1、一、课标要求1通过实验探究，初步认识声产生和传播的条件。2了解乐音的特性。3了解现代技术中与声有关的应用。4知道防治噪声的途径。解读：1关于“声产生和传播的条件” ， 标准既有过程性要求，即要求通过学生自己的“实验探究”来学习；又有终结性的要求，即“认识声产生和传播的条件” 。因此要多设计声音产生和传播的实验，让学生通过实验观察探究声音产生和传播的条件，在探究过程中领悟其中的科学方法。2关于“乐音的特征” ， 标准要求达到“了解”的层次。除了通过听觉，让学生建立音调、响度和音色的初步概念，还可以让学生在示波器上观察不同声音的波形，对音调、响度和音色有一个直观的认识。3关于“现代技术中与声有关的
2、应用”和 “防治噪声的途径” ， 标准给出的终结性要求是“了解”和“知道” 。这两部分内容与生产和生活联系密切，可让学生通过收集生产和生活中的实例，了解声音的应用和噪声的防治途径，认识科学及其相关技术对于社会发展及人类生活的影响。 二、本章教材分析1本章概述本章主要学习声的产生和传播条件，乐音的三个主要特征：音调、响度和音色，探究影响音调、响度的因素，了解声音在生活和技术中的应用，以及减弱噪声的方法、途径。教材是按照认知事物的一般规律编排的，其编写顺序是：“我们怎样听到声音”“我们怎样区别声音”“声音的应用” 。本章第一节“追根求源” ，首先让学生探究声音是怎样产生的，接着探究声音如何传播。这
3、些内容既是学习声学的基础；同时一些实验技巧和方法，又对接下来探究“影响音调和响度的因素”有很好的启发和铺垫作用。 “我们怎样区分声音”两节课，从造成声音千差万别的原因出发，让学生认识乐音的特征，并通过“探究影响音调和响度的因素”的实验过程，让学生初步学习控制变量的思想方法。本章最后一节“让声音为人类服务” ，则是对前面所学声音知识的拓展和延伸，一方面，通过介绍声现象的有关知识在音乐、建筑方面的应用，以及人们利用超声与次声的成果，让学生了解声音可以为人类服务；另一方面，介绍了噪声的危害及减弱噪声的途径，从而引导学生关注生产和技术中的物理，渗透“事物具有两面性”的辨证思想。本章教学重点：声音的产生
4、、传播和乐音的特征（音调、响度和音色） ，是声学的基础知识；探究声音的产生、传播和影响音调、响度的因素，能够培养学生科学探究的能力，激发学生的学习兴趣。所以“声音是怎样产生的” 、 “声音的传播需要介质” 、 “声音的高低” 、“声音的强弱” ，及其科学探究的过程，是本章教学的重点。本章教学难点：探究影响声音高低的因素、探究响度跟哪些因素有关，涉及到科学探究的方法以及控制变量的思想，对初学物理的学生来说比较困难，是本章教学的难点。来源:学科网2编写特点本章教材在编写上有以下特点：体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。全章紧密联系生产生活实际，由浅入深，逐步探究，符合学生的认知规律，
5、有利于培养学生的“问题”意识，激发探究兴趣。如 2.1 节，由物理学家帕斯卡在小时候“敲打盘子发出声音，用手按住盘子后声音没有了”这一事实，提出问题“你知道其中的奥秘吗？” ，引发探究。又如 2.2 节，从“我们周围的声音千差万别”这一事实入手，自然地提出了学生关心的问题“声音为什么会有这些差别？我们应该怎样区分它们呢？”引发学生进一步探究“影响声音高低和响度的因素” 。2.4 节又从物理走向社会，通过介绍声音的利用和噪声的危害，让学生了解科学技术对社会发展的正面和负面影响，认识事物的两面性，培养学生可持续发展的意识和将科学知识服务于人类的使命感和责任感。突出体现物理的学科特点，注重科学探究，
6、全章以探究活动为主线，让学生在一个个“活动”中获得感性体验，然后再上升到理性认识。使学生在经 历和体验的过程中，不仅学到知识，还初步学到研究问题的方法。本章 4 节课中有实验探究 2 个（探究影响声音高低的因素、探究影响声音响度的因素） ，这两个探究让学生初步熟悉实验探究的主要方法以及控制变量的思想。除实验探究外，本章还安排了课内其他活动 4 个，课外活动 3 个，给学生提供了较多的活动机会。 课文中的插图形象、直观，代替了以往冗长的文字叙述，给学生想象的空间，能够启迪思维，激发兴趣，突破难点，有利于渗透情感、态度、价值观的教育。例如每节课“活动”中的很多插图，不但能够生动地创设探究问题的情境
