初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）超声波与次声波学案设计

这是一份初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）超声波与次声波学案设计，共16页。学案主要包含了超声波，次声波等内容，欢迎下载使用。
第一步：学
析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法
练考点 强知识：7大核心考点精准练
第二步：记
串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步：测
过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
（学习目标：1. 了解超声的特点，了解超声在现代技术中的应用。2. 了解次声的特点和危害。）
知识点1 超声波及其应用
1． 概念：
（1）定义：把频率高于20000Hz的声叫超声波。
（2）人耳的听觉频率范围：
2． 超声波的特点：
（1）方向性好（蝙蝠觅食）。
（2）穿透能力强。
（3）易于获得集中的能量。
3． 超声波的应用：
（1）超声导航：
自然界中许多动物不仅能发出超声波，还能感受到超声波。例如，通常夜间活动的蝙蝠不会撞到障碍物，它们利用超声波进行导航。
（2）超声雷达（声呐）：
可用来探测海底深度、海中暗礁等，还可用来探测鱼群、潜艇的位置等。
设声波在海水中的传播速度为 v，声呐系统向海底垂直发射声波，经时间t后收到回波，则海水的深度： s= vt/2。
（3）易于获得集中的能量。
医院利用超声波进行超声检查。让超声波进人人体，经体内不同组织的交界面反射形成“像”，医生看“像”便知道人体内脏情况、胎儿是否正常发育。
工业上使用超声探伤仪，能探测金属内部存在的缺陷，排除隐患。超声波还能破坏细菌结构，从而对医疗器械和食物等进行杀菌消毒。
知识点2 次声波及其应用
1． 概念：
（1）定义：把频率低于20Hz的声叫次声波。
（2）人耳的听觉频率范围：
2． 次声波的特点：
次声波来源广、传播远、能绕过障碍物，有极大的破坏力。自然界中，火山爆发、地震、海啸、风暴等都能产生次声；核爆炸、导弹发射等也能产生次声。
3． 次声波的应用：
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。
4． 人和一些动物的发声和听觉的频率范围
动物的听觉频率范围一般和人的不同。有的动物能听到超声波，有的动物能听到次声波。有些动物既能（1）听到超声波也能发出超声波，如蝙蝠、海豚等。
（2）能听到次声波的动物有：
狗、大象；
（3）能听到超声波的动物有：
狗、猫、蝙蝠、海豚。
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考点一 超声波
1．如图所示，在蜿蜒的铁路线上，“铁轨医生”用探伤仪给铁轨做“B超”，这是利用声可以传递________，探伤仪发出的超声波不能被人耳听见，原因是超声波的________太高．
【答案】信息、频率。
【解析】[1]探伤仪是利用超声波能够传递信息工作的；
[2]超声波的频率高于人耳可听声的频率，所以人听不到。
2．小明家购置了一台超声波洗碗机，餐具放进洗碗机水槽中，超声波穿过水，对餐具内外表面、狭缝等部位进行有效清洗，洗碗机发出的超声波（ ）
A．是由物体振动产生的 B．只能在水中传播
C．传播速度是 3×103m/s D．不能传递能量
【答案】A
【解析】略。
3.如图所示，倒车雷达发出的响声越急促，提示司机汽车离障碍物越近。倒车雷达是利用 （选填“超声波”或“次声波”）来传递 的。
【答案】超声波 信息。
【解析】汽车的倒车雷达是利用超声波能够传递信息来避开障碍物的。
4．下列关于声现象的描述错误的是（ ）
A．蝙蝠捕食是靠超声波发现昆虫
B．禁止燃放烟花爆竹是在传播过程中减弱噪声
