超声与次声波

1．超声波(1)超声波，频率高于20000Hz的声波，叫超声波．(2)超声波的特点．①几乎呈直线传播，具有较强的穿透能力和良好的反射性能．②探测距离远，定位精度高．③检测灵敏度高，可获得丰富的探测信息．④对人体危害很小．(3)超声波的应用：①超声波在工业生产中的应用：包括超声检测、超声探伤、功率超声、超声处理、超声诊断、超声治疗等。

超声在工业中可用来对材料进行检测和探伤，可以测量气体、液体和固体的物理参数，可以测量厚度、液面高度、流量、粘度和硬度等，还可以对材料的焊缝、粘接等进行检查。

超声清洗和加工处理可以应用于切割、焊接、喷雾、乳化、电镀等工艺过程中。

超声清洗是一种高效率的方法，已经用于尖端和精密工业。

大功率超声可用于机械加工，使超声在拉管、拉丝、挤压和铆接等工艺中得到应用。

②在农业中，可以用超声对有机体细胞的杀伤的特性来进行消毒灭菌，对作物种子进行超声处理，有利于种子发芽和作物增产。

③在医学中的超声诊断发展甚快，已经成为医学上三大影象诊断方法之一，与X线、同位素分别应用于不同场合，例如超声理疗、超声诊断、肿瘤治疗和结石粉碎等。

④液体处理和净化可应用于环境保护中，例如超声水处理、燃油乳化、大气除尘等。

⑤在生活中的应用：超声波驱蚊器等。

2．次声波(1)次声波：频率低于20Hz的声波，叫次声波.(2)次声波的特点：①次声波可以传播很远的距离．②次声波在传播过程中不易被障碍物阻挡．③次声波容易与生物发生作用.(3)人类周围的次声波①自然次声．如狂风暴雨、闪电雷鸣、极光放电、流星爆炸、火山爆发以及地震、海啸、台风等都可以发出频率在0.01 Hz至10Hz的次声波．②人体次声．人体本身也是次声源，如心脏跳动可发出5 Hz到20Hz的次声波．我们称之为人体次声．如高速行驶的卡车可产生次声，核爆炸、火箭起飞都能产生次声．(4)次声的应用．①研究自然次声的特性和产生机制，预测自然灾害性事件．例如台风和海浪摩擦产生的次声波，由于它的传播速度远快于台风移动速度，因此，人们利用一种叫“水母耳”的仪器，监测风暴发出的次声波，即可在风暴到来之前发出警报．利用类似方法，也可预报火山爆发、雷暴等自然灾害。

次声波和超声波的区别
次声波和超声波的定义是基于人耳听到的声音频率范围来定义的，正常人耳听到的声波频率范围是20Hz到20000Hz，我们定义频率低于20Hz的声波为次声波，频率高于20000Hz的声波为超声波。

次声波和超声波的区别体现在以下几个方面：
1.频率不同，次声波频率低，超声波频率高。

2.超声波由于能量都不是很大，而且在空气中传播衰减巨大，故对人造不成巨大的伤害；但由地壳运动、海啸等产生的次声波，由于和人的很多脏器谐振频率一致，又能在空气中自由传播，当达到一定能量级时对人将是致命的。

