑布将蝙蝠的双眼蒙上，发现蝙蝠也可以很正常 地飞行，没有受到一点影响，这是因为（）A、蝙蝠在飞行时会发出次声波，根据回声定位原理来飞行B、蝙蝠的眼睛会发出超声波，穿透黑布，清楚地看到黑布外面的目标C、蝙蝠在飞行时会发出超声波，根据回声定位原理来飞行D、黑布太薄会透光，蝙蝠可以很清楚地看到黑布外面的目标4、地震是地

13、球上某个部位发生的剧烈振动，人们却听不到这种振动的声音，这是由于 （）A、声音不够响B、声音音调太高 C、声源振动频率低于20HzD、声音是噪音而不是乐音5、下列说法中不正确的是（）A、利用强超声波对钢铁、宝石、金刚石等坚硬物体进行钻孔和切割加工B、在建筑方面，设计、建造大厅堂时，必须把回声现象作为重要因素加以考虑C、在石油勘探时，常采用人工地震的方法，即在地面上埋好炸药包，放上一列探头， 把炸药引爆，探头就可以接受到地下不同层间界面反射回来的声波，从而探测出地下油矿D、利用超声波能够预报地震、侦察台风和大气中的核爆炸6、 声呐是人们利用超声 、等特点制成的。监测与控制有助于减少它的危害，并可

14、以用来预报地震、台风和监测核爆炸。7、 在日常生活及生产实际中，摩托车的消声器是在减弱噪声，在马路和住宅间植树造林是减弱噪声，戴上耳塞是在减弱噪声。8、问答题：墙壁的传音性能比空气好得多，但是把门窗关闭着，外面传入室内的声音即明显减弱, 这是为什么？【巩固与练习答案】：1、 B、 C、 D2、 D3、C4、C5、D6、容易会聚传播得远次声波。7、 声源 传播过程人耳8、声音原来在空气中传播，当把门窗关闭后，声音在传播过程中遇到了阻碍，在墙壁 和门窗的界面上大部分声音被反射回去了，即使墙壁、门窗的传音性能再好，能传入室内的 声音也是很少部分，所以室内听到的声音就显著减弱了。读一读话题：蝙蝠的导航

15、系统小明：蝙蝠为什么能在黑暗中飞翔自如，并能捕捉到昆虫？老师：科学家做了一个有趣的实验：在房间里布上铁丝网，有的网孔比蝙蝠展开的翅膀 还要小。把蝙蝠的双眼蒙住，再用摄像机摄录它的飞行情况，它们竟能飞行自如，穿来穿去, 捕捉昆虫，如图。编蝠的眼睛小明：如果把蝙蝠的耳朵堵上,再让它睁着眼在黑暗的实验室里穿网捕食，情况怎样？老师：这一下，蝙蝠却成了“瞎子”，不时撞在网上，有时甚至落到地上，难道蝙蝠是 用耳朵“看”东西吗？实验室里是静悄悄的，铁丝也没发出声音呀！小明：再把蝙蝠的眼睛和耳朵全敞开，用棉球将它的嘴堵住，不知会怎样？老师：放入实验室后，蝙蝠又成了“瞎子”，碰网落地。这说明，蝙蝠是用嘴和耳来辨 别方向、识别障碍的。蝙蝠的嘴是一个超声波发生器，每隔一定时间就发出一次超声波。它 发出的超声波碰到障碍物就反射回来。蝙蝠的耳朵是个灵敏的超声波接收器，它利用反射回 来的超声波判断前方有没有障碍。有的学者认为，蝙蝠利用超声波识别障碍物，并不是简单 的回声测距，而是听到回声以后，能在脑中形成图像，蝙蝠体内可能存在一种“声全息感 觉系统”。