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第3节声的利用! L; ?8 H. w% r3 s; q
一、声与信息 & o2 O1 j5 L5 L/ L2 W' e
声音传递信息，是指通过分析声音或回声得到某些信息。
, u: t; g) Y! F (1)声音以波动形式传播，不同声音，声波的特征也不同。 6 g! }, _5 Z. w+ ^9 x; I, ]
(2)声波传递信息的应用： 1 L5 ~% G1 A- K, w
①学生听到铃声进教室上课； 8 h/ N, [( |+ g) `% m
②如图，医生利用听诊器，通过听到的声音判断人体内心脏、肺的健康状况； / O4 p2 f8 e9 L# W
③利用接收到台风产生的次声波来判断台风的风向及位置；
P0 h6 p2 r) K9 P2 y; M8 d ④利用地震、机器产生的次声波来判断地震的位置和机器的优劣；
8 k! n S) a: n$ H ⑤利用“B超”检查身体，“B超”机向人体发射一定量的超声波，用移动的探头接收各器官反射回来的超声波信号，经过计算机对这些信号进行处理，在屏幕上呈现出内脏器官的图像，医生根据图像判断器官是否存在病变； $ d2 I) ~* g0 p- M, Z( x
⑥现代船舶利用声呐系统探测海水深度、海中暗礁，还可用来探测鱼群、潜艇的位置。
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) d# }* W" U$ \9 D) K0 y8 N 二、声与能量
+ w" U. a$ ^2 ^# E9 n 1.声音具有能量，也可以传递能量。
; w' r3 a- y8 o( y (1)声音是由物体振动产生的，有振动就有能量，利用振动就是利用能量，传递声过程实际就是传递能量的过程。 ) a0 J/ B/ j# ^2 K$ b, y- H2 x
(2)声波传递能量的应用： - b5 n9 W! X8 C- f* U
①工业上可以利用超声波清洗精密仪器，利用超声波除尘器降低污染，美化环境； # ]# A. r! v2 a
②医学上可以利用超声波击碎人体内的结石；
, N2 u6 T8 I4 B9 v ③还有用超声波来清除牙齿上的一些结石。 ' X. b% {: I# J N6 E$ O
2.对敲击音叉作用的理解 / H* `# m- t7 y9 q
如图所示，若敲响右边的音叉，左边完全相同的音叉也会发声，并且把泡沫塑料球弹起。这一现象说明了： p, T6 I' I2 e+ N/ \, k
0 L* b, u7 Z W+ @ ①发声机在振动，②空气可以传声，③声可以传递能量。
+ j M/ l( G9 J" q9 X" { ^ 三、回声与原声的区别 4 q* b2 Y+ v( i
1.回声的概念： % j$ y P. V- B8 I" b
如果声音在传播过程中遇到障碍物，一部分声音被反射回来的现象，被称为回声。
% v Z V: M) z6 E6 x 2.区分回声： * k$ k5 F0 d$ h# p5 n+ w$ o
若回声到达人耳比原声晚0.1s以上，人耳就能把回声和原声区分开来。否则，回声与原声混在一起，使原声加强。 $ q2 Q2 D( Y+ b# N; b T
例如：教室内听不到回声，是因为从教室墙壁反射回来的声音到达人耳时与原声的时间间隔小于0.1 s，回声与原声混在一起，增加了声音的响度。 ! F2 }) N* X- {; _6 }! P
例题14：在教室里听不到说话的回声，原因是（ ） 3 ^# [: J3 w) |) d, S
A .回声和原声混在一起
, z! L1 L8 v! O9 m6 F B .回声被学生挡住
+ `6 x2 N! `4 I0 n, W. l C .教室里没有回声
+ S+ t- T( C1 O D .声音分散传出去，回声太小听不见
3 a9 ]# g e6 K 【考点】回声及其产生
) O- q7 G) K+ z2 ^4 m, h$ L7 E7 { 【答案】 A
$ O7 L9 s2 ?2 z 【解析】 % y8 Q* A* o: D% M0 |
人耳区分开原声和回声的最小时间是0.1s，因此人耳区分开原声和回声最短距离是S= =340m/s×0.05s=17m，在教室里，由于我们说话的地点离墙较近，当我们说话时，声音传到墙壁上反射回来的时间与我们说话的时间几乎是同时的，时间差太短，因此人耳区分不开原声与回声，A符合题意，BCD不符合题意。 # `! T- c. M0 K7 N. i9 ]3 O7 S7 ]
故答案为：A。
; f, ?' k# Z3 a& E& C# p 【分析】听到回声的条件是：原声和回声的最小时间间隔是0.1s；根据声速和时间，计算两地距离。 - v: t! O1 E! T# n$ \
四、回声定位与声纳 ( s" f8 p' D! T
1.蝙蝠在飞行时会发出超声波，这些超声波碰到墙壁或昆虫等物体时会反射回来，根据回声传来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的位置。蝙蝠采用超声定位的方法叫做回声定位(如图所示)。 X% y) `% ~7 z% S7 j" R3 R
7 z5 E0 u e" ~1 x. ?9 u( d
2.蝙蝠在飞行过程中，也可以用超声进行导航，受蝙蝠超声导航的启示，人们制成了超声雷达，又叫声呐。 5 w* K" B0 g& }4 K