7、，展示实验活动的主要装置，而且蕴含着观察、实验、探究问题的方法和关键，例如图 2-1、2-2 、2-3、2-6、2-7 、2-8、2-17 、2-20、2-26 等。还有些插图，如图 2-4、2- 5、2-18 、2-27 、2-30 等，能够把抽象、难懂的“波”及有关特征，具体、直观地描述出来，有利于学生对于“声波”的认识。另外一些插图，如图 2-9、2-12、2-16、2-33 、2-38、2-42 等，能够激发、培养学生热爱大自然的情感，以及崇尚科学、关注现代科技发展的良好素养，养成关心生产、生活以及自然中的物理现象的习惯。3课时安排本章共 4 节，建议全章教学用 5 课时，其中新课每节
8、 1 课时，复习总结用 1 课时。三、各节教材说明与教学建议2.1 我们怎样听见声音1教学目标：知识与技能知道声音是由物体振动产生的。知道声音是以波的形式向外传播，知道声音的传播需要介质，不同介质传播声音的快慢不同。2教材说明本节主要研究声音的产生及传播，探究声音的传播需要介质，认识声音传播的快慢，了解人耳听到声音的全过程。人们的生活离不开声音，声现象在生活中随处可见，具有重要的实际意义。在生活中，学生对声音的产生、传播及人耳听到声音的过程，感到比较模糊，通过本节课的学习，可以把学生的感性经验上升为理性认识。另外，从本章的知识体系来看，声音的产生与传播是本章的基础，学好本节内容能够较好的理解下
9、一节的内容“我们怎样区分声音” 。本节的编写思路：首先通过小故事引起学生的求知欲，即通过帕斯卡敲盘子的实验引起学生的兴趣，进而通过活动 1 中的 A B 两个实验，从触觉和视觉上发现振动发声，并知道什么是声源。然后通过音叉振动引起声波的图示，使学生从理性上对声波有所认识；同时利用示波器把声波直观地显示出来，加深学生对于波的特征的感性认识。在学习了声音的产生和声波之后，又进一步通过活动 2 中的三个小实验，使学生知道声音可以在气体、液体和固体中传播，声音的传播需要介质，真空不能传声。同时，知道声音在不同介质中、不同温度时传播的快慢不同。接着，结合初一生物课中所学的耳朵结构的内容，认识人耳听到声音
10、的过程，使物理与生活及其它学科联系起来。总之，新教材与旧教材相比，有着很大的改进，新教材更加贴近学生，更符合学生的认识规律。让学生通过与生活现象密切相关的一系列“探究”活动，一步一步地认知声音的产生、传播及人耳听到声音的过程，使学生学起来感到更轻松、更有趣、更积极主动。本节教学重点：声音产生的原因及传播条件是研究声现象的基础，所以是本节的重点。本节教学难点：声音以波的形式传播，由于难以真实直观的显现出来，比较抽象，只能根据一些图示及类似情况加以分析，学生不易理解，所以是本节的难点。3教学建议声音是怎样产生的关于声音的产生，可以用教材上“帕斯卡敲盘子”的故事引入；为了活跃课堂气氛，也可以让学生齐
11、唱歌曲黄河大合唱 ，除进行情感教育外，还可以通过其中的歌词“风在吼，马在叫，黄河在咆哮” ，为理解固体、液体和气体都可以振动发声埋下伏笔。还可以用一个有趣的演示实验引入：把一个扬声器放到纸盒里，纸盒上放两个糊好的纸人，给扬声器通电后，两个纸人就随着扬声器发出的悠扬乐曲翩翩起舞。然后问学生，你知道两个纸人为什么会跳舞吗？要揭开以上现象的奥秘，必须搞清声音是怎样产生的。“活动 1”的目的是：让学生观察体会声音产生的条件，认识声音是由物体振动产生的。对于实验 A，为了使活动更加丰富多彩，更具有普遍性，可以尽量让学生多选择些器材，如锣、鼓、音叉、喇叭、钢锯条等，通过学生自己动手“制造”各种声音，并激发
12、他们的学习兴趣。对于 B 实验，所选用的收录机，功率不要过小，实验时可播放一些节奏欢快的音乐，让学生感觉振动更明显一些。实验时，要求学生仔细观察现象，认真思考，并提出问题：发声时米粒（或细砂、纸片等）会跳动、手指会感到振动，这种现象说明了什么？此外，还可以让学生自主创新，做一些开放性的发声小实验：做做: 用多种方法发出声音。看看: 物体发声与不发声时有何不同。想想: 发声时的共同特点。由此引发学生讨论和交流。通过活动和讨论，使学生认识声音的产生的原因：声音是由物体的振动产生的。并引出声源的概念：正在发声的物体叫声源。同时，分析实验中米粒、纸片或乒乓球的作用，让学生认识一个重要的物理方法“放大法
