2.3超声波与次声波课件-沪科版八年级物理全一册

2.3超声波与次声波幻灯片1：标题页2.3超声波与次声波学习目标：明确超声波和次声波的定义，知道它们的频率范围。了解超声波和次声波的主要特点，能区分它们与可听声的不同。掌握超声波在医学、工业、农业等领域的应用，以及次声波的产生、危害和监测方法。认识到超声波和次声波对人类生活和生产的影响，培养运用科学知识解决实际问题的意识。幻灯片2：超声波与次声波的定义回顾人耳听觉范围大多数人能够听到的声音频率范围是20Hz到20000Hz，这个范围内的声音被称为可听声。而频率超出这个范围的声音，人耳无法直接听到，其中就包括超声波和次声波。超声波的定义频率高于20000Hz的声音叫做超声波。由于其频率高，振动迅速，具有许多独特的物理特性，这些特性使得超声波在多个领域都有广泛的应用。例如，蝙蝠在飞行时会发出超声波，通过接收反射回来的超声波来判断前方物体的位置和形状，从而实现精准飞行和捕食。次声波的定义频率低于20Hz的声音叫做次声波。次声波的频率低，波长较长，在传播过程中能量损失小，能够传播很远的距离。自然界中的许多现象和人类活动都可能产生次声波，如地震、火山爆发、核爆炸等。幻灯片3：超声波的特点方向性好超声波的波长较短，能够像光线一样沿直线传播，具有很强的方向性。这一特点使得超声波可以被定向发射，在探测目标时能够准确地聚焦到指定位置，减少能量的分散。例如，在超声波探伤中，能够精准地检测到金属材料内部的缺陷位置。穿透能力强超声波在固体和液体中传播时，穿透能力较强，能够穿透一定厚度的材料。对于一些不透明的固体，如金属、塑料等，超声波可以穿透并传播到内部，这为工业检测和医学诊断提供了可能。比如，超声波可以穿透人体组织，用于检查体内器官的状况。易于获得较集中的声能由于超声波频率高，振动剧烈，在传播过程中容易形成能量集中的波束。这种集中的声能可以产生强大的冲击力和振动效果，在清洗、焊接、碎石等方面发挥重要作用。例如，超声波清洗机就是利用超声波集中的能量使液体产生剧烈振动，从而去除物体表面的污垢。能产生反射、干涉、衍射等现象和可听声一样，超声波在传播过程中也会产生反射、干涉、衍射等物理现象。这些现象被广泛应用于超声波探测和成像技术中。例如，在B超检查中，超声波遇到不同组织界面会发生反射，通过接收和分析反射信号可以形成体内器官的图像。幻灯片4：超声波的应用——医学领域B超诊断B超是超声波在医学领域最常见的应用之一。医生将超声波探头放在人体表面，向体内发射超声波，超声波遇到不同的组织器官会产生不同程度的反射。反射回来的超声波被探头接收，经过计算机处理后形成实时的图像，也就是我们常说的B超图像。B超可以清晰地显示人体内部器官的形态、结构和位置，帮助医生诊断疾病，如检查胎儿的发育情况、发现肝脏、肾脏等器官的病变等。与X射线等检查方式相比，B超对人体没有辐射伤害，安全性高，因此在孕期检查和常规体检中被广泛使用。超声波碎石对于泌尿系统的结石，如肾结石、输尿管结石等，超声波碎石是一种有效的治疗方法。利用超声波的能量集中特性，将高能超声波聚焦到结石上，通过超声波的振动和冲击作用，将结石击碎成细小的颗粒，这些颗粒可以随尿液自然排出体外。这种治疗方法不需要开刀，对患者的创伤小，恢复快，大大减轻了患者的痛苦。超声波洁牙超声波洁牙机发出的超声波能够产生高频振动，当洁牙机头与牙齿表面接触时，振动可以击碎牙齿表面的牙结石、牙菌斑和色素沉着。同时，洁牙机还会喷出水流，将击碎的污垢冲洗掉，达到清洁牙齿的目的。超声波洁牙效率高，能够深入牙缝等难以清洁的部位，且对牙齿和牙龈的损伤较小，是一种安全有效的洁牙方式。幻灯片5：超声波的应用——工业与农业领域工业检测超声波探伤：在工业生产中，为了保证产品质量，需要对金属、塑料等材料和零部件进行检测，查看内部是否存在裂纹、气泡、杂质等缺陷。超声波探伤技术利用超声波穿透材料时遇到缺陷会发生反射的原理，将超声波探头放在被检测物体表面，发射超声波并接收反射信号。