北師大版八年級 上冊物理第四章 聲現(xiàn)象 四、聲現(xiàn)象在科技中的應(yīng)用 第4節(jié) 聲現(xiàn)象在科技中的應(yīng)用 教案

1、第四章 聲現(xiàn)象第4節(jié) 聲現(xiàn)象在科技中的應(yīng)用一、知識與技能了解現(xiàn)代技術(shù)中與聲有關(guān)的知識的應(yīng)用。二、過程與方法聲的利用方面 通過觀察、參觀或看錄像等有關(guān)的文字、圖片、音像資料，獲得社會生活中的知識。三、情感、態(tài)度與價值觀通過學(xué)習(xí)，了解聲在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用，進(jìn)一步增加對科學(xué)的熱愛。超聲波的應(yīng)用學(xué)生查找、交流信息、應(yīng)用知識的能力收集信息處理信息（在醫(yī)學(xué)上、在軍事上、在生活中、近代科學(xué)技術(shù)）制成Powerpoint播放海豚表演的視頻，提出問題：你知道海豚是如何捕食嗎？學(xué)生主持：今天我們就學(xué)習(xí)超聲波，我們?nèi)硕芨杏X到聲音的頻率在20 Hz 至20000Hz之間。頻率低于20Hz和高于20000Hz的聲波，

2、都不能引起人的聽覺，低于20Hz的聲波叫次聲波。高于20000Hz的聲波叫超聲波。超聲波的特點(diǎn)：束射特性、吸收特性、超聲波的能量傳遞特性、超聲波的聲壓特性?，F(xiàn)在我分別介紹它們。一、束射特性由于超聲波的波長短，超聲波射線可以和光線一樣，能夠反射、折射，也能聚焦，而且遵守幾何光學(xué)的定律。即超聲波射線從一種物質(zhì)表面反射時，入射角等于反射角，當(dāng)射線透過一種物質(zhì)進(jìn)入另一種密度不同的物質(zhì)時就會產(chǎn)生折射，也就是要改變它的傳插方向，兩種物質(zhì)的密度差別愈大，則折射也愈大。二、吸收特性聲波在各種物質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離的增加，強(qiáng)度會漸進(jìn)減弱，這是因?yàn)槲镔|(zhì)要吸收掉它的能量。對于同一物質(zhì)，聲波的頻率越高，吸收越強(qiáng)對

3、于一個頻率一定的聲波，在氣體中傳播時吸收最歷害，在液體中傳播時吸收比較弱，在固體中傳播時吸收最小。三、超聲波的能量傳遞特性超聲波所以在各個工業(yè)部門中有廣泛的應(yīng)用，主要之點(diǎn) 還在于它比可聽聲波具有強(qiáng)大得多的功率。為什么有強(qiáng)大的功率呢?因?yàn)楫?dāng)聲波到達(dá)某一物質(zhì)中時，由于聲波的作用使物質(zhì)中的分子也跟著振動，振動的頻率和聲波頻率樣，分子振動的頻率決定了分子振動的速度。頻率愈高速度愈大物資分子由于振動所獲得的能量除了與分子的質(zhì)量有關(guān)外，是由分子的振動速度的平方?jīng)Q定的,所以如果聲波的頻率愈高，也就是物質(zhì)分子愈能得到更高的能量、超聲波的頻率比可聽聲波可以高很多，所以它可以使物資分子獲得很大的能量；換句話說，超

4、聲波本身可以供給物質(zhì)足夠大的功率。四、超聲波的聲壓特性當(dāng)聲波通入某物體時,由于聲波振動使物質(zhì)分子產(chǎn)生壓縮和稀疏的作用，將使物質(zhì)所受的壓力產(chǎn)生變化。由于聲波振動引起附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。由于超聲波所具有的能量很大，就有可能使物質(zhì)分子產(chǎn)生顯著的聲壓作用、例如當(dāng)水中通過一般強(qiáng)度的超聲波時，產(chǎn)生的附加壓力可以達(dá)到好幾個大氣壓力。液體中存起著如此巨大的聲壓作用，就會引起值得注意的現(xiàn)象。當(dāng)超聲波振動使液體分子壓縮時，好像分子受到來直四面八方的壓力；當(dāng)超聲波振動使液體分子稀疏時，好像受到向外散開的拉力，對于液體，它們比較受得住附加壓力的作用，所以在受到壓縮力的時候；不大會產(chǎn)生反常情形。但是在拉力的作用下，

5、液體就會支持不了,在拉力集中的地方，液體就會斷裂開來，這種斷裂作用特別容易發(fā)生在液體中存在雜質(zhì)或氣泡的地方，因?yàn)檫@些地方液體的強(qiáng)度特別低，也就特別經(jīng)受不起幾倍于大氣壓力的拉力作用。由于發(fā)生斷裂的結(jié)果，液體中會產(chǎn)生許多氣泡狀的小空腔，這種空泡存在的時間很短，一瞬時就會閉合起來。空腔閉合的時候會 產(chǎn)生很大的瞬時壓力，一般可以達(dá)到幾千甚至幾萬個大氣壓力。液體在這種強(qiáng)大的瞬時壓力作用下，溫度會驟然增高。斷裂作用所引起的互大瞬時壓力，可以使浮懸在液體中的固體表面受到急劇破壞我們常稱之為空化現(xiàn)象?，F(xiàn)在由每組推薦的同學(xué)給大家介紹超聲波的應(yīng)用。第一組：超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用人體各個內(nèi)臟的表面對超聲波的反射能力是