13、” 。为了更好地显示发声体在振动，可以打开电脑中的程序/娱乐/ 附件/录音机/录音程序，让同学边对着麦克风说话，边观察电脑屏幕上显示的图像，效果很好。声音是怎样传播的有关声音是怎样在空气中传播的这一问题，由于比较抽象，不易理解，可以先通过水滴入平静的水面时产生的水波，使学生对“波”有一定的感性认识，再利用多媒体播放“敲击音叉时空气振动”的动画课件，引出声波的概念。然后，再介绍“回声” 。另外，还可以做如下实验：把可乐瓶底去掉，用橡皮膜封闭，让瓶口对着正在燃烧的酒精灯，敲击橡皮膜使其振动，观察酒精灯火焰的变化。从而说明，声音是一种波，不仅能听到，而且可以“看到” 。把声音显示出来可以用示波器将声
14、波的波形显示出来，再通过对比敲击音叉的声波和演员唱歌时的波形图（有何不同） ，加深对声波的认识和了解，同时也为下一节学习“区分声音”做铺垫。声音传播需要介质“活动 2”的目的是探究声音的传播需要气体、液体、固体等作为介质，而真空是不能传声的。关于实验 A，要让学生经历观察、思考、推理的过程，教学建议如下：1猜想针对本实验提出的问题：把罩内空气抽掉还能听到声音吗？可以先让学生猜一猜。一般对这一问题有两种猜测，即“听到”和“听不到”；此时，学生的猜想并不一定是真明白，只是一种预见，但正确与否都没关系，有了猜想就可减少活动的盲目性。2进行实验该过程进行时要充分考虑抽气机的性能，玻璃罩的密闭性。另外，
15、该过程具有一定的专业性，所以，可以让老师操作，将抽气机抽气过程多重复几次。让学生去感知：随着罩内空气的减少，声音逐渐减小。3得出结论根据实验现象，通过推理可以得出结论：声音不能在没有空气的空间传播。上述实验做起来较为麻烦，没有条件的学校可以用下面的实验替代。把手机放到普通口杯里，用另一手机拨打它，使其响铃，听其铃声大小；把手机放到真空口杯中，响铃后听其声音大小。让学生通过比较、推理得出结论：空气能够传声，真空不能传声。关于实验 B，除教材中的实验方法外，还可以用塑料袋把手机包严，放在水中，使手机响铃，学生听到手机发出的铃声，说明液体可以传声。关于实验 C，如果不方便在教室里完成，可以让学生做做
16、下面的实验：（1）用力叩牙齿，听到自己的叩牙声很响，而对面的同学却听不到；（2）用棉线架起铁丝，线头两端分别在左右手的食指缠绕两圈，用食指堵严耳朵，铁丝振动时不仅能听到声音，而且声音比较洪亮。以上实验不仅能说明固体可以传声，而且传声效果很好。声音传播有多快本环节可让学生阅读“声音在一些物质中的传播速度” ，了解其中包含的一些信息：声音在不同的介质中传播速度一般不同；声音在固体中的传播速度一般比在液体、气体中的传播速度大（或固体的传声性能比液体、气体好） ；声音在空气中的传播速度为 340 米/秒；等等。人耳怎样听见声音本段教材可以结合学生在生物课中学到的关于人耳结构的知识，让学生认识听到声音的
17、过程。最好让学生在课前查阅相关资料，并在课上进行交流讨论，结合阅读教科书，了解人耳听到声音的过程。然后让学生阅读贝多芬的故事，了解耳聋的成因、以及听声音的另一种方式骨传导，并进行情感态度价值观教育。4教学评价课堂测评1声音是由物体的产生的，正在发声的物体叫做 。2 叫做声速，声音在空气中传播的速度是 m/s。3外界传来的声音由收集，通过进入人耳，引起振动，这种振动经传给，它再把信号传给，人就听到声音了。4通常我们听到对方说话，是由来传播声音。岸上的鱼儿会被人们的说话声、脚步声吓跑，是因为。把耳朵贴近桌子的一端，让一个同学敲击桌子的另一端，会觉得声音很大，说明也能传声，而且传声的性能较好。5在动
18、画片星球大战中有这样一个场景：神鹰号飞船在太空将来犯的天狼号击中，神鹰号宇航员听到“轰”地一声巨响，见天狼号被炸毁，得意地笑了。请根据你学过的声学知识，对这段描写进行评价。6在一次郊游时，同学们发现了一口枯井。小明向井里大喊一声，经过 1.5s 听到回声，那么这口枯井的深度大约是多少？（声速按 340m/s）【参考答案】1振动 声源2声音每秒传播的距离 3403耳廓 外耳道 鼓膜 听小骨 听觉神经 大脑 4空气 水能够传播声音 固体5太空中没有大气，真空不能传声，所以神鹰号宇航员不可能听到天狼号的爆炸声。6255m“自我评价与作业”指导来源:Z|xx|k.Com1空气柱的振动、弦的振动等。2三