根据反射信号的强弱、位置等信息，可以判断缺陷的大小、位置和性质，确保产品的安全性和可靠性。这种检测方法广泛应用于航空航天、机械制造、石油化工等领域。超声波测厚：利用超声波在不同介质中传播速度已知的特点，通过测量超声波从物体表面发射到内部界面反射回来的时间，计算出物体的厚度。超声波测厚仪操作简便，测量精度高，可以对管道、容器等设备的壁厚进行非破坏性检测，及时发现设备的腐蚀、磨损等情况，保障设备的正常运行。工业加工超声波清洗：超声波清洗机在清洗槽内产生高频振动的超声波，使槽内的清洗液发生剧烈的振动，产生大量微小的气泡。这些气泡在形成和破裂的过程中会产生强烈的冲击力，能够深入到物体表面的缝隙、孔洞中，将污垢、油脂、杂质等彻底清除。超声波清洗适用于精密仪器、电子元件、医疗器械、珠宝首饰等物品的清洗，清洗效果好，效率高，且不会损伤被清洗物体。超声波焊接：对于一些薄型材料，如塑料、金属箔等，采用超声波焊接技术可以实现快速、牢固的连接。超声波焊接机通过高频振动使被焊接材料的接触面产生摩擦和塑性变形，在压力作用下使材料融合在一起，形成焊接接头。这种焊接方法不需要添加焊料，焊接过程中不会产生高温，对材料的性能影响小，广泛应用于电子、汽车、医疗器械等行业。农业应用超声波育种：适当频率和强度的超声波照射种子，可以刺激种子内部的生理活动，提高种子的发芽率和发芽势，促进幼苗的生长发育，增强作物的抗病虫害能力和产量。例如，对水稻、小麦、蔬菜等种子进行超声波处理后，能够加快种子的萌发速度，使幼苗更加健壮。超声波驱虫：某些频率的超声波对害虫具有驱赶作用，利用这一特性可以制作超声波驱虫器。将驱虫器安装在农田、仓库等场所，发射特定频率的超声波，能够有效驱赶害虫，减少害虫对农作物和储存物品的危害，降低农药的使用量，有利于环境保护。幻灯片6：次声波的产生自然现象产生地震：地震是地球内部能量释放的过程，在地震发生时，地壳板块发生剧烈的振动和错动，会产生强烈的次声波。地震次声波的传播范围广，能够在地球内部和表面传播很远的距离，通过监测地震次声波的特性，可以为地震预报和灾情评估提供参考。火山爆发：火山爆发时，岩浆、气体等物质剧烈喷发，会引发强烈的振动，产生次声波。火山次声波的频率和强度与火山爆发的规模和类型有关，监测火山次声波可以帮助科学家了解火山活动的状态，预测火山喷发的可能性。台风和海啸：台风形成和移动过程中，大气环流的剧烈运动会产生次声波；海啸是由海底地震、火山爆发等引起的海水剧烈波动，在传播过程中也会产生次声波。通过监测这些次声波，可以对台风和海啸进行早期预警，减少灾害带来的损失。人类活动产生核爆炸：核爆炸会释放巨大的能量，产生强烈的冲击波和振动，其中包含大量的次声波。核爆炸次声波传播距离极远，通过监测核爆炸次声波的相关参数，可以判断核爆炸的当量、位置等信息，对于核裁军核查和国家安全具有重要意义。大型工程施工：如开山爆破、大型建筑物拆除、重型机械作业等人类活动，会产生较强的振动，进而产生次声波。这些次声波可能对周围环境和人体造成一定的影响，需要进行监测和控制。交通工具运行：飞机、火箭、轮船等大型交通工具在运行过程中，发动机的振动、空气动力扰动等会产生次声波。例如，火箭发射时产生的次声波能量巨大，可能对发射场周围的设施和人员造成危害。幻灯片7：次声波的特点与危害次声波的特点传播距离远：次声波的频率低，波长较长，在传播过程中不容易被介质吸收，能量损失小，因此能够传播很远的距离。即使在空气中，次声波也可以传播数千公里甚至更远，这使得次声波能够用于远距离探测和监测。穿透能力强：次声波能够穿透各种障碍物，如建筑物、山脉、水体等，几乎没有什么物体能够完全阻挡次声波的传播。这种强大的穿透能力使得次声波可以深入到地球内部、深海等人类难以直接到达的区域，为相关研究提供了可能，但也增加了次声波危害的范围。易与人体器官产生共振：人体内部的一些器官和组织，如心脏、肺部、腹腔等，都有其固有的振动频率，这些频率大多在次声波的频率范围内（20Hz以下）。当外界次声波的频率与人体器官的固有频率接近或相同时，就会发生共振现象，使人体器官产生强烈的振动。