3.波长不同，次声波波长较长，传播距离远；超声波波长短，直线传播效果明显。

4.这两种波都不在人耳听到的范围内，因而不管次声波还是超声波人类是听不到的，有一些动物能够听到次声波或超声波。

比如鲸鱼经常用次声波传递信息，海豚、蝙蝠往往用超声波进行探测接受信息。

次声波和超声波【基础知识诱思】我们知道声响是水下探测的主要器材，声响以“声音定位”方式去搜索目标，即通过换能器向一定方向发射短促的脉冲声信号，在遇到水中目标后反射回换能器，再经过转换、计算得出水中目标的位置，这即是主动声呐；另外声响也可以采用收听目标的噪音来判定目标的位置，这就是“噪音测向仪”，称之为“被动式声呐”．出现真正的声响系统首先是被动潜艇探测装置．之后，主动声呐由于方向性准确较高，而使老式的被动声呐黯然失色．但是随着潜艇技术的迅速发展，特别是水下速度的提高，对被动声响有了新的要求，那么大家知道声响所用的声波是哪个范围的吗？这种声波有何特点？【重点难点解读】问题一：超声波和次声波的定义解读：超声波：频率高于2×104Hz 的声波叫超声波，人耳感觉不到．次声波：频率低于20Hz 的声波叫次声波，人耳感觉不到．时问题二：超声波和次声波的特点及应用解读：（1）超声波的特点及应用：①频率高，波长短，不易衍射．因而可以定向发射，利用反射回的声波探测物体，如声呐仪，用它可探测海水的深度、鱼群的位置、有无暗礁以及潜艇的潜伏位置等．②穿透能力很强．可以利用这一特点进行金属内部探伤、探测大坝是否有裂痕等等． 超声波在医疗上有着广泛的用途：如“B 超”的应用，“超声波多普勒仪”等，还可用超声波杀菌、雾化药液、击碎结石等等．（2）次声波的特点及应用：次声波的频率低，波长长，易发生衍射现象．因此，可以通过接收海啸、台风、地震产生的次声波进行防害预报，也可在较远距离外探知核实验、火箭的发射情况以及制造威力巨大的次声武器等．【解题技法点拨】明确次声波与超声波的频率范围和各自特点是解决问题的关键例 人耳能听到的声音的最高频率是20000Hz ，狗能听到的声音的最高频率是50000Hz ，蝙幅能发出且能听到的声音频率高达120000Hz ，分别求出人、狗、蝙幅能听到的在0℃空气中传播的声波的最短波长．点拨：本题考查了波长、波速和频率三者的关系，已知0℃时空气中的卢速v=332m/s ，则其波长可由f v =λ得到，设人、狗、蝙蝠能听到的声波最短波长分别为λ1、λ2、λ3，则由λ=f v 得 λ1=200003321=f v m=1.66×10-2mλ2=500003322=f v m=6.64×10-3m λ3=1200003323=f v m=2.77×10-3m 答案：人、狗、蝙蝠能听到的最短波长分别为1.66×10-2m ，6.64×10-3m ，2.77×10-3m【经典名题探究】考点：次声波和超声波的概念及特点例1 下列关于次声波和超声波的说法，正确的是（ ）A ．次声波和超声波不能形成声音，所以它们不是声波B ．次声波和超声波都是机械振动引起的C ．次声波的波长很短，超声波的波长很长D ．次声波和超声波都不容易产生明显的衍射现象分析：考查了超声波和次声波的区别与联系．次声波和超声波与我们所能听到的声音波一样，都是由机械振动产生的，只是它们的频率或低或高，所以它们都是声波，所以A 错、B 正确；次声波的频率较低，因而波长较长，易发生明显衍射现象，由超声波的频率较高，波长较短，因而不易发生明显衍射现象，所以C 、D 都错．答案：B探究：有些物理概念若不谨慎很容易混淆，如“发生衍射”与“发生明显衍射”、“叠加”与“干涉”等，那么“声音”与“声波”是一回事吗？