19、次 听到的第一次响声是水管传来的，第二次响声是水传来的，第三次响声是空气传来的31020m 4170m5A6敲击左边的音叉时，左边的音叉振动发声，压缩或拉动周围的空气，声音在空气中便以疏密相间的声波向外传播，到达右边的音叉，带动右边的音叉振动发声，右边的音叉就把泡沫塑料球弹起。四、课程资源1. 文具盒弹出的乐音用一根橡皮筋和一个文具盒，就可以做成一个简单悦耳的音乐盒，让学生在实验探究中认识乐音的特征，融知识性、趣味性于一体，有效地调动了学生学习的积极性。把橡皮筋的一端放进文具盒里，关上盒子并把橡皮筋卡住（如图 2-1 所示） 。轻轻拉住 橡皮筋，用手指弹动后把耳朵贴在文具盒上，将听到低沉悦耳的
20、声音，此时可观察到橡皮筋的振动较慢，并能清楚地看到橡皮筋振动时留下的视觉暂留的效果（用红色橡皮筋效果最好） 。拉紧橡皮筋，使橡皮筋的振动加快，颤影的透明度增强。如果改变手拉橡皮筋的位置（例如抓住橡皮筋的中央并拉紧橡皮筋） ，将发现橡皮筋振动得更快，听到音调更高的声音。通过上述实验，学生能深切地体会到音调与振动快慢（频率）的关系。如果加大弹拨力度，将听到更大的声音，同时看到橡皮筋振动幅度明显加大，从而验证响度与振动幅度的关系。如果把耳朵稍微远离文具盒，将发现响度明显减弱。由于铁制文具盒的共鸣效果非常理想，所以实验效果较好。2声音的存储存储声音的技术，由原来的唱片、钢丝录音、碰磁录音，发展到现在十
21、分普及的光盘。来源:Zxxk.Com光盘由数字存储介质 CD 制成，能记录文字、音乐和图像。录 音时声音通过话筒转变成电信号，再通过“抽样“ 以数字信号记录下来，记录仪每秒钟测量声波高低 44100 次，把测量结果用“0“和“1“组成的 16 位二进制数字存储起来；生产 CD 时，这些数字被转变成一系列刻入光盘的凹痕和平面。CD 机的读声器是由一未很细的红外线激光构成，光线从里往外跟随凹痕和平面组成多旋轨迹，光线照到无痕处，即被反射到光传感器，而在凹痕处，光被散 射几乎没有反光，这样获得的光信息是数字信号，然后转换为模拟信号，经放大送到扬声器，就能发出声音。3.纯音、复合音与音色只有一组频率的
22、声音叫纯音，有两组以上频率合成的声音叫复合音。各种乐器发出的声音就是复合音。在复合音中，频率最低的音叫基音,其他的叫泛音。基音的频率决定复合音的音调，而泛音的频率和强度则决定它的音色。纯音不存在音色问题，复合音才有音色的不同。因为各种乐器和每个人发音时的泛音不同, 所以才各有各的音色。音色对电乐器的研制有非常重要的意义。目前正是根据各种乐器声音的频谱、基音和各次泛音的相对强度，用电声的方法进行模拟来制作电乐器。4电子合成器我们的生活离不开音乐,自从电子合成器问世以来,电子音乐就进入了一个新的天地。20 世纪 50 年代,出现了第一台电子合成器。那时它还只是一个庞然大物。利用计算机技术输入信息,
23、可以改变音调、音量、速度、波形及包络等。但是需要花费很多时间才能产生几分钟的音乐。到了 20 世纪 60 年代,合成器装上了琴键,已进入商品化,并且体积也大大缩小了。合成器实际上是一台声音的频率合成仪,可以制作各种声音,改变种种音色。可以把制作好的音色贮存起来取用,可以贮存在合成器里,也可以把制作好的音色贮存在只读存贮器中或软盘里。有一种采样合成器,还可以采集某种声音的音色,然后在整个音域里重放,重放时还可以改调、改速度、改音色。合成器可以当作电子音乐的声源,也可以作键盘输入用,还图 2-1可以通过 MIDI (乐器数字接口 )系统作为计算机音乐系统里的声音发生器或控制别的部件的主机等等。目前
24、,由于电子音乐的普及,电子合成器可以解决相当一部分的歌唱及舞厅的伴奏问题。可以事先由一个人制作伴奏音乐乐曲或背景音乐,而不需要乐队,或者部分代替乐队。5.科学家宣称发现“莫扎特效应 “原理新华社北京 2004 年 4 月 2 8 日电 莫扎特的音乐能提高人的学习和记忆能力,这种现象被称为“莫扎特效应” 。它的科学原理在哪里? 发现这一效应的美国科学家最近宣布 ,他们发现了其中的分子基础。1993 年,美国威斯康辛州奥什科什大学的神经科学家罗谢等人发现,大学生听 10 分钟的莫扎特D 大调双钢琴奏鸣曲 后,在空间推理测试中的得分有明显的提高。这一发现,激起了公众对莫扎特音乐的热情，但一些科学家对