次声波的危害对人体的危害：当次声波与人体器官发生共振时，会导致人体器官出现异常振动，干扰人体的生理功能，引起头晕、恶心、呕吐、胸闷、呼吸困难等症状。长期暴露在高强度的次声波环境中，还可能对神经系统、心血管系统、消化系统等造成严重损害，甚至危及生命。例如，强烈的次声波可能导致心脏骤停、内脏破裂等严重后果。对环境和设备的影响：高强度的次声波可能对建筑物、桥梁、机械设备等产生振动作用，长期作用下可能导致结构疲劳、损坏，影响其使用寿命和安全性。在一些特殊环境中，如核电站、化工厂等，次声波还可能干扰精密仪器的正常运行，引发安全事故。幻灯片8：次声波的监测与防护次声波的监测监测目的：次声波监测的主要目的是及时发现次声波的产生源、传播路径和强度变化，为灾害预警、环境评估和安全防护提供数据支持。通过监测自然现象产生的次声波，可以提前预测地震、火山爆发、台风等自然灾害的发生；监测人类活动产生的次声波，可以评估其对环境和人体的影响，采取相应的控制措施。监测设备：次声波监测通常使用次声波传感器（也称为次声传声器），它能够将次声波信号转换为电信号，经过放大、滤波等处理后，由数据记录和分析设备进行处理和分析。次声波监测站通常建立在远离城市和工业干扰的地方，形成监测网络，实现对大范围区域的次声波监测。监测应用：次声波监测在地震监测、火山活动研究、核爆炸监测、环境噪声评估等领域都有重要应用。例如，国际上建立了全球次声波监测网络，用于监测核试验和其他大规模爆炸事件，维护国际核不扩散体系。次声波的防护远离次声波源：对于已知的次声波产生源，如核爆炸现场、大型工程施工区域等，应尽量远离，减少暴露在次声波环境中的时间和强度。在进行可能产生次声波的作业时，应设置安全距离，禁止无关人员进入。采取隔离措施：利用次声波穿透能力强的特点，采取一些特殊的隔离材料和结构来减少次声波的传播和影响。例如，在建筑物的设计和建造中，采用吸声、隔声材料，设置减振装置等，降低次声波对室内环境的影响。个人防护：在无法避免接触次声波的情况下，可采取个人防护措施，如佩戴特殊的防护耳塞或头盔，减少次声波对人体的作用。但目前个人防护措施对次声波的防护效果有限，最有效的方法还是远离次声波源。加强监管和控制：对于可能产生高强度次声波的人类活动，如核试验、大型爆破等，应加强监管和控制，严格遵守相关的安全规定和标准，确保次声波的产生在安全范围内，减少对环境和人体的危害。幻灯片9：超声波与次声波的对比对比表格特性超声波次声波频率范围高于20000Hz低于20Hz人耳听觉不能听到不能听到传播特点方向性好，穿透能力强（固体、液体中），在空气中传播距离较短传播距离远，穿透能力极强，在各种介质中传播能量损失小产生来源蝙蝠等动物的发声、超声波设备（如超声波清洗机、B超仪）自然现象（地震、火山爆发等）、人类活动（核爆炸、大型工程等）主要应用医学诊断（B超）、工业检测（探伤、测厚）、清洗、焊接、碎石、农业育种等灾害监测（地震、海啸预警）、核爆炸监测等对人类影响有益应用广泛，合理使用无危害高强度次声波对人体和设备有危害幻灯片10：课堂小结知识总结超声波：频率高于20000Hz，具有方向性好、穿透能力强、易于获得集中声能等特点，在医学、工业、农业等领域有广泛应用，如B超、超声波探伤、清洗等。次声波：频率低于20Hz，传播距离远、穿透能力强，易与人体器官共振。自然现象和人类活动都可能产生次声波，高强度次声波对人体和设备有危害，可用于灾害监测和核爆炸监测。超声波和次声波都属于人耳听不到的声音，但它们的特性和应用有很大差异，对人类的影响也不同。关键点回顾明确超声波和次声波的频率范围，区分它们与可听声的不同。掌握超声波的主要特点和典型应用，以及次声波的产生、特点、危害和监测防护方法。认识到科学技术是一把双刃剑，超声波和次声波既有有益的应用，也可能带来危害，需要合理利用和防范。幻灯片11：课堂练习频率高于______Hz的声音叫做超声波，频率低于______Hz的声音叫做次声波。下列不属于超声波特点的是（