C．超声波清洗仪正在清洗眼镜，说明超声波能传递能量
D．把耳朵贴在桌面上，能听到轻敲桌子的声音，说明桌子能传声
【答案】B。
【解析】A．蝙蝠靠超声波探测飞行中的障碍和发现昆虫，故A正确，不符合题意；
B．禁止燃放烟花爆竹是在声源处减弱噪声，故B错误，符合题意；
C．声音可以传递信息，可以传递能量，超声波清洗眼镜，说明超声波能够传递能量，故C正确，不符合题意；
D．把耳朵贴在桌面上也能听到由课桌传播轻敲桌子的声音，说明桌子能传播声音，故D正确，不符合题意。
考点二 次声波
5．台风和海啸会产生 （选填“次声波”或“超声波”），建立这种声波接收站可以确定台风和海啸发生的方位和强度。
【答案】次声波；
【解析】台风和海啸质量大、体积大，振动起来困难，所以振动频率低会产生次声波，利用次声波可以对台风和海啸等自然灾害作出预报，并能判断台风的风向和位置。
6．强地震产生的次声波会对人体造成严重损害，使人恶心、神经错乱。与人耳能听到的声音相比，次声波具有较小的（ ）
A．传播速度B．振动频率C．振动幅度D．传播能量
【答案】B。
【解析】人耳能听到的声音的频率范围是20～20000Hz，低于20Hz的叫次声波，高于20000Hz叫超声波。
A．超声波、次声波在同种介质中传播速度相同，故A不符合题意；
B．次声波振动频率低于20Hz，人耳无法听到，故B符合题意；
C．声音的振动幅度决定了声音的响度，与频率无关，故C不符合题意；
D．超声波、可听声波、次声波都可以传播能量，故D不符合题意。
故选B。
7．英国科学家切断番茄植株的茎，用人耳倾听没有引起任何听觉。但在靠近茎的切口处放置录音机录音，然后用超大音量、超低速度播放，居然能清晰地听到“尖叫”声。这说明，番茄植株遭受伤害后，会发出（ ）
A．响度很小的超声B．响度很大的超声C．响度很小的次声D．响度很大的次声
【答案】A
【解析】用超大音量，增加声音的响度；超低速度播放，减少声音的振动频率，改变音调。
用超大音量播放表示原来的响度小；超低速度播放表示原来的音调高，番茄植株遭受伤害后，会发出响度很小的超声，故A正确，BCD错误。故选A。
知识导图记忆
核心知识目标复核
1．超声波的定义、特点及应用。
2．次声波的定义、特点及应用。
一、填空题:
1．身体的不同部位可以发出各种声音，如唱歌、鼓掌、跑步、牙齿相叩等。歌声是由声带 产生的，某同学的歌声可以传得很远，是因为歌声的 大；人们很难听到跑步时胳膊摆动发出的声音，这是因为胳膊甩动的频率太 ，属于 （选填“超声波”或“次声波”）。
【答案】 振动 响度 低 次声波
【详解】[1]声音是由物体的振动产生的，声带的振动产生歌声。
[2]声音响度与振幅及传播的距离有关，歌声可以传得远，是因为歌声的响度大。
[3][4]胳膊甩动的频率过低，低于可听声的频率范围，属于次声波，于是人很难听到胳膊摆发出的声音。
2．在音乐社团活动过程中，乐器发出的声音通过空气传到人耳。人耳能区分钢琴和长笛发出的声音，是由于它们所发出声音的 不同（选填“音调”“响度”或“音色”）。声呐是利用 （选填“超声波”或“次声波”）具有方向性好，在水中传播距离远等特点制成的。
【答案】 音色 超声波
【详解】[1]不同的发声体音色不同，人耳能区分钢琴和长笛发出的声音，是由于它们所发出声音的音色不同。
[2]声音可以传递信息，声呐是利用超声波具有方向性好，在水中传播距离远等特点制成的。
3．蝙蝠在夜间飞行时不会撞到障碍物，是因为它在飞行时发出超声波，这些声波碰到墙壁或昆虫时会被反射回来，形成回声。回声和发出的声音相比，其中响度一定 （选填“改变”或“不变”）。
【答案】改变
【详解】蝙蝠在飞行时发出超声波，这些超声波碰到墙壁或昆虫时会被反射回来，形成回声。 声音在传播过程中会有能量损耗。超声波发出后在传播过程中能量不断损失，响度与声音的能量有关， 能量减少则响度变小。