25、此表示怀疑。据英国新科学家杂志网站报道,罗谢及其合作者最近在旧金山举行的认知神经学研讨会上说,莫扎特奏鸣曲也能提高大鼠的学习和记忆能力。研究人员希望,这一发现有助于为阿尔茨海默氏症和其他神经退化疾病的患者设计音乐疗法。此前一些科学家认为“莫扎特效应”的产生只是因 为音乐能让人的情绪变好 , 或者这与莫扎特作品独特的节奏有关。有研究发现,这些节奏与人类大脑的一些节奏周期相符. 但是,不管“莫扎特效应 “的奥秘是什么 ,莫扎特音乐已在临床上应用。阿尔茨海默氏症患者在听了莫扎特奏鸣曲后,其空间推理和社交能力有明显的提高。莫扎特音乐还被发现能缓解严重癫痛患者疾病发作的症状,而其他音乐则不能。6.回声回
26、声是日常生活中常见的一种声现象。声音在传播过程中,碰到大的反射面(如建筑物的墙壁等) ，在界面处将发生反射 ,人们把听到的反射声波叫做回声。人耳能辨别出回声的条件是：反射声具有足够大的声强,并且与原声的时间差须大于 0.1 s。当反射面的尺寸远大于入射声波长时,听到的回声最清楚。关于回声的应用,最典型的可谓声呐装置。用回声测海深、测冰山的距离和敌方潜艇的方位,都是由不同功能的声呐装置完成的。 1912 年,英国大商船“泰坦尼克”号在赴美途中发生了与冰山相撞沉没的悲剧。这次大的海难事件引起了全世界的关注,为了寻找沉船,美国科学家最先设计并制造出第一台测量水下目标的回声探测仪,用它在船上发出声波,
27、然后用仪器接收障碍物反射回来的声波信号。测量发出信号和接收信号之间的时间,根据水中的声速就可以计算出障碍的距离和海的深浅。第一台回声探测仪于 1914 年成功地发现了 3 km 以外的冰山。实际上这就是现在被广泛应用于国防、海洋开发事业的声呐装置的雏形。第一次世界大战时,德国潜水艇击沉了协约国大量战舰、船只,几乎中断了横渡大西洋的海上运输线。当时潜水艇潜在水下,看不见,摸不着,一时横行无敌。于是利用水声设备搜索潜艇和水雷就成了关键的问题。法国著名物理学家郎之万等人研究并造出了第一部主动式声呐, 1918 年在地中 晖芦次接收过(2 3) km 以外的潜艇回波。这种声呐可以向水中发射各种形式的声
28、信号,碰到需要定位的目标时产生反射回波，接收回来后进行信号分析、处理,除掉干扰,从而显示出目标所在的方位和距离。第二次世界大战期间,由于战争需要,声呐装置更趋完善。战后,人们开始实验使用军舰上的声呐探测鱼群。不但测到了鱼群,而且还能分辨出鱼的种类和大小。人们在此基础上研制出各种鱼探机，极大地促进了渔业的发展。 回声在地质勘探中也有广泛的应用。例如在石油勘探时,常采用人工地震的方法,即在地面上埋好炸药包,放上一列探头,把炸药引爆,探头就可以接收到地下不同层间界面反射回来的声波,从而探测出地下油矿。在建筑方面,设计、建造大的厅堂时,必须把回声现象作为重要因素加以考虑。在封闭的空间里产主声音后,声被
29、就在四壁上不断反射,即使在声源停止辐射后,声音还要持续一段时间,这种现象叫做混响。混响时间太长,会干扰有用的声音。但是混响太短也不好,给人以单调、不丰满的感觉。所以设计师们须采取必要的措施,例如,改善厅堂的内部形状、结构、吸声、隔声等,以获得适量的混响,提高室内的音质。7. “双耳效应”的应用之一火炮无处藏身要准确地测出敌炮兵阵地的位置,主要用炮位侦察雷达和光测、声测装备。炮兵声测系统一般由一个预报哨、46 个声测哨和一个中央所组成。在敌炮发射时,预报哨配置靠前,最先听到炮声, 立即按下开关，启动中央所的记录仪。声测哨的作用是把收到的声音信号经过电线或无线电发给中央所。中央所一般安装在机动能力
30、很强的卡车上,由接收部分和计算部分组成。接收部分把声测哨收音器收到的声音记录下来；计算部分按每对声测哨收到敌炮声的时间差,计算出敌炮方向,然后在图上画出每对声测哨测定的方向,几条方向的交点就是炮位。为什么炮兵声测系统能准确测出炮位呢?因为火炮发射时产生的声音通过空气向远处传播,每秒钟行程约 340m, 3 s 后可传到 1 km 之外。假如我们把测量声音的仪器按一定距离或一条弧线排列起来,保证它们能很好地收听到发射的声响。大炮发射时,由于各声测哨距火炮远近不同,它们收到的声音的时间就存在着差异。这个时间差乘以声音在空气中的传播速度,就可得到这两个测声点距离敌炮兵阵地的距离差值。知道了两个测声点