）A.方向性好B.穿透能力强C.传播距离远（空气中）D.易于获得集中的声能下列现象中，不会产生次声波的是（

）A.地震B.蝙蝠飞行C.火山爆发D.核爆炸简述超声波在医学领域的两个应用实例，并说明其利用了超声波的哪些特点。次声波为什么会对人体造成危害？如何预防次声波的危害？2024沪科版物理八年级全册授课教师：

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2.3超声波与次声波第二章

声音的世界

aiTujmiaNg为什么我们能听到讨厌的蚊子声，却听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音?5~10Hz250~600Hz

蚊子翅膀振动的频率范围在人耳的听觉频率范围内，而蝴蝶翅膀振动的频率范围低于人耳的听觉频率范围，因此人们能听到讨厌的蚊子声，却听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音.观察与思考一、超声波及其应用超声：高于20000Hz的声音超声波的特点方向性好几乎沿直线传播，在碰到杂质和组织分界面时也会有显著的反射。

穿透能力强在一些不透明的固体中能穿透几十米的厚度，在液体和固体中传播时衰减很少。蝙蝠采用的这种方法叫作回声定位，生活中利用这个方法的应用都有哪些呢？回声定位

蝙蝠通常只在夜间出来活动、觅食，但它们不会撞到墙壁、树枝，并且能准确定位.它们的这些“绝技”靠的是什么？

蝙蝠在飞行时会发出超声波，超声波碰到墙壁或昆虫时会反射回来，根据回声到来的方位和时间，蝙蝠就可以确定目标的位置.点击播放视频一、超声波及其应用回声定位的应用——超声导盲仪超声导盲仪超声导盲仪：可以探测前进道路上的障碍物，以便帮助视障人士出行.一、超声波及其应用回声定位的应用——倒车雷达倒车雷达倒车雷达也是利用超声波来定位的.一、超声波及其应用回声定位的应用——声呐声呐系统

科学家利用这个方法还发明了声呐.利用声呐系统，人们可以探知海洋的深度，绘出水下数千米处的地形图，捕鱼时还可以获得水中鱼群的信息.点击播放视频一、超声波及其应用超声波应用B超检查超声波测速超声波探伤一、超声波及其应用蝙蝠利用发出的超声波导航蝙蝠的视力很差，它是依靠什么确定目标的位置和距离的？任务二：了解超声波的应用①受蝙蝠利用超声波导航的启示，人们制成了什么？

有什么应用？②超声波在生产、生活中还有哪些应用？③超声波的这些应用说明声具有什么特点？自主阅读利用声可以传递信息和能量。任务二：了解超声波的应用①哪些物体或自然现象会产生次声？②能量很高的次声会给人类产生哪些危害？自主阅读1次声波哪些动物能听到次声波？哪些动物能听到超声波？自主阅读2“人与某些动物的发声及听觉频率范围”表格人利用次声波的性质与特点，探索研制一种能导致人神经麻痹的“次声武器”。拓展任务三：了解次声波的危害

人耳的听觉范围1.

振动会发出声音，而我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声

音，却能听到蚊子声的原因是(

B)A.

蝴蝶翅膀软，振幅小B.

蝴蝶翅膀每秒振动的次数低于20次，超出人的听觉范围C.

蝴蝶翅膀振动时不会发出声音D.

蚊子数量多，离人近B2345671

超声波与次声波2.

下列实例中，不属于超声波应用的是(

B)A.

医生利用B超给病人检查B.

升旗仪式国旗下用话筒演讲C.

利用声波检测样品内部是否有缺陷D.

利用声波清洗钟表等精密机械B23456713.

【新情境题】英国科学家切断番茄植株的茎后，用人耳倾

听没有听到任何声音。但在靠近茎的切口处放置录音机录

音，然后用超大音量、超低速度播放，居然能清晰地听到

“尖叫”声。这说明，番茄植株遭受伤害后，会发出

(

A)A.

响度很小的超声B.

响度很大的超声C.

响度很小的次声D.

响度很大的次声A23456714.

在地震来临之前，不少动物能感觉得到，这是因为地震爆

发时会发出动物所能听到的