第九节 次声波和超声波

教学设计示例（一）

　　一、教学目标

　　1．知道声波是纵波，具有波的一般特性．

　　2．知道声波中次声波和超声波的划分及应用．

　　3．根据声波的特性能进行有关的计算和分析．

　　二、重点难点

　　重点：次声波与超声波的划分和在技术上的应用．

　　难点：根据声波的特性对实际问题的分析和计算．

　　三、教与学

　　教学过程：

　　声波作为机械波的一种被每一个人所感触，它在传播过程中所产生的一些现象是波动性的表现，它与我们的生活密切相关．

　　（一）声波

　　1．声源：各种振动着的发声物体都是声源．

　　2．声波：声源的振动在介质中的传播形成声波，声波是纵波．

　　3．气体、液体、固体都是形成声波的介质．

　　（1）声波在不同介质中传播速度不同

　　（2）声波在同种介质中传播时速度随温度变化略有变化．

　　4．声波的反射

　　人耳能区分回声与原声的时间间隔大于或等于0.1s

　　“雷声轰鸣不绝”“余音线绕”都是声波的反射现象

　　5．声波的衍射

　　“闻其声不见其人”是声波的衍射现象．（能引起人耳听觉的声波在空气中的波长约为0.017m～17m，而光波波长在可见光范围内约0.4～0.8 m．对日常所遇的障碍物，光波的衍射现象非常不明显）

　　6．声波的干涉

　　绕发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，空气柱内（声波）形成的驻波都是声波的干涉现象．

　　【二】次声波和超声波

　　1．可闻声波：人耳能听到的声波，其频率范围大致在20Hz~20000Hz之间．

　　2．次声波：频率低于20Hz的声波．不能引起人类听觉器官的感觉．

　　3．超声波：频率高于20000Hz的声波．不能引起人类听觉器官的感觉．

　　4．次声波和超声波具有它不同于可闻性声波的一些特性．在现代生产技术和科学研究中有许多重要应用．

　　（1）次声波的传播距离较远．地震、台风、核爆炸、火箭起飞都能产生次声波．

　　（2）超声波的波长比可闻声波波长短得多，它基本上沿直线传播．

　　超声波的穿透能力很强，能穿透几米厚的金属．

　　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．

　　超声波可以用来制造各种乳胶，颗粒极细，而且均匀．

　　超声波在诊断、医疗和卫生工作中，也有广泛的应用．

　　［例1］对于波长为100m的声波，下列说法正确的是（）

　　A．在同一介质中，比波长为20m的传播快

　　B．不能被听见

　　C．波长太长，不能产生明显衍射

　　D．不能产生反射

　　【解析】声波在介质中的传播速度由介质本身的特性决定．与声波的频率（或波长）无关．可闻声波的频率范围是20Hz~2000Hz．它在空气中的波长为17m~0.017m．所以波长100m的声波属次声波不能引起人的听觉．波长越长的波其波动性越强，衍射（或干涉）现象越明显．凡是波（不论其波的性质和波长的长短）都能发生干涉、衍射、反射、折射等现象．正确答案为B．

　　［例2］声音从声源发出，在空气中传播的过程中下述说法正确的是（     ）

　　A．声波的波速不断减小

　　B．声波的频率不断减小

　　C．声波的振幅不断减小

　　D．声波的波长不断减小

　　【解析】声波的周期、频率决定于声源振动的快慢与介质无关，则T和f均不变，对于一个特定的介质，波速不变，则波长也不变，则A、B、D均错，声波在介质中传播时，由于能量的损耗，引起质点振动越来越弱，造成振幅减小，答案为C．

　　［小结］声波是纵波，可闻声波的频率范围是20Hz~20000Hz．低于20Hz的声波为次声波，高于20000Hz的声波为超声波。超声波和次声波虽不能引起人的听觉，但不仅具有波的一切特性，还具有它的一些特性．在生产技术和科研中有着重要作用．

　　【作业】课本P25习题A组4、5

　　四、课堂跟踪反馈

　　1．人耳能听到的声波频率范围约为________Hz，对应于在空气中的波长范围约为______．频率低于20Hz的声波为____________．频率高于20000Hz的为_________。

　　2．声呐是利用超声波的波长比可闻波的波长________得多，基本上沿________传播的特性制成的装置．

　　3．超声波探伤是利用了超声波________能力很强的性质．

　　4．“B超”是利用了超声波__________性质．

　　参考答案：

　　【注意】我们在处理波动问题时，若所考虑的空间距离与波长相比不太大的情况下，可认为在波的传播方向上各个质点的振幅几乎相等。即认为各质点作振幅相同的振动.