31、距炮位的差值,经过计算或图解,即可测得敌炮位置。8.超声波的应用实例之一不用洗衣粉的洗衣机新华社 2003 年 5 月 7 日电 普通洗衣机一般是用洗涤剂与衣物上的污垢发生化学反应,再用清水将污垢排出机外,达到洗净衣物的 目的。但是，这种洗净作用比较有限，只能清洁衣物表面,而且衣物表面残留的洗衣粉或洗涤剂还会剌激人体皮肤。 超声波洗衣机与传统洗涤方式不同,它主要利用超声波的“空化”作用,产生巨大能量,将污垢从衣物上“ 震” 落下来溶解到水中,然后再通过内桶的转动对衣物进行摔打和水流穿透,洗净衣物。 用超声波洗衣,最大的优点是环保。普通洗衣粉中,起去污作用的是一种叫磷酸纳的助剂,含磷酸铀的污水排
32、入地下后会造成水质污染；无磷洗衣粉采用的代磷剂 4A 沸石也会污染水质。超声波洗衣机不仅无污染,而且比普通就衣机节水三分之一。9.超声医学(1)超声医学的发展。虽然人类早已观察到不少动物( 如蝙蝠、鲸、海豚等)能发出及感受超声,但压电效应发现后,人类才可能制造适用于医学应用的超声波,超声治疗机和更为复杂的超声诊断仪的发明均基于科学技术的发展。如“A 型 ”超声诊断是以曲线的幅度来反映反射回声的强弱,必须用阴极射线示波器来实现,而“B 型”超声诊断则除了扫描技术外,更须灰阶调制,实时成像、聚焦、图像的预处理和后处理等技术。1927 年出现关于超声波生物学效应的文章后,次年就有人将超声波试用于慢性
33、耳聋的治疗。以后超声波治疗不断发展, 1950 年超声治疗工作已经成熟。但超声诊断工作对仪器要求更高,故发展较慢。直 至于1950 年随着电子科学技术的发展,超声脉冲反射技术和阴极射线示波器的采用,幅度调制型(Amplitude Mode, A 型) 超声诊断才得以用于临床。在辉度调制型(Brightness Mode, B 型)超声诊断中,运动型或时间运动型(M 型或 T-M 型)出现较早,此即日后称为超声心电图的心脏诊断技术。二维声像图则需要更高级、更尖端的技术,故出现更晚。(2)超声的生物、生理效应及医学实验研究。超声波对人体可以产生热的作用。这种热作用在很长一段时间内被当作超声治疗的主
34、要机理。此后又发现过声振动会引起组织内细微的按摩作用(又称细胞按摩 ),虽然人体不能感觉,但它起到治疗的作用 ,其他的理论效应以及热作用均源于此。超声能改变神经系统(中枢和周围神经系统 )兴奋性、传导功能和动作电位等 , 甚至引起结构、形态的变化。超声可引起肌张力变化、肌原纤维凝集,其中出现空泡、变性；可引起消化液增加,胃肠蠕动增强、水肿,渗出、淤血,甚至出血。小剂量 (安全量) 超声波对生殖、泌尿、内分泌、骨骼、心血管等系统有促进功能的作用,但大剂量(损害量) 则造成不可逆的损伤。超声对人体组织有选择作用,如超声只去除坚硬的牙垢而不损伤柔软的牙龈，故超声洁齿有不出血操作的美称。体外震波(压电
35、效应震波) 对结石的粉碎作用远大于对周围组织的破坏。超声对某种细胞有特殊的“亲和力”, 或某些细胞对超声特别敏感,在一定条件的超声作用下，一些细胞破坏、死亡,而夹杂其间的其他 细胞却安然无恙。如脑垂体直射治疗能选择性地破坏肿瘤细胞而不波及其他细胞,是一种治疗肢端肥大症的安全方法。10.次声波次声波又称亚声波,它是一种频率低于人的可听声波频率范围的声波。次声波的频率范国大致为 104 Hz20Hz 。次声波产生的声源是相当广泛的,现在人们已经知道的次声源有：火山爆发、坠入大气层中的流星、极光、地震、海啸、台风、雷暴、龙卷风、电离层扰动,等等。利用人工的方法也能产生次声波,例如核爆炸、火箭发射、化
36、学爆炸,等等。 由于次声波的频率很低,因而它显示出了种种奇特的性质。其中,最显著的特点是传播的距离远,而且不容易被吸收。来源:学科网我们知道,声音在大气层中的衰减,主要是由分子吸收、热传导和粘滞效应所引起的,相应的吸收系数与声波频率的二次方成正比。由于次声波的频率很低,所以在传播过程中大气对它的吸收系数很小。例如,空气对频率为 0.1 Hz 的次声波的吸收系数大约是对频率为 1 000 Hz 的声波吸收系数的一亿分之一。由于次声波不容易被吸收,所以它的传播距离就很远。1883 年 8 月 27 日印度尼西亚的喀拉喀托火山爆发时,它所产生的次声波围绕地球转了三圈,传播了十几万千米。当时,人们利用