例题15：蝙蝠通常只是在夜间出来活动、觅食，但是它从来不会撞到墙上、树枝上，并且能以很高的精确度确认目标，这是因为蝙蝠会发出________，利用________原理来确认目标的位置。
3 r0 R4 {. B* R, ^/ z2 ~' b 【考点】回声测距离的应用；超声波与次声波 ( L/ y: M N0 g4 v6 r5 W4 Z2 O
【答案】【第1空】超声波【第2空】回声定位 + ]/ |# T1 z, h0 v N
【解析】
( [. J& ^3 M4 f 蝙蝠在飞行时能够发出超声波，超声波碰到飞蛾、蚊子等昆虫或其它的障碍物反射回来，然后根据回声定位原理来确认目标的位置。
1 T( a7 [2 F. E8 C4 K" t7 n! F 【分析】人的听力范围是20赫兹-20000赫兹，频率高于20000赫兹的声音为超声；声音在传播的过程中遇到障碍物会被反射，这种现象叫做回声；结合声音在介质中的传播速度和传播的时间，利用速度公式求解声音传播的距离。
/ O1 v/ z4 V) A+ i1 W 五、如何判断声音传递的是信息还是能量？ ; s( Y: J* ~3 U! q( ]; L. d, y
判断声音传递能量还是信息采用如下方法： ) X+ ?3 l! }% y ]) i
1.若声音能改变什么或引起物体变化等现象，则说明声音传递的是能量，如把脏的手表放进超声波仪器中，手表变干净了。
( L0 z7 s2 H% P" e( }' \3 l, d1 H 2.若声音能告诉我们什么，物体本身又没发生变化，则说明声音传递的是信息，如“B超”检查身体。
% ^ N; T- i7 A2 ]' c9 [ 总结：声音能引起物体本身变化是能量，不能是信息。
+ @! }# L# W% p7 y9 C; T- o6 n 例题16：声音可以传递能量与信息。下列实例利用声音传递能量的是（ ）
5 e5 i# J7 P; [" M$ h5 D A .医生通过B超给病人检查 B .利用声呐测定海水深度
& o+ w( q' _4 n9 ]" X0 N6 p C .利用超声波清洗机清洗眼镜 D .倒车雷达能判断车身离周围物体的距离 ; [6 s5 \9 Z3 ]0 i
【考点】声与信息；声与能量
. N( P" g/ A0 ^' k! b 【答案】C
+ o/ ?3 x4 J- P$ A8 ^ 【解析】 ( w$ `3 r$ L" S! L8 f
声音可以传递信息和能量： 0 T" C! ~2 L; a
A.医生通过B超给病人检查，是利用声音传播信息供医生判断病情，A不符合题意； $ B( o: m' a5 ]6 R1 A
B.利用声呐测定海水深度，利用声音传递信息进行回声测距，B不符合题意； 1 `5 V* C% z- ~0 [
C.利用超声波清洗机清洗眼镜，利用声音传递振动能量，C符合题意；
N* P3 P; Z- p2 l9 E |$ m D.倒车雷达能判断车身离周围物体的距离，利用声音传递信息进行回声测距，D不符合题意。故答案为：C。
$ A Y( J1 T; | 【分析】利用声音做某事，是声音传递能量的利用。 5 O) ?) u+ ?# ^. ?0 b1 ^0 [$ s/ z
六、回声测距 $ o5 }: I0 q* o
1.利用回声测距离的原理是S=1/2vt，其中t为从发声到听到回声的时间，v为声音在不同介质中的传播速度。 " C: p% P' _, C) m0 k4 p, d
2.声音在不同介质中传播速度是不同的。在空气中声音传播速度是340m/s，在海水中传播速度是1500m/s。 0 I6 S% @3 W4 t4 u
3.声音测距原理图如图所示：
* T4 k! t0 U/ P' d + {' ]: r4 |/ d' y5 z+ U; G
例题17：某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.5s第一次听到回声，再经过0.5s第二次听到回声．则两峭壁间的距离是多少？(声音在空气中的传播速度为340m/s)。 " M: Z# c$ Z( c' q' u& c7 W6 Y. R/ T
【考点】回声测距原理，速度公式及其应用
/ Z/ X. z- G! R/ Y 【答案】
# K: @7 e' o2 u& y y, s- e 解：人站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过t1=1.5s第一次听到回声， 5 N1 M1 d0 i! H4 S0 f
由v=S/t可得，
3 c2 E% q# P& d% J- q 此峭壁离人的距离：S1=vt1=340m/s×(1.5/2)s=255m。 : A6 N d" z2 m# h
又经过t2=0.5s再次听到回声，即为从开始计时算起一共用了2s听的回声，则此峭壁离人的距离：S2=vt2=340m/s×1s=340m。则两峭壁间的距离：S =S1+S2=255m+340m=595m。 * k, j2 v4 b9 p0 E# |0 Z& }
答：两峭壁间的距离是595m
$ c7 j4 s; ?; ^& e) {2 n3 T 【解析】【分析】根据声音的速度和时间计算路程，结合回声计算两地距离；根据速度和时间计算路程。
1 k# o1 C& n: R9 x9 ]- C7 K `# U r2 r+ }" l4 D0 e
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