（提示：不是，声音特指人能听到的声波，是声波的一个范围内的部分）姊妹题 以下说法正确的是（ ）A ．无论什么波，只要频率大于20000Hz 就叫超声波B ．凡是频率在20Hz －20000Hz 的声波人耳就能听到C ．强烈的次声波会对人体造成危害D ．由于次声波波长较长，所以在空气中比超声波传播得快答案：C例2 对空气中波长为100m 的声波，下列说法正确的是（ ）A ．在同一介质中，比波长20m 的声波传播快B ．不能被听见C ．波长太长，不能产生明显衍射D ．传播距离较远分析：本题考查了波的传播特点及次声波的有关特点，声波在介质中的传播速度是由介质决定的，与声波的频率无关，所以A 错；波长100m 的声波在空气中频率大约为f =100340Hz=3.4Hz ，所以属于次声波，所以B 正确；次声波波长较长，易发生明显衍射，越过障碍物，传播距离较远，所以C 错、D 正确．答案：BD探究：只有确定声波是哪一类波，逐步缩小范围才可根据其特点进行分析判断，这也是分析解决问题的基本方法，以后学习中须灵活运用．姊妹题 有一波长为0．001m 的机械波，下列说法正确的是（ ）A ．若该波在空气中传播，只要振幅足够，人就能听到B．该波较难发生明显衍射现象，接近直线传播C．该波在水中比在空气中传播快D．该波属于超声波答案：BCD【思维误区诊断】易错点：超声波和次声波的产生原因及其特点，解题时对知识掌握不牢时，易产生一些主观想法如认为引起人的听觉不是决定于声音的频率而是决定于声音的强度这样的错误．例下列说法中错误的是（）A．次声波的频率很低，但只要强度足够大，也能引起人的听觉的注意B．地震、台风、桥梁的振动都能产生次声波C．利用超声波可对牛奶消毒D．蝙蝠和海豚都有完善的超声波发射和接收器官[误点诊断] 错选C．次声波的频率很低，但只要强度足够大，就能引起人的耳膜振动，引起听觉，所以A正确；地震、台风可以发射次声波，但桥梁的振动不能产生次声波，B错，CD正确．错因是由于对[基础知识]掌握不牢，引起人的听觉不是只由声音强度决定，而更重要的取决于声音频率．[名师批答] 能不能引起听觉不仅决定于声波的强度，而是首先决定于声波的频率，人的听觉频率为20Hz～20000H、低于20Hz，无论振动多强，都听不到，所以A错；地震、台风Iii产生次声波，而桥梁的振动很缓慢，因而也可以产生次声波，所以B上确；C、D也正确．答案：A【同步达纲练习】[基础知识]1．超声波的频率范围是（）A．2Hz～20MHz B．大于2MHzC．大于20kHz D．20kHz～20MHz2．关于超声波与次声波，以下说法中正确的是（）A．都不能被人听到B．在同一介质中传播速度不同C．次声波的波长长，而超声波的波长短D．都有很强的穿透力3．“B超”中所用的超声波属于（）A．电磁波，且为横波B．电磁波，且为纵波C．机械波，且为横波D．机械波，且为纵波4．波长为60m的声波在空气中传播，下列说法中正确的是（）A．比波长为30m的声波传播得慢B．不能产生衍射C．不能被人听见D．不能产生反射5．蝙蝠通过发射和接收超声波来确定猎物的方位和距离，设蝙蝠每次发出100个完全波，频率为1×105Hz，每秒发射50次，它在1s内发射超声波的时间为（）A．1s B．0.5s C．0．1s D．0．05s6．医学上进行人体检查的“B超”是利用了超声波的性质．7．