4．智能手机都有一个语言助手，可以很好实现“人机交流”，如某品牌手机，当使用者说：“小艺小艺”，手机可以解锁，但是其他人说：“小艺小艺”， 手机不可以解锁，该系统主要根据声音的 这一特性来工作的；图中汽车上的倒车雷达是利用 （选填“超声波”或“次声波”）来工作的。
【答案】 音色 超声波
【详解】[1]音色是发声体的声音品质，由发声体本身的特征决定，是区别声音的重要标志。智能手机都有一个语言助手，可以很好实现“人机交流”；当使用者说：“小艺小艺”，手机可以解锁，但是其他人说：“小艺小艺”， 手机不可以解锁，该系统主要是根据声音的音色这一特性来工作的。
[2]超声波的应用有：声呐、B超、超声波速度测定器、超声波清洗器、超声波焊接器。图中汽车上的倒车雷达是利用超声波来工作的。
5．如图所示，我国的“雪龙”号极地考察船正在南极某海域探测海底深度，科考船用船上的声呐向海底垂直发射 （选填“超声波”或“次声波”），经1.6s收到回波信号，则该处海水深 m，这种方法 （选填“能“或“不能”）用来测量地球和月球之间的距离。（声音在海水中的传播速度为1500m/s）
【答案】 超声波 1200 不能
【详解】[1]声呐是利用超声波来工作的，故科考船用船上的声呐向海底垂直发射超声波探测海洋深度。
[2]超声波从海面传到海底的时间为
则海水的深度h=vt=1500m/s×0.8s=1200m
[3]由于地球与月球之间是真空环境，而真空不能传声，所以不能用这种方法测量地球和月球之间的距离。
6．雄蝉腹部的鸣管会不断振动发声，如图某种蝉1分钟鸣管振动了36000次，则蝉鸣叫的频率为 Hz，人耳 （选填“能”或“不能”）听到该种蝉鸣声，原因是 。
【答案】 600 能 人耳听觉频率范围为20~20000Hz
【详解】[1]蝉1分钟鸣管振动了36000次，则蝉鸣叫的频率
[2][3]人耳的听觉频率范围是20~20000Hz，该种蝉鸣声的频率在此范围内，所以人耳能听到该种蝉鸣声。
7．眼镜店清洗眼镜的设备利用了 声波使清洗液发生剧烈振动达到去污作用，这也说明声音可以传递 。某种昆虫在飞行时，5s内翅膀振动2000次，人类 （选填“能”或“不能”）听到该频率的声音。
【答案】 超 能量 能
【详解】[1][2]超声波有很强的穿透性，能使清洗液产生剧烈振动，传递能量，所以可以利用超声波制成超声波清洗器。
[3]某种昆虫在飞行时，5s内翅膀振动2000次，翅膀振动的频率为
人耳的听觉范围为20~20000Hz，因此人类能听到该频率的声音。
8．如图所示是一款超声波驱鼠器。在通电工作时，它发出的超声波和普通声音一样都是由于物体 产生的，但是这种声波由于它的 （填“振幅”或“频率”）不在人耳的听觉范围内，所以我们无法听到，它 （填“可以”或“不可以”）通过空气传播到老鼠的位置，达到驱鼠的目的。
【答案】 振动 频率 可以
【详解】[1][2][3]声音是由物体的振动产生的，超声波和普通声音一样都是由于物体振动产生的，但是这种声波由于它的频率高于20000Hz，不在人耳的听觉范围内，所以我们无法听到。声音的传播需要介质，超声波仍然可以通过空气传播到老鼠的位置，达到驱鼠的目的。
二、单选题
9．如图是一款变频超声波驱蚊器，该驱蚊器通过发出不同的声音，干扰蚊蝇的感觉和行为，从而达到驱蚊的效果，对于该驱蚊器使用分析正确的是（ ）
A．该驱蚊器可以在真空环境使用
B．该驱蚊器发出的声音不在人耳能够感受的频率范围内
C．该驱蚊器调至频率最高挡时，声音响度一定增大
D．该驱蚊器发声时，离开驱蚊器的距离越远，声音的传播速度越小
【答案】B
【详解】A．由题意可知，驱蚊器通过发出不同的声音，干扰蚊蝇的感觉和行为，由于真空不能传声，所以该驱蚊器不可以在真空环境使用，故A错误；
B．该驱蚊器是超声波驱蚊器，超声波不在人耳能够感受的频率范围内，人耳无法听到超声波，故B正确；
C．音调与频率有关，该驱蚊器调至频率最高挡时，音调升高，声音响度不一定增大，故C错误；
D．声音的传播速度与距离声源的远近无关，故D错误。
故选B。