37、简单的微气压计曾记录到它。次声波不但“跑”得远,而且它的速度大于风暴传播的速度，所以它就成了海洋风暴来临的前奏曲,人们可以利用次声波来预报风暴的来临。次声波的应用从 20 世纪 50 年代开始,逐渐被人们所重视。次声被的应用前景大致有这样几个方面。(1)通过研究自然现象所产生的次声波的特性和产生的机理,更深入地研究和认识这些自然现象的特征与规律。例如,利用极光所产生的次声波,可以研究极光活动的规律。 (2)利用所接收到的被测声源产生的次声波,可以探测声源的位置、大小和研究其他特性。例如,通过接收核爆炸、火箭发射或者台风产生的次声波,来探测出这些次声源的有关参量。(3)预测自然灾害性事件。许多灾
38、害性的自然现象,如火山爆发、龙卷风、雷暴、台风等 ,在发生之前可能会辐射出次声波,人们就有可能利用这些前兆现象来预测和预报这些灾害性自然事件的发生。(4)次声波在大气层中传播时,很容易受到大气介质的影响 ,它与大气层中的风和温度分布等因素有着密切的联系。因此,可以通过测定自然或人工产生的次声波在大气中的传播特性,探测出某些大规模气象的性质和规律。这种方法的优点在于可以对大范围大气进行连续不断的探测和监视。(5)通过测定次声波与大气中其他波动的相互作用的结果, 探测这些活动特性。例如,在电离层中次声波的作用使电波传播受到行进性干扰,可以通过测定次声波的特性, 进一步揭示电离层扰动的规律。(6)人
39、和其他生物不仅能够对次声波产生某些反应,而且他 (或它)们的某些器官也会发出微弱的次声波。因此,可以利用测定这些次声波的特性来了解人体或其他生物相应器官的活动情况。11.水底噪声危及海洋动物随着科学技术和航海贸易的发展,原本寂静的浩瀚海洋如今也是热闹非凡,不得安宁。美国海军每年都要在海底进行水底爆炸实验,各国的商船在宽阔的洋面上往来如织,海底石油勘探和海洋开发活动也是方兴未艾。研究人员指出,所有这些活动都在海水中制造了大量的噪声,给海洋动物带来严重的危害。人为制造的这些海底噪声将对海洋动物的听觉和行为造成干扰,迫使有些海洋动物不得不离开海洋,爬到海边和沙滩上。研究人员最近已经得到确切证据，表明
40、所有这些海洋噪声已经导致海洋生物患上各种疾病。当鲸和海豚潜入水底时,其肺中的氮气会被挤压出来,进入体内的血液循环系统和周围的组织中。这些动物潜水的时间越长,则积存在体内的废气就越多。当浮出水面时,它们就会把积存在体内的这些废气排出来。但是,美国海军海洋哺乳动物研究中心的专家多里安豪塞及其同事发现 ,低频率的声波会减弱鲸在体内积存废气的能力。据多里安豪塞及其同事介绍 ,噪声使体内组织中的小气泡快速地收缩和膨胀,在每个循环周期中,气泡都会吸收更多的溶解在血液中的气体,最终,气泡越变越大,导致组织破裂或堵塞血管。另外,这些气泡还会压迫神经,导致方向感的消失和关节疼痛。 美国哈佛大学医学院的专家达琳凯
41、顿也发现,军舰发出的尖叫声会损害海豚的心脏、肺和脾,以及一些敏感的器官,如耳朵等。体积越小的动物,噪声对它的危害也越大。有一天,资深的鲸类研究专家肯巴尔康伯发现，有 16 头鲸和海豚被冲到阿巴科群岛周围,经检查发现,所有的鲸和海豚都表现出异常的出血现象。后来,巴尔康伯了解到, 就在前一天,美国海军在该地区进行了军事演习。12.我国噪声的控制标准为了贯彻中华人民共和国环境保护法及中华人民共和国环境噪声污染防治条例 。保障城市居民的生活环境质量，我国的城市区域环境噪声标准( GB309693)规定了城市五类区域噪声最高限值,见下表。城市区域环境嗓声最高限值 Leq/dB类别来源:学科网 ZXXK
42、昼间 夜间0 50 401 55 452 60 503 65 554 70 55表中 0 类标准适用于疗养院、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域。1 类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。2 类标准适用于居住、商业、工业混杂区。3 类标准适用于工业区。4 类标准适用于城市中的交通干线道、路两侧区域和穿越城区的内河航道两侧区域。 五、补充习题1有两部手机都开通了来电显示功能，且来电铃声都已开启。用手机 A 拨手机 B 时，手机 B 发出响声，并且显示屏发光显示手机 A 的号码；若将手机 A 置于一透明的真空罩中，用手机 B 拨叫手机 A，则我们 ( )A