6、不同的，健康內(nèi)臟和病變內(nèi)臟的反射能力也不一樣。平常說的“B超”就是根據(jù)內(nèi)臟反射的超聲波進(jìn)行造影，幫助醫(yī)生分析體內(nèi)的病變。美國科學(xué)家正在研究用超聲波止住病人體內(nèi)出血的新技術(shù)，可免除手術(shù)止血的痛苦與危險(xiǎn)。據(jù)新一期英國新科學(xué)家雜志報(bào)道，醫(yī)生通常用動手術(shù)的方式來為病人止血，這一方法風(fēng)險(xiǎn)較大。有研究者設(shè)想用超聲波對體內(nèi)傷口進(jìn)行加熱燒灼，借以止血。但如果出血位置在腦部，或出血面積較大，這種方法就很不可取。美國華盛頓大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，高密度聚焦超聲波能加快自然凝血過程，無須加熱燒灼傷口就能止血。實(shí)驗(yàn)表明，超聲波會加快血液運(yùn)動，激活血小板，使它們錯認(rèn)為自己是在流經(jīng)一個破裂的傷口，從而加強(qiáng)粘著性，與細(xì)胞膜及其它

7、血小板粘附，促進(jìn)凝血。這一方法比手術(shù)止血和超聲波加熱止血更安全。研究人員將進(jìn)一步完善這項(xiàng)技術(shù)，先在動物身上試驗(yàn)，然后用于人體。第二組：超聲波在軍事上的應(yīng)用為什么在水中不采用雷達(dá)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)而仍用落后的聲納呢？海水能吸引電磁波，雷達(dá)用不上了海水吸熱能力太強(qiáng)，紅外線技術(shù)無用武之地；水的透光能力差，而吸收光的能力卻很強(qiáng)，光學(xué)觀察設(shè)備如望遠(yuǎn)鏡也使不上了。特別是深海中一片漆黑，什么也看不見。探照燈又會暴露自己。而海水的傳聲能力卻比在空氣中強(qiáng)得多。聲納技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。聲納機(jī)發(fā)出一束不同頻率的聲音信號，再用特殊設(shè)備接受反射信號加以分析，這樣就如同安上了蝙蝠的耳朵，周圍的情況也就知道了。第三組：

8、超聲波在生活中的應(yīng)用超聲波鼠蟲驅(qū)除器：超聲波沒有穿透力，故遇到障礙物不能穿透，但是能反射回來，但是必須是硬物體才能反射，但損耗很大。超聲波遇軟物體能被吸收，如窗簾、沙發(fā)、衣、被等物，所以也影響它的使用面積。該儀器壽命3年以上耗電極微，每月13度電，輸出為1W電壓為11伏對人無危險(xiǎn)傷害，安全可靠。超聲波洗衣機(jī)：徹底“拋棄”洗衣粉，與傳統(tǒng)洗滌方式不同，超聲波洗衣機(jī)主要利用超聲波的“空化”作用（超聲波作用于液體時可產(chǎn)生大量小氣泡。一個原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應(yīng)力而形成負(fù)壓，壓強(qiáng)的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強(qiáng)大的拉應(yīng)力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化?？斩磧?nèi)成為

9、液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因?yàn)榭栈饔眯纬傻男馀輹S周圍介質(zhì)的振動而不斷運(yùn)動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時產(chǎn)生激波。和空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可形成電荷，并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進(jìn)行超聲處理的技術(shù)多數(shù)與空化作用有關(guān)），產(chǎn)生巨大能量，將污垢從衣物上“震”下來溶解到水中，然后再通過內(nèi)筒的轉(zhuǎn)動對衣物進(jìn)行摔打和水流穿透，洗凈衣物。超聲波洗衣機(jī)不僅無污染，而且比普通洗衣機(jī)節(jié)水三分之一。BJ49-密度計(jì)超聲波清洗器，本系列儀器的超聲波發(fā)生源和震板為獨(dú)立組件,主要適用于油田、煉油廠密度計(jì)圓管內(nèi)壁清洗，同時也適于各種相同密度計(jì)尺寸規(guī)格的管道、圓管、方管內(nèi)壁的清洗。超聲波加濕器第四組：超聲波在近代科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用很多動物都有完善的發(fā)射和接收超聲波的器官。以昆蟲為食的蝙蝠，視覺很差，飛行中不斷發(fā)出超聲波的脈沖，依靠昆蟲身體的反射波來發(fā)現(xiàn)食物。海豚也有完善的“聲納”系統(tǒng)，使它能在混濁的水中準(zhǔn)確地確定遠(yuǎn)處小魚的位置?，F(xiàn)代的無線電定位器雷達(dá)，質(zhì)量有幾十、幾百、幾千千克，蝙蝠的超聲定位系統(tǒng)只有幾分之一克，而在一些重要性能上，如確定目標(biāo)方位的精確度、抗干擾的能力等都遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)代的無線電定位器。深入研究動物身上各種器官的功能和構(gòu)造，將獲得的知識用