10．如图所示为一种我国自主研发的超声导盲手杖。它可以发射超声波探测周围5米内障碍物的情况，并处理成语音信号及时播放出来，达到“以听代视”的效果。下列说法正确的是（ ）
A．手杖能够导航是利用声音可以传递信息这一特性
B．手杖能够导航是利用手杖敲击地砖发出的超声波
C．超声导盲手杖跟“声纹锁”的声学原理相同
D．超声波的振动频率在20~20000Hz之间，人耳听不到
【答案】A
【详解】A．声音可以传递信息和能量，手杖能够导航利用声音可传递信息原理制成，故A正确；
B．手杖导航时，发出超声波碰到障碍物时反射回来，然后手杖接收到超声波，从而判断障碍物的距离，故B错误；
C．超声导盲手杖是利用超声波的反射规律判断障碍物的情况，“声纹锁”是利用不同声音的音色不同来控制锁的状态，二者原理不同，故C错误；
D．超声波指的是振动频率高于20000Hz的声音，人耳的听觉范围是20到20000Hz的声音，因此人耳听不到超声波，故D错误。
故选A。
11．在AI技术助力下，“智慧养老机器人”不断推新，陪聊天、做家务、帮康复，样样精通。如图所示为老人与“机器人”聊天的情景。下列说法正确的是（ ）
A．机器人发出的声音可在真空中传播
B．机器人是高科技产品，发声不需要振动
C．机器人发出的声音传播速度可达3x103m/s
D．机器人靠超声波规避障碍，其工作原理与声呐测距原理相同
【答案】D
【详解】A．声音不可以在真空中传播，故A错误；
B．声音是由物体的振动产生的，故B错误；
C．声音在空气中的传播速度约为340m/s，故C错误；
D．机器人靠超声波规避障碍，其工作原理和声呐测距一样，均用到了回声测距的原理，故D正确。
故选D。
12．如图为094型核潜艇，它是我国国防力量的重要组成部分。它在水下航行时是通过声呐系统发出的超声波感知附近海域的情况。下列说法正确的是（ ）
A．超声波传播的速度比次声波快B．超声波传播不需要介质
C．潜艇上的舰员能够听见超声波D．这是利用超声波传递信息
【答案】D
【详解】A．声速与介质种类和温度有关，介质种类与温度都相同时，超声波传播的速度与次声波速度相同，故A错误；
B．超声波也是声音，声音的传播需要介质，故B错误；
C．超声波的振动频率高于20000Hz，所以潜艇上的艇员不能听见超声波，故C错误；
D．利用超声波可以传递信息的性质，可采用超声波感知附近海域情况，故D正确。
故选D。
13．地震预警系统可以监测地震产生的地震波，并向广大民众发出了预警信息，如图。地震预警系统监测到的地震波是（ ）
A．超声波B．次声波C．电磁波D．引力波
【答案】B
【详解】地震产生的声波是次声波，地震预警系统监测到的地震波是次声波，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
14．下列说法不正确的是（ ）
A．火山爆发、陨石坠落、地震、海啸、台风能形成次声波
B．火箭发射、飞机飞行、火车及汽车的奔驰能形成次声波
C．次声波的频率低，对人体无伤害作用
D．次声波可以传得很远，强烈的次声波能绕地球2~3圈，且很容易绕过障碍物，无孔不入
【答案】C
【详解】A．火山爆发、陨石坠落、地震、海啸、台风等自然现象都能产生强大的能量，从而形成次声波。故A正确，不符合题意；
B．火箭发射、飞机飞行、火车及汽车的奔驰过程中，由于机械运动和空气动力等因素，也会形成次声波。故B正确，不符合题意；
C．次声波的频率低，但并非对人体无伤害作用。当次声波的强度较大时，会对人体造成严重的损害，比如使人产生恐惧、恶心、神经错乱等症状，甚至可能导致内脏破裂出血，危及生命。故C错误，符合题意；
D．次声波具有波长较长的特点，所以可以传得很远，强烈的次声波能绕地球2~3圈，并且由于波长较长，它很容易绕过障碍物，无孔不入。故D正确，不符合题意。
故选C。
15．大象进行交流的“声音”是一种次声波，人类听不到大象的“声音”，是因为（ ）
A．大象发出的声音太小
B．次声波无法传到人耳
C．次声波的频率大于20000Hz
D．次声波的频率小于20Hz
【答案】D
