2020高中物理竞赛名校冲刺讲义设计机械波第六节 声波

1、2020高中物理竞赛 江苏省苏州高级中学竞赛班上课讲义 第九章 机械振动 第三次课： 2学时 1 题目： 9.6 声波 9.7 多普勒效应 2 目的： 1 理解声强级和声压级的概念。理解声强的衰弱规律。 2 了解多普勒效应及其应用。 一、引入课题： 二、讲授新课： 9.6 声波 声波：在弹性介质中传播的机械纵波，其频率在2020000Hz范围之内，能够引起人的听觉，则称为声波。 次声波：波频率低于20Hz，称为次声波 超声波：频率高于20000Hz，称为超声波 一、声强和声强级 1.声功率 把单位时间内声源向外辐射的声能称为声功率，用符号P表示。 2.声强 把单位时间内通过垂直于声波的传播方向

2、单位面积上的平均声能称为声强。 声强就是声波的能流密度，用I表示。 P12 2?uAI? 2S -2 ?Wm 。每平方米，符号为特中，声强的单位是瓦在SI 例如：球面波P?I 2?r4 对于球面波，声强与点声源的声功率成正比，与到声源距离的平方成反比。 3.声强级 引起人的听觉的声波不仅有一定的频率范围，还有一定的强度范围。声强范12-212 -2；m通常谈话的声强是?mW如：引起听觉的声强是围大约为1010?1 W6-2-2。由于可闻声强的数量级相差悬殊，m1 W10；炮声也是人的痛觉阈是? W?m通常用声强级赖描述声波的强弱。 12 -2作为测量声强的标准，某一声强的W规定：声强I10?m

3、0I1gL? 声强级用L表示 I0 的声强级。声强级的单位为I声强I与基准声强I之比的常用对数称为声强0 。贝（尔），符号为B 通常用分贝为单位，I）（?1gL?10 II 表示为：用符号L0I 讨论： 当几个不同的声波同时传到某一点，该点的总声强一般等于各声波的声强之和。 例8-4 某处有两个声强级为60dB的声音。求该处总声强和总声强级。 解：设每个声音的声强为I, 声强级为L,11 I1）10?L（lg 1II 所以：L01I)( 2?2?66?12mW?10W?m?I?I1010?101001 总声强 26?m10?W?I2I21 总声强级6?10?I263dB?10lgdB?L10l

4、g? 112?10I 0 二、声压和声压级 1.声压这一差介质中有声波传播时的压力与无声波传播时的静压力之间有一差额， 额称为声压。也就是说，声压是声波造成的附加压强。 2pI? ?u 。 斯卡，符号为Pa在SI中，声压的单位是帕声压时，可求得相应的 当空气中的声强为基准声强 212?)m(WI?105?Pa?10p?2 ，通常规定为基准声压。 为 0 声压级2.LP，称为声压级，用符号p之比的常用对数乘以20把声压p与基准声压0 表示p20lgL? pp 0 dB SI中，声压级的单位是分贝，符号为在 三、声波的衰减规律这种现象称为声波声强将逐渐减弱。声波在介质中传播时，随着距离增大， 的衰

5、减。mx?eII?0 由于介质对声波的吸收，声强随声波在介质中通过的距离按指数规律衰减。 ，空气的吸声系数为0.02m-1某频率的平面声波，其声强级为70dB，例9-5 后的声强级。 求该声波在空气中传播100mmx?eI?I 解：12 10上式两边除以基准声强，取常用对数并乘，有 II1210?lgg?10110lge?mx II 00 所以exlg?10?mLL?12II dB.6132?100)dB?.?L(7010?0434?0022I 四、声波的反射、透射和吸收 阻隔层吸收的声能 ，反射声能为 设单位时间内入射到阻隔层的总声能为 ， EE?0 ，透过阻隔层的声能为 为 EE? E E

6、?EE?E?E?E?0E0 反射系数 1. 之比值称为反射系数，用 与 入射声能 把单位时间内反射声能EE?0E 表示 ? E0 2.吸声系数 表示 1在工程上，常把与反射系数之差称为材料的吸声系数。用 EE?E?1?1 EE 透射系数3.00? 单位时间内，透过阻隔层的声能E与入射声E的比值称为透射系数，用 0 表示E? E 0 五、超声波 超声波与可闻声波相比，由于频率高、波长短，因而具有如下特性。 1.方向性好由于超声波频率高，波长短，衍射现象不显著，所以超声波的传播方向性好，容 易得到定向而集中的超声波束。 2.功率大 近代超声技术已能产生几百到几千瓦的功率。 穿透力强3. 在不透明的固体中，超声波能穿透几十米的厚度。 引起空化作用4. 六、次声波及其应用次声波又称亚声波。是频率低于可听频率范围的声波。它的频率范围大致为 10-420Hz 。现在已知的次声源有：火山爆发、坠入大气的流星、极光、电离层扰动、地震、海啸、台风、龙卷风、雷电等。 应用： 1、预测自然灾害事件。 2、利用接收到的被