　　1．20～2000017～0.017次声波超声波

　　2．短直线    3．穿透     4．反射

教学设计示例（二）

　　教学目标

　　一、知识目标

　　1．知道什么是超声波和次声波．

　　2．了解超声波和次声波的应用．

　　二、能力目标

　　培养学生的阅读能力、概括能力．

　　三、德育目标

　　通过对超声波的教学，培养学生学习物理的兴趣．

　　教学重点

　　1．什么是超声波和次声波．

　　2．超声波和次声波的应用．

　　教学难点　　超声波和次声波的应用．

　　教学方法　　讲练法、阅读法．

　　教学用具　　投影仪、投影片

　　课时安排　　1课时

　　教学过程

　　一、引入

　　在生活中我们可听到各种各样的声波，但是人耳能听到的声波的频率范围是有限的，大致在20Hz到2000Hz之间．频率小于20Hz和频率大于2000Hz的声波，虽不能引起人类听觉器官的感觉，但它们对人类有很大的实际意义，本节课我们就来共同学习这两种波．

　　二、新课教学

　　（－）学生阅读课文

　　（二）用投影片出示阅读思考题

　　1．什么叫次声波？

　　2．什么叫超声波？

　　3．什么现象中能产生次声波？

　　4次声波有哪些应用．

　　5．超声波有哪些应用，试举例说明．

　　（三）学生解答阅读思考题

　　1．频率低于20Hz的声波，叫次声波．

　　2．频率高于20000Hz的声波，叫超声波．

　　3．地震、台风、核爆炸、火箭起飞时都能产生次声波．

　　4．次声波的应用

　　①建立次声波站，可以探知几千米外的核武器试验和导弹发射．

　　②由地震引起的巨大海浪的传播速度和台风中心的移动速度都小于次声波的波速，所以接收次声波能预报破坏性很大的海啸、台风．

　　5．超声波的应用

　　①超声波的波长比可闻声波的波长短，它基本上是沿直线传播的，可以定向发射．

　　②超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多．水声测位仪就是根据超声波的这种特性制成的装置，这种装置既能发出短促的超声波脉冲．又能接收被潜艇、鱼群或海底反射回来的超声波，根据反射波滞后的时间和波速，就可以确定潜艇、鱼群的位置或海水深度．

　　③由于超声波的穿透能力很强，可以制成超声波探伤仪，用来探查金属内部的缺陷．还可以用超声波对混凝土制品、塑料制品、陶瓷制品以及水库的堤坝探伤．

　　④利用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这一特点，可对金属零件、玻璃、陶瓷等制品的表面的污垢进行清洗．

　　⑤利用超声波可以把普通水“打碎”成直径仅为几微米的小水珠，变成雾气喷散到房间的空气中，增大房间中空气的湿度，这就是“超声加湿器”的基本原理．

　　⑥利用超声波可以用来制造各种乳胶，用于航空摄影以及从空间实验室或资源卫星上拍摄地面照片．

　　⑦利用超声波可进行“B超”，就是利用超声波的发射，来探查人体内部的各种器官、组织等有无异常，还可以确定肿瘤的有无、位置和大小等等．

　　⑧利用超声波作用于人体时．机体细胞受到振荡和刺激，可起按摩作用，治疗神经痛等疾患．

　　⑨超声波还可以把药物击碎成微粒和空气混合形成“药雾”，病人吸入后，可以治疗肺部疾病．

　　⑩用超声波消毒灭菌也是有效的．例如用超声波来给牛奶消毒，效果良好，而且能避免煮沸法对营养成分的破坏．

　　（三）教材介绍

　　许多动物都有完善的发射和接收超声波的器官．例如视觉很不发达的蝙蝠，主要靠发出超声波的回声来发现目标，确定飞行方向，现代的无线电定位器——雷达，质量有几十、几百、几千千克，而蝙蝠的超声定位系统只有几分之一克，而一些重要性能都优于现代的无线定位器，水中生活的海豚，也有完善的超声探测系统．

　　三、小结

　　本节课我们学习了什么是超声波和次声波以及它们在生活中的应用，同学们一定要努力学习，争取在超声波和现代仿生学方面做出自己的贡献．

　　四、作业

　　1．阅读本节课文．

　　2．小结《机械波》一章．

　　五、板书设计