43、能听到手机 A 发出的铃声，并能看到手机 A 的显示屏发光B不能听到手机 A 发出的铃声，但能看到手机 A 的显示屏发光C能听到手机 A 发出的铃声，但不能看到手机 A 的显示屏发光D既不能听到手机 A 发出的铃声，也不能看到手机 A 的显示屏发光2在城市道路上常见如图 2-2 所示的标志牌，它表示的意思是（ ）A鼓号队不能进入 B乐器商店的标志C禁止鸣笛保持安静D道路转弯注意安全3关于声音，下列说法中不正确的是（ ）A俗话说“隔墙有耳”，说明固体也能传声 B “震耳欲聋 ”主要说明声音的响度大C “闻其声而知其人”主要根据音色来判断的 D广播、电视发出的声音不是由振动产生的4. 下列措施中不
44、能减弱噪声的是（ ）A街道两旁种草植树B市区禁止机动车鸣笛C控制汽车尾气排放指标D摩托车排气管上加消声器5下列现象不属于利用超声波的是（ ）A蝙蝠飞行时的定向 B医生利用“B” 超给病人检查C利用声波清洗精细的零件 D优美的小提琴演奏声6.新年联欢会上，小王在演出前调节二胡弦的松紧程度，他是在调（ ）A音调 B响度 C音色 D振幅7关于声现象，下列说法中正确的是（ ）A声音在不同介质中的传播速度相同B声源振动的越快，发出声音音调越高C乐音的音调若相同，其音色一定相同D人耳听不到次声，所以次声对人体无影响8下列生活中的现象，能说明“液体可以传播声音”的事例是（ ）A我们听到雨滴打在雨伞上的 “嗒
45、嗒”声 B我们听到树枝上小鸟的“ 唧唧”声C将要上钩的鱼被岸边的说话声吓跑 D人在小溪边听到“哗哗”的流水声9医用“B 超” 机是利用超声波来诊断病情的，但人们听不到它发出的声音，这是因为( )A声音响度太小B声源和人耳间没有介质传播声音C声音的频率大于人能听到的声音的频率D声音的频率小于人能听到的声音的频率图 2-3图 2-210.如图 2-3 所示，小白兔能分辨出门外不是自己的外婆，主要是依据声音的（ ）A.响度 B.音色 C.音调 D.频率 11为了使教室内上课的学生免受周围环境噪声干扰，采取下面的哪种方法是有效、合理的（ ）A老师讲话声音大一些B每个学生都戴一个防噪声耳罩C在教室周围植
46、树D教室内安装噪声监测装置12.考试期间，为了给考生提供一个良好的考试环境，学校在大门口立了一块“静止鸣笛”的交通提示牌，并阻止除公交车以外的机动车辆行驶。其目的是 。13如图 2-4 所示，将一把钢尺压在桌面上，一部分伸出桌面，用手分别轻拨与重拨钢尺伸出桌面的一端，则钢尺发出的声音 不同。14声音从产生到引起听觉的过程是：发声体的 产生声音，声音在 中传播，到人耳中引起 的振动，这种振动通过听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经将信号传给大脑，从而产生听觉。15如图 2-5 所示，为相同时间内的两波形图，对比可知，图 应为男中音歌唱家的声音波形图，另一幅图为女高歌唱家的声音波形图，你判断的理
47、由是 。16表中记录了几种物质中的声速。几种物质中的声速(ms -1)空气(15) 340 海水(25) 1531空气(25) 346 铜(棒) 3750软木 500 大理石 3810煤油(25 ) 1324 铅(棒) 5000 蒸馏水(25) 1497 铁(棒) 5200请对上数据进行分析，找出两个关于声音传播规律的信息：（1） ；（2） .17看图说理：（1）观察甲图，你能得出的结论是： ；（2）观察乙图，你能得出的结论是： 。男 生 女 生男 生 女 生甲 乙图 2-5图 2-4图 2-6同学们在评估上图中的实验时，小明提出：“在图甲中，鱼受到惊吓不一定是听到拍手声，也许是看到了拍手的动
48、作。 ”小红 则提出：“图乙敲桌面的声音是通过空气传入人耳？还是通过桌子传入人耳？”针对这些疑问，请你对这两个实验进行改进，使之更完善。18小明、小红和小强一起在实验室做了如下几个实验：小明把手放在喉头处，大声讲话，感觉喉头振动了；小红把发声的音叉放在水中激起水花；小强在吊着的大钟下固定一支细小的笔，敲响钟后，笔尖在纸下迅速拖过，纸上便画出一条来回弯曲的细线。（1）他们共同探究的问题是：_；（2）分析上面的实验现象，能得出共同的结论是：_；（3）如果由你来设计验证这个问题的实验，你将怎样设计？写出你的设计。【参考答案】1B 2.C 3.D 4.C 5.D 6.A 7.B 8.C 9.C 10.B 11.C 12.控制噪声13.响度14振动 空气（介质） 鼓膜15甲 男中音音调越低，振动的频率慢16固体、液体和空气都可以传声 声速跟介质的
