1、第3章 声的世界第3节 超声与次声,1.复习提问：什么是音调？音调的高低是由什么因素决定的？2.蜜蜂飞行时会发出什么样的声音？蝴蝶飞行时，要振动翅膀，你听到过蝴蝶飞行时发出的声音吗？,蜜蜂飞行时，翅膀振动得很快，会发出清晰的“嗡嗡声”,蝴蝶飞行时，翅膀振动得很慢，虽然也会发出声音，但无法被我们听到,声音是由物体的振动产生的，物体振动时一定会发出声音，发声的物体一定在振动，但是振动的物体发出的声音并不都会被我们听到，想要听到声音，除了需要传播声音的介质和良好的听觉器官（耳朵）外，声音振动的频率也有一定的要求.由上可知，声音振动的频率有一定的范围，人类能听到的声音频率有一定的范围.,大量研究表明：
2、（1）物体振动时发出的声音的频率在10-4 Hz1012 Hz之间.（2）正常人的耳朵能听到的声音范围20 Hz20 000 Hz.（3）通常把频率高于20 000 Hz的声音称为超声，频率低于20 Hz的声音称为次声.,人和一些动物的发声范围和听觉范围.,如图所示，把弹簧振子拉开一段距离（每次拉开的距离不要相同，弹簧不要拉开太长），让弹簧振子上下振动，看看是不是每次都能听到弹簧振子发出的声音.,现在解释一下：人为什么能听到蜜蜂飞行时翅膀振动发出的嗡嗡声，却听不到蝴蝶飞行时翅膀振动所发出的声音.蜜蜂在飞行时，翅膀振动的频率在200 500 Hz之间，在人的听觉频率范围之内；而蝴蝶飞行时，翅膀振
3、动的频率在20 Hz之下，因而我们无法听到蝴蝶飞行时发出的声音.,频率高于20 000 Hz的声音称为超声. 人类发不出超声，也听不到超声. 但是自然界中的许多动物不仅能发出超声，也能听到超声. 并且很多动物就是利用超声在残酷的自然界中生存的.,蝙蝠的眼睛已经严重退化，几乎看不到任何东西，它靠自己发出的超声能够在黑夜中来去自如，锁定猎物,海豚是一种让人喜爱的动物，它也是利用超声在复杂的海洋中避开捕猎者捕获猎物的,人类根据蝙蝠和海豚的超声导航方法，发明了声呐，声呐在水声学中有很多应用.,利用声呐 探测海深,利用声呐探 测深海鱼群,潜伏在深海里的潜艇，利 用声呐探测海面上的敌舰,利用声呐定位即回声
4、测量海底的深度，需要先知道声音在海水中的传播速度，还需要测出声音由海面到海底，然后再返回到海面所需的时间. 最后利用公式v= s/t 的变形公式 s=vt 进行计算.注意：此时算出的距离应除以2才是海深.,超声有很强的穿透能力和很好的方向性，因而超声还广泛用于超声探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术.,医生用B超观察母体中的胎儿,超声金属探测仪能探测到金属内部存在的缺陷,做如图所示的实验，观察实验现象，这个实验说明了什么？,声音具有能量，超声具有的能量更大，医学上利用超声可以击碎结石来治疗患者，还可用超声对医疗器械消毒. 日常生活中，可用超声清洗精密机械，对食物等消毒.,频率低于20 Hz的声
5、音称为次声. 次声有下面的特点：1.人耳听不到次声.2.次声的传播速度很快，并且能传递很长的距离.3.次声具有很大的能量，具有极大的危害性.,能量很高的次声具有极大的危害性.（1）次声能使机器设备破裂、飞机解体、建筑物遭到破坏.（2）次声能使人的平衡器官的功能受到破坏，会产生恶心、晕眩、旋转感等症状，严重的会造成内脏出血破裂，危及生命.,产生次声的原因是多种多样的，大体可以归纳为两个方面.一是由于自然现象而产生的，这种次声主要由风的波动、空气湍流、火山爆发、地震、台风、海浪拍击等产生.二是由于人为因素而产生的，如核爆炸、火箭发射、超音速飞机的飞行等都伴有次声产生.,对人类造成危害最多的是在日常
