声的利用

第一章声现象

五、声的利用

课前预习•教学有方（无师自通）

点击关键词回声定位传递信息传递能量

目标导航船

了解现代技术中与声有关的知识的应用。

本课时重点：声能传递信息和传递能量

本课时难点：类比法的应用

创意开场白：

方式一：在这一单元我们学习了有趣的声现象，知道了声的概念比较广，包括声音（人耳能感觉到的那部分声）、超声（频率高于20000Hz的声）和次声（频率低于20 Hz的声）。声在生活实际、工农业生产和现代科技中的应用非常广泛，请同学们说出所了解到的声的利用的实例。学生举例后，引入课题。

方式二：20世纪50年代，超音速飞机刚刚产生的时候，有一次在试飞的时候以1100千米/时的速度离地面60米的空中飞行，当这艘飞机飞过一幢房子时，这座房子好象被什么撞击了一下就轰然倒塌了，你知道这是什么原因吗？

方式三：播放影片《泰坦尼克号》中轮船沉没时的情景。“1912年泰坦尼克号首次出航便碰到冰山沉于海底，其主要原因是当时没有专门的手段遥测航道有无冰山之类的障碍物，如果你是船舶专家，你能否设计出一种仪器，能够预先测知前方有无障碍物，而避免危险呢？”温故知新

一、温故

1.频率高于20000Hz的声音叫超声波，频率低于20Hz的声音叫次声波。

2.声音在传播的过程中遇到障碍物会被反射回来，就产生了回声。

二、知新

1.回声定位。（能记住）

乐学好思：回声定位在生活中有哪些应用？

思路分析：蝙蝠在飞行时会发出超声波，遇到物体后反射回来，被蝙蝠的耳朵接收，从而判断目标的位置和距离，人们把这种根据回声测目标的方法叫回声定位。根据回声定位的原理人们发明了声呐。

参考答案：利用声呐系统测海深；渔民利用声呐测水中鱼群的信息。

2.声能传递信息。（会判断）

乐学好思：请举例说明声能传递信息。

思路分析：声能传递信息在生活中的现象及应用很多。

参考答案：听远处雷声，说明一场大雨即将来临；医生用听诊器了解病人心脏工作情况；“B 超”给孕妇作检查等等。

3.声能传递能量（会判断）

乐学好思：你能设计实验证明声波能传递能量吗？

思路分析：水可以使水面上的树叶摇动，说明水波有能量。我们可

以把声波和水波之间进行类比，猜测“声波也能传递能量”，只要

证明声波能使物体随之摇动，也就证明了“声波能传递能量”。

参考答案：设计如图1所示的实验方案。敲响右边的音叉，造成周

围介质运动状态的变化引发了左边音叉的振动，使乒乓球弹开。图1

乒乓球由静止变为运动，说明它获得了能量。说明声音能传递能量．

素材资源库

高超的机械加工师

金刚钻、人造宝石等属于超硬材料，你知道它们是怎样加工的吗？过去人们用激光来进行加工，但激光发生装置很复杂，加工成本很高，所以现在人们常用超声波来加工它们。

为什么用超声波呢?因为超声波的波长短、频率高，具有较强的集束发射性能。这一特性使其具有了征服某些超硬材料的本领。当然，单纯的超声波是不能直接用于机械加工的，必须加上一些超声能量的承载物，才能进行加工．这种能量承载物就是磨粒。细小的磨粒在超声波能量的作用下，以极高的速度冲击加工表面，表面材料在磨粒冲击下，逐步被磨损，而达到加工的目的。这就是超声波加工的原理。

那么怎样才能在宝石上加工出不同形状的小孔呢?这是由固定在超声振动头下端的工具横截面形状决定的。因为振动头作超声振动时，只有工具横截面下面的磨料承载超声能量，对工件表面材料作高速冲击，所以在被加工表面上也必然打出与工具横截面形状相同的孔来，如三角形、椭圆形、星形等非圆形孔。同时，也可以用来加工金刚钻模上或硬质合金喷嘴上的细孔(0.1～0.15毫米)。这在一般机械加工方法中，是很难做到的。你看，超声波的“手段”够高吧！

声在日常生活中的利用

1.辩析熟悉的来人。不同的人发出的声音音调、响度都有可能相同，但音色绝不会相同，因为不同的发声体发出的声音的音色一般不相同，由于非常熟悉，我们通过辩别音色就能分辩出哪位在说话。

2.向暖水瓶中倒水时，听声音就能了解水是不是满了。不同长度的空气柱，振动发声时发声频率不同，空气柱越长，发出的音调越低；暖水瓶中水越多，空气柱就越短，发出的声音频率越高，音调也就越高，特别是水刚好倒满瞬间，音调会陡然升高，通过听声音的高低，我们就能判断出水已经倒满了。

3.挑选商品。有裂缝的碗、盆发出的声音的音色远比正常的瓷器差，通过音色这一点就能把坏的碗、盆挑选出来，当然实际还用辩别音调，观察形态等方法，但主要还是通过音色来辨别的。

4.测量距离。声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来就产生了回声。利用声速就可以测出我们与高山或高大建筑物的距离

5.看病。人的体内有些器官发出的声音，如：心肺、气管、胃等发生病变时，器官发出的声音在某些特征上有所变化，医生通过听诊器或“B超”检查，依此来诊断病情。

6.治病。人体的有些器官发生结石，如肾、胆等，最好的治疗措施就是用体外碎石机把体内结石击碎，变成粉未排出体外。体外碎石机利用的就是超声波，用超声波穿透人体引起的结石激烈震荡，使之碎化。这主要利用了声波能传递能量的性质。

7.通过监测次声波就可知道地震、台风的信息。次声波是频率低于20Hz的声音，人类无法听到。一些自然灾害如地震、火山喷发、台风等都伴有次声波的产生；次声波在传播过程中减速很小，所以能传播的很远，通过监测传来的次声波就能获取某些自然灾害的信息。

超声探伤、测厚、测距、医学诊断和成像

在工业生产中常常运用超声透射法对产品进行无损探测（图2）。超声波发生器发射出的超声波能够透过被检测的样品，被对面的接收器所接收（图2－甲）。如果样品内部有缺陷，超声波就会在缺陷处发生反射（图2－乙），这时，对面的接收器便收不到或者不能全部收到发生器发射出的超声波信号。这样，就可以在不损伤被检测样品的情况下，检测出样品内部有无缺陷。