利用超声波可以探测鱼群的位置，在一只装有超声波发射和接受装置的渔船上，当它向选定的方向发射出频率为5.8×104Hz的超声波后，经过0.64s收到从鱼群反射回来的反射波，已知5.8×104Hz的超声波在水中的波长为2.5cm，则这群鱼到渔船的距离为多少米？8．潜艇探测水中目标时常用声呐，声呐向水中目标发射超声波，超声波被目标反射后又被潜艇的声呐系统所接收．测出发送到接收经过的时间就可知潜艇和目标之间的距离．声呐发出的超声波频率为4×104Hz，发出一个脉冲时间0.015s，超声波在水中的波速为1450m／s，从声波发出到接收到目标的回波经历时间0.6s，则：该超声波波长多少米？一列声波有多少个完全波？潜艇到目标距离为多少？9．次声波和超声波在同一介质中传播的速度相同吗？在0℃的空气中，次声波的最短波长是多少？超声波的最长波长是多少？[能力提升]1．利用超声波探查人体组织器官疾病称为超声诊断，“B超”是目前超声诊断中最常用的方法，所用超声波频率一般为2～20MHz，超声波在人体组织内的平均速度为1540m／s，超声波在人体内的波长范围是（）A．1.7×10-5～1．7×10-4m B．7.7×10-5～7.7×10-4mC．1.7×10-5～7.7×10-4m D．7．7～77 m2．在水中的可闻声波传入空气中（）A．声速变小，波长变短B．由纵波可能变为横波C．由于波长变短，可能变为超声波D．由于波长变短，更容易发生衍射现象3．关于超声波和次声波，下列说法正确的是（）A．次声波和超声波都不能引起人类听觉器官的感觉B．次声波和超声波都容易发生明显的衍射现象C．次声波在传播过程中基本上是沿直线传播的D．超声波在传播过程中基本上是沿直线传播的4．由台风、地震引起的巨大海浪都能发出次声波，所以，接收次声波能预报破坏性很大的海啸、台风，这表明（）A．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大于次声波的波速B．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小于次声波的波速C．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等于次声波的波速D．能预报破坏性很大的海啸、台风，在技术上与次声波的传播速度无关5．说明为什么有些动物对地震、台风等比人更敏感，人类怎样利用这些动物的异常反应进行预报？6．有一种能导致人神经麻痹的武器——“次声炸弹”．次声波能使人产生头痛、心悸恶心等种种不适，严重的会使内脏振坏而丧生，研究表明，人体内脏固有频率约在0.01Hz～20Hz，试应用物理知识说明为什么次声波会对人体产生严重损害？【参考答案】[基础知识]1．C 2．AC 3．D 4．C 5．D 6．反射7．464m 分析：设渔船距鱼群的距离为s ，从发射超声波到接收到超声波通过的路程2s=vt ，又v ＝λf ，所以s=m m ft vt 464264.0108.5025.0224=⨯⨯⨯==λ. 8．0.03625m 600个 435m分析：该超声波的波长41041450⨯==f v λm=0.03625m ；一列声波所包含的波的个数n=0.015×4×104=600，潜艇到目标的距离L=21×0.6×1450m=435m. 9．相同，16.6m ，1.66x10-2m[能力提升]1．B 2．A 3．AD 4．B5．有些动物如家畜、鱼等对地震和台风发生时发出的次声波比人敏感．6．因次声波的频率低于20Hz ，若体外次声波的频率等于或接近于人体的内脏的固有频率，将发生共振，使内脏剧烈振动，从而使人体受到严重损伤甚至使人死亡．。

