人耳聽不到的聲音學(xué)案（典型例題分析） 蘇科版八年級(jí)上冊(cè)物理

課題：人耳聽不到的聲音學(xué)習(xí)目標(biāo)＊知道人耳的聽覺頻率范圍是20Hz到20000Hz＊了解超聲波的特點(diǎn)，了解超聲波在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用＊了解次聲波的特點(diǎn)及其危害————————掌握物理核心素養(yǎng)，從掌握知識(shí)點(diǎn)做起————————知識(shí)點(diǎn)一：可聽聲波、超聲波、次聲波可聽聲：物體振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生聲音，但是并不是所有的聲音人耳都能聽到。人的聽覺有一定的頻率范圍，只有在該頻率范圍內(nèi)的聲音人耳才能聽到。人耳能聽到的聲音，我們稱之為可聽聲，它的頻率范圍通常為20Hz～20000Hz超聲波：頻率高于20000Hz的聲波稱為超聲波次聲波：頻率低于20Hz的聲波稱為次聲波不同動(dòng)物的聽覺頻率范圍差別較大，有些動(dòng)物能聽到超聲波，有些動(dòng)物能聽到次聲波。不同人的聽覺頻率范圍也不完全相同。一般來說，人的年齡越大，能聽到的聲音頻率范圍越小。如果人耳聽不到某種聲音，可能是因?yàn)樵撀曇纛l率不在人的聽覺范圍內(nèi)，也可能是因?yàn)樵撀曇舻捻懚忍?。知識(shí)點(diǎn)二：超聲波的特點(diǎn)及應(yīng)用超聲波的特點(diǎn)：與可聽聲波相比，超聲波具有方向性好、穿透能力強(qiáng)、易于獲得較集中聲能等特點(diǎn)。（1）方向性好：超聲波能沿某一方向直線傳播，在碰到雜質(zhì)和組織分界面時(shí)，會(huì)有顯著的反射。應(yīng)用比如：聲吶（2）穿透能力強(qiáng)：超聲波能穿透許多電磁波所不能穿透的物質(zhì)，在一些不透明的固體中能穿透幾十米的厚度。在液體和固體中傳播時(shí)，衰減的很少。應(yīng)用比如：B超（3）易于獲得較集中聲能：由于超聲波頻率高，方向性好，所以能獲得比較集中的能量。較強(qiáng)的超聲波能引起物體劇烈振動(dòng)。應(yīng)用比如：超聲波清洗機(jī)、超聲波碎石利用超聲波反射進(jìn)行探測(cè)的裝置有很多。比如有汽車的倒車?yán)走_(dá)。多普勒效應(yīng)：超聲波測(cè)速知識(shí)點(diǎn)三：次聲波的特點(diǎn)與危害次聲波的特點(diǎn)：次聲波能繞過障礙物傳播，幾乎無(wú)孔不入，傳播的很遠(yuǎn)。次聲波的來源：次聲波來源很廣，火箭發(fā)射、飛機(jī)飛行、車輛奔馳，以及自然界中的火山爆發(fā)、地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)、雷電等都會(huì)產(chǎn)生次聲波。次聲波的危害：較強(qiáng)的次聲波會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重?fù)p害，使人惡心、神經(jīng)錯(cuò)亂，甚至五臟破裂。強(qiáng)度更大的次聲波還會(huì)對(duì)機(jī)器設(shè)備、建筑物等造成破壞。次聲波的應(yīng)用：由于地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)、火山爆發(fā)等都伴隨次聲波的產(chǎn)生，因而對(duì)自然界的次聲波監(jiān)測(cè)，可以作為預(yù)報(bào)自然災(zāi)害的參數(shù)之一。——————————利用所學(xué)知識(shí)解決典型問題——————————例題1：科學(xué)家在研究大象之間的交流時(shí)，發(fā)現(xiàn)大象會(huì)發(fā)出一種人耳聽不見的聲。把這種聲先用錄放機(jī)錄下來然后快速播放，人耳就能聽到大象交流時(shí)發(fā)出的聲。這說明（）A.這種聲是超聲波B.這種聲是次聲波C.大象根據(jù)聲的響度辨別同伴D.大象根據(jù)聲的頻率辨別同伴解析：頻率高于人的聽覺上限（約為20000Hz）的聲波，稱為超聲波；頻率低于人的聽覺下限（約為20Hz）的聲波，稱為次聲波；這兩種聲波人耳都聽不見。信息中提到快速播放，就是提高頻率后就能聽到，說明原來屬于次聲波。故答案：B例題2：海豚的發(fā)聲頻率范圍非常大，當(dāng)海豚發(fā)出了80000Hz的聲波時(shí)，此聲波屬于_____聲波，這種聲波人耳_____（選填“能”或“不能”）聽到。如圖所示，海豚會(huì)利用回聲尋找沙丁魚群，假如經(jīng)1s后海豚聽到回聲（聲音在海水中的傳播速度為1500m/s），則此時(shí)海豚與沙丁魚群的距離為_____m。解析：（1）頻率低于20Hz的聲屬于次聲波，頻率高于20000Hz的聲屬于超聲波。人只能聽到20Hz～20000Hz頻率的聲音。（2）由速度公式得，海豚發(fā)出的超聲波經(jīng)沙丁魚反射，這段時(shí)間超聲波傳播距離為：s=vt=1500m/s×1s=1500m，故海豚距離沙丁魚的距離為：s'=s=×1500m=750m。故答案為：超；不能；750。例題3：雪花落水也有聲