6、生活和工业生产过程中产生的次声，在冶金、建筑、机器制造等行业的生产环境中均有次声的存在. 这些次声都会给人类带来程度不同的威胁.所以我们应该尽量防止次声的产生，尽量远离次声源.,次声虽然可怕，但是利用好次声也能给我们带来极大的便利.（1）为景象及地震预报服务. 如低等海洋动物水母对813 Hz的次声波特别敏感，使用仿生学依照水母的耳朵结构制成的水母耳台风预报仪，可提前15 h预测台风发生的方位和强度. 利用类似方法，也可预报火山爆发、雷暴等自然灾害,（2）配置次声波服务站，可探测到核爆炸、火箭发射等动态（3）为农林生产服务使用次声给树木治病、刺激植物生长.（4）通过测定人和其他生物的某些器官发
7、出的微弱次声的特性，可以了解人体或其他生物相应器官的活动情况例如人们研制出的“次声波诊疗仪”可以检查人体器官工作是否正常,可怕的次声一艘国际商船在“火地岛” 发现了多年前神秘失踪的“马可波罗”号帆船，船上的全体船员离奇死亡，没有一丝伤痕，而船上的一切设备及物品却完好无损. 经过科学家们多年的研究和探索，终于揭开了这些遇难者的“死亡之谜”. 原来他们都死于风暴所产生的次声.,次声为什么能杀人呢？原来，人们内脏固有的振动频率和次声频率极为相似（0.0120 Hz）. 当外界的次声频率与内脏频率相同或相似时，就会形成人体内脏的共振状态，产生种种不良反应，还会导致视觉模糊，吞咽困难，肝功能失调等症状，
8、严重时还会四肢麻木，胸部产生压迫感. 尤其是当人的内脏、胸腔及颅腔内的固有频率与次声频率相一致时，就会使人体的内脏系统振坏而丧生.,课堂练习： 1.医用“B超”是利用超声波来诊断病情的，但人们听不到它发出的声音，这是因为 （ ）A.声音的响度太小B.声音的响度太大C.声音的频率小于人能听到的声音频率D.声音的频率大于人能听到的声音频率,D,2.下列事实中，应用了次声的是 （ ）A.用声呐测海底深度B.蝙蝠确定目标的方向和距离C.预报海啸、台风D.海豚判断物体的位置和大小,C,3.以下利用了超声波的反射来获取信息的是 （ ）A.大象的“声音”交流B.蝙蝠的“回声”定位C.外科医生对结石病人的“超
9、声”排石D.站在天坛中央说话，会感到声音特别洪亮,B,解析：大象发出的是次声波；外科医生对结石病人的“超声”排石是指超声波能传递能量；站在天坛中央说话，会感到声音特别洪亮，这是可听声的应用. 蝙蝠的“回声”定位是超声波能传递信息. 故选B.,4.海上发生风暴时会产生次声，次声在空气和海水中传播的速度比风暴移动的速度大次声接收处理设备就是利用这一特点提前感知，预报海上风暴，从而为渔业、航海等服务下列说法中正确的是（ ）A.次声不能传递信息B.次声是由物体的振动产生的C.次声在海水中比空气中传播得慢D.次声的频率太高，人耳听不见,B,解析：次声既能传递能量，也能传递信息，故A错误；次声也是由物体振动产生的故B正确；次声在海水中比在空气中传播得快，故C错误；人耳能听到的声音的频率范围是2020 000 Hz，低于20Hz的叫次波，由于次声的频率不在人的听觉频率范围，所以人听不到，故D错误.,5.城市里有“超声洁牙”美容店，超声之所以能洁牙，是因为 （ ）A.超声是清洁剂B.超声传递去污信息C.超声发生反射D.超声引起液体的振动，振动把污垢去除,D,解析：超声波在液体中传播时，可使液体内部产生相当大的液压冲击，能很快地把各种金属零件、玻璃、陶瓷、牙齿等表面污垢清洗干净，这主要是利用超声波能传递能量的原理.,