超声与次声知识点总结1. 超声与次声的概念与特点1.1 超声超声是指频率高于人类听觉范围（20 Hz - 20 kHz）的声波。

超声波的频率通常在20 kHz至1 GHz之间。

超声波的特点有： - 高频率：超声波的频率高于人类听觉范围，通常在20 kHz至1 GHz之间。

- 短波长：由于频率高，超声波的波长相对较短，使得超声波能够在物体中产生衍射和散射现象。

- 直线传播：超声波在均匀介质中以直线传播，可以沿直线路径传播到较远距离。

1.2 次声次声是指频率低于人类听觉范围的声波。

次声波的频率通常在20 Hz以下。

次声波的特点有： - 低频率：次声波的频率低于人类听觉范围，通常在20 Hz以下。

- 长波长：由于频率低，次声波的波长相对较长，使得次声波能够在物体表面产生衍射和散射现象。

- 多为低能量：次声波的能量通常较低，不易引起物体的共振和破坏。

2. 超声与次声的应用2.1 超声的应用超声在医学、工业、科学研究等领域有着广泛的应用。

2.1.1 医学领域•超声成像：超声波在人体组织中的传播速度与密度有关，利用超声波在人体内部的反射和散射，可以生成人体组织的影像，用于诊断和监测疾病。

•超声治疗：通过超声波的热效应、机械效应和化学效应，对疾病进行治疗，如超声刀、超声消融等。

•超声检测：利用超声波对血流、心脏功能等进行检测和监测。

2.1.2 工业领域•超声清洗：利用超声波的高频振动作用，清洗物体表面的污垢和杂质。

•超声焊接：利用超声波的振动和热效应，将物体的两个部分焊接在一起。

•超声测厚：利用超声波的传播速度和反射特性，测量物体的厚度。

2.2 次声的应用次声在科学研究和工程实践中也有一些应用。

•地震学：次声波能够传播到较远的距离，被广泛应用于地震勘探、地震监测和地震预警等领域。

•大气物理学：次声波可以传播到大气中的较高层次，用于研究大气的结构和运动。

2.2.2 工程实践•振动检测：次声波可以用于检测和分析机械设备、工程结构等的振动情况，用于预测和预防故障。

超声波和次声波的定义
超声波和次声波是两种不同频率的声波，它们在物理学、医疗和科学
等领域都有着重要的应用。

下面就让我们了解一下这两种声波的定义。

一、超声波
1. 定义：超声波是一种频率超过人耳可听到的最高频率（20kHz）的
声波，它的频率一般在20kHz至1GHz之间。

2. 特点：超声波在能量传输、穿透和反射等方面有着独特的性质，它
可以穿透物质并在其表面产生反射，对生物组织和工程材料的检测和
成像、医疗影像等方面具有广泛的应用。