一般的常識(shí)告訴我們，雪花落水靜悄悄，毫無(wú)聲響。在3月份一期的《自然》雜志上，幾個(gè)科學(xué)家聯(lián)名發(fā)表文章，宣布了他們的結(jié)論。

首先要說明的是，雪花落水發(fā)出的聲波頻率在50000赫到2×105赫之間，高于人們能聽見的聲波頻率。但是，海里的海豚就能聽到雪花落水所產(chǎn)生的聲響，并且這些聲響令海豚異常煩躁。然而，請(qǐng)不要想當(dāng)然，這些聲音不是雪花與水面撞擊發(fā)出的，而是…著名的約翰?霍甫金斯大學(xué)機(jī)械工程系的普羅斯佩勒提教授是個(gè)奇才。普羅斯佩勒提斷定，這些聲音不是雨滴撞擊水面發(fā)出，他們確實(shí)在下雨時(shí)發(fā)現(xiàn)水中產(chǎn)生氣泡，這些氣泡還在不斷地收縮、膨脹、振動(dòng)。下雨時(shí)那些噪聲的頻率和衰減情況確實(shí)與氣泡的振動(dòng)狀況協(xié)調(diào)一致，從而證實(shí)他們的理論完全正確。

事情還沒有結(jié)束，漁民常抱怨，在下雪時(shí)他們的聲吶也常常偵聽不到魚群。一開始，他們也不信，因?yàn)檠┗ㄖ泻?0%以上的水，空氣不多。但是，他們不是簡(jiǎn)單否認(rèn)，而是要用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。在一個(gè)風(fēng)雪的夜晚，他們?cè)谝粋€(gè)汽車旅館的游泳池找到了證據(jù)，雪花落水時(shí)也產(chǎn)生氣泡，同樣，這些氣泡也振動(dòng)，從而發(fā)出聲波。其實(shí)，無(wú)論是人們打水漂時(shí)所聽到的細(xì)微聲響，還是瀑布的隆隆震響，都不是（或主要不是）來自石塊及巖石與水的碰撞，而是由于氣泡。你看，大自然是何等奇妙，而從事科研的人們?cè)诎l(fā)現(xiàn)真理的時(shí)候又是多么幸福。

（1）雪花落水發(fā)出的聲波屬于_____（選填“超聲”、“次聲”）。正常人耳頻率的范圍是_____Hz

（2）聲吶裝置是利用仿生學(xué)原理制成的，它利用超聲波_____

和_____等特點(diǎn)；

（3）雪花落水發(fā)出的聲音對(duì)人來講不是噪音，站在海豚的角度看_____（是/不是）噪聲。

（4）科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，不論是雪花落水，還是雨滴落水，都會(huì)引起氣泡的_____，這個(gè)聲音能被海豚聽到，說明_____能傳播聲音。

（5）在探究雨滴落水產(chǎn)生聲音的過程中，科學(xué)家們進(jìn)行了下列的過程，請(qǐng)你把它們按正確的順序排列起來_____（填序號(hào)即可）

a歸納分析b進(jìn)行實(shí)驗(yàn)c提出假設(shè)d得出結(jié)論。解析：（1）人耳朵的聽覺頻率范圍是20Hz到20000Hz之間，即高于20000Hz的屬于超聲波，低于20Hz的是次聲波，這兩種聲波都是人耳朵?法聽到的；由于雪花落水發(fā)出的聲波頻率在50000Hz到2×105Hz之間，高于人們能聽見的聲波頻率，故其所發(fā)出的聲波是超聲波；

（2）聲吶裝置是利用仿生學(xué)原理制成的，它模仿蝙蝠的回聲定位的方向性好、穿透能力強(qiáng)原理制成的；“海里的鯨魚就能聽到雪花落水所產(chǎn)生的聲響，并且這些聲響令鯨魚異常煩躁”，故這些聲音對(duì)于鯨魚來說是噪音；不論是雪花落水，還是雨滴落水，都會(huì)引起氣泡的振動(dòng)而產(chǎn)生聲音，這個(gè)聲音能