3. 应用：超声波在医学、工程、地质、环保等领域都有着广泛的应用。

在医疗方面，超声波可以用于人体器官的成像、诊断和治疗，如
超声心动图、超声胃镜、超声碎石等。

在工业领域，超声波也可以用
于检测、清洗、焊接等操作。

二、次声波
1. 定义：次声波是一种频率低于人耳可听到的最低频率（20Hz）的声波，它的频率一般在1Hz至20kHz之间。

2. 特点：次声波的特点是能够穿透和传导固体和液体的介质，对于地
震和海洋科学研究方面具有重要的意义。

3. 应用：次声波在科学研究、环保和军事领域都有着广泛的应用。

在
科学研究方面，次声波可以用于地震勘探、海洋观测、气候研究等。

在环保方面，次声波可以用于监测环境污染和生态系统变化。

在军事
领域，次声波可以用于水下通讯和探测潜艇等作用。

总之，超声波和次声波作为两种不同频率的声波，在不同领域都有着重要的应用价值。

掌握它们的定义和应用是我们深入了解和学习相关领域知识和科技发展的重要基础。

2.3超声波与次声波1．物理观念：了解超声次与次声波的特性及应用。

2．科学思维：通过观察、观看录像等有关的文字、图片、音像资料，获得社会生活中声的利用方面的知识。

3．科学探究：能够解答超声波测量距离的方法。

4．科学态度与责任：通过学习，了解声在现代技术中的应用，进一步增加对科学的热爱。

重点：了解超声波与次声波的特性。

难点：了解超声波与次声波的应用。

趣味导入放一段超声波清洗机的视频，提问学生视频中的机器在做什么，它是如何工作的。

提出问题：为什么我们听不到清洗机发出的声音？这种声音有什么特别之处？教师引导：今天我们将一起探究一种特殊的声音——超声波，以及它的“兄弟”次声波。

它们虽然不在我们的听觉范围内，但却在各个领域发挥着重要作用。

任务一超声波1．概念：超声波是指频率高于20000Hz的声音，它超出了人类的听觉范围。

2．特性：超声波具有方向性好、穿透力强、易于获得较集中的声能等特点。

3．应用：(1)超声导航(声呐)。

(2)超声波诊断仪(B超)、金属探测仪。

(3)超声波清洗器、超声波碎石器。

教师总结：超声波因其独特的特性，在各个领域都有广泛的应用。

随着科技的发展，超声波的应用将会更加广泛。

任务二次声波1．概念：次声波是指频率低于20Hz的声音，它也超出了人类的听觉范围。

2．特点：(1)传得很远。

(2)很容易绕过阻碍物。

(3)而且无孔不入。

3．应用：次声波对人体危害很大，但通过接收异常次声波可以预测台风、地震、海啸等自然灾害。

教师总结与提醒：次声波虽然具有一些独特的特性，但在应用过程中也需要注意安全问题避免对人体和环境造成危害。

课堂小结：通过这节课的学习，了解了超声波和次声波的特性与应用。

第三节 超声波与次声波超声⎩⎪⎨⎪⎧ 1.定义：频率大于20000Hz 的声音2.特性⎩⎪⎨⎪⎧ 方向性好：声呐、倒车雷达、测速声呐穿透性好：检查胎儿、金属探伤破碎能力强：清洁消毒、液体混合、液体雾化、体外碎石 次声⎩⎪⎨⎪⎧ 1.定义：频率小于20Hz 的声音2.特点：破坏力极强3.危害：与人体形成共振 对内脏产生压迫4.来源⎩⎪⎨⎪⎧ 自然灾害：地震、火山爆发、风暴、海啸人为因素：核弹爆炸、导弹发射、工程机械在讲授新课过程中注重了知识点的介绍和实验演示的结合，让学生能够直观感受超声波和次声波的存在和特点。

《超声波与次声波》学习任务单一、学习目标1、了解超声波和次声波的定义、特点和产生方式。

2、掌握超声波和次声波在生活、工业、医疗等领域的应用。

3、理解超声波和次声波对人类和环境的影响。

4、能够区分超声波和次声波，并通过实例进行分析。

二、学习内容（一）超声波1、定义：频率高于 20000 赫兹的声波称为超声波。

2、特点方向性好：由于其波长较短，能够像光线一样沿直线传播，具有良好的方向性。

穿透能力强：能够穿透许多材料，如金属、塑料、陶瓷等。

能量集中：在传播过程中，能量相对集中，能够产生较大的作用效果。

3、产生方式压电效应：通过压电陶瓷等材料在电场作用下的振动产生超声波。

磁致伸缩效应：利用某些磁性材料在磁场变化时的伸缩来产生超声波。

4、应用医疗领域B 型超声诊断：用于检查人体内部器官的形态、结构和病变情况。

超声碎石：利用超声波的能量将体内的结石击碎，使其易于排出。

工业领域超声清洗：用于清洗精密零件、电子器件等，具有高效、清洁的特点。

超声检测：检测材料内部的缺陷、裂缝等，保证产品质量。

军事领域声纳系统：用于探测水下目标，如潜艇、鱼群等。

日常生活超声驱蚊：利用特定频率的超声波驱赶蚊虫。

（二）次声波1、定义：频率低于 20 赫兹的声波称为次声波。

2、特点波长很长：能绕开较大的障碍物发生衍射。

传播距离远：在大气中传播时衰减很小，能传播很远的距离。

与人体器官固有频率相近：可能引起人体器官的共振，对人体产生不良影响。

3、产生方式自然界中的地震、火山爆发、风暴、海啸等自然现象。

人类活动中的核爆炸、火箭发射等。

4、应用预测自然灾害：通过监测次声波的变化，提前预测地震、火山爆发等灾害的发生。

军事领域：用于监测敌方的军事活动。

5、影响对人体健康的危害：可能导致头晕、恶心、呕吐、呼吸困难等症状，严重时甚至危及生命。

对建筑物的破坏：强大的次声波可能会使建筑物产生裂缝、倒塌。

（三）超声波与次声波的比较1、频率范围超声波：频率高于 20000 赫兹。