【详解】人能听到的声音频率范围是20Hz~20000Hz，频率低于20Hz的声音叫次声波。因为大象的“声音”是一种次声波，其频率低于20Hz，不在人耳能够听到的声音频率范围之内，所以人类听不到大象之间的交流“声音”。不是因为大象发出的声音太小。次声波可以传到人耳，只是人耳听不到。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
16．如图是一款音频灭火装置，通过发出30﹣60Hz的低频声波让火焰失去稳定性，从而扑灭火焰。下列说法正确的是（ ）
A．该装置发出的声音属于次声波
B．该装置可以直接在太空中使用
C．该装置在产生声音时不需要振动
D．该装置能灭火说明声音具有能量
【答案】D
【详解】A．次声波是指频率低于20Hz的声音，该装置发出的声音属于可听声，故A错误；
B．声音的传播需要介质，太空中处于真空状态，声音不能传播，故B错误；
C．声音是由物体的振动产生的，故C错误；
D．声音可以传递信息，还可以传递能量，用该装置能灭火说明声音具有能量。故D正确。
故选D。
17．图为电动牙刷，它能发出超声波，直达牙刷刷毛刷不到的地方，可以把牙齿刷得更干净，下列说法正确的是（ ）
A．超声波的频率低于20Hz
B．刷牙时，听到牙刷发出的声音是超声波
C．牙刷发出的超声波不能在空气中传播
D．超声波可以传递能量
【答案】D
【详解】AB．超声波的频率高于20000Hz，频率太高，不在人耳的听觉范围之内，所以听不到超声波，故AB错误；
C．牙刷发出的超声波能在空气中传播，故C错误；
D．声音可以传递信息和能量，电动牙刷发出超声波把牙齿刷得更干净，是利用超声波可以传递能量，故D正确。
故选D。
18．有关声的利用，下列说法不正确的是（ ）
A．声纹锁主要是依据声音的音色来识别主人身份的
B．利用声能传递能量，医生可以利用超声波除去人体内的某些结石
C．超声导盲手杖主要是利用回声定位的原理，警报声变尖说明音调变高，频率变高
D．八音盒上长度不同的簧片发声的音调高低不同，簧片越长，振动发声的音调越高
【答案】D
【详解】A．“声纹锁”是根据人们的音色不同实现了自动解锁功能，故A正确，不符合题意；
B．声音能传递信息和能量，医生可以利用超声波除去人体内的某些结石，是利用声能传递能量，故B正确，不符合题意；
C．超声导盲手杖主要是利用回声定位的原理，物体振动的频率变高；音调越高；警报声变尖说明音调变高，频率变高，故C正确，不符合题意；
D．八音盒上长度不同的簧片发声的音调高低不同，簧片越长，振动频率越慢，振动发声的音调越低，故D错误，符合题意。
故选D。
三、实验题
19．如图是有关声现象的四个实验图：
(1)如图甲所示，抽气机不断向罩外抽气的过程中，罩内音乐芯片的铃声会越来越小，进一步推理得出： 不能传声；这种方法叫 （选填“实验推理法”或“控制变量法”）；
(2)如图乙所示，正在发声的音叉将悬挂着的乒乓球反复弹开，说明声音是由物体 产生的；
(3)如图丙所示，用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿（两次用的力一样大），这个实验用来探究 与 的关系；
(4)图丁的倒车雷达是利用 （选填“超”或“次”）声波来工作的。
【答案】(1) 真空 实验推理法
(2)振动
(3) 音调 频率
(4)超
【详解】（1）[1][2]如图甲所示，抽气机不断向罩外抽气的过程中，罩内的空气越来越少，罩内音乐芯片的铃声越来越小，进一步推理如果罩内是真空，则会听不到声音，从而推理得出真空不能传声，这种方法叫实验推理法。
（2）如图乙，正在发声的音叉将悬挂着的乒乓球反复弹开，说明正在发声的音叉在振动，说明声音是由物体振动产生的。
（3）[1][2]如图丙所示，用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿，可以改变齿振动的频率，改变音调的高低，从而探究音调和频率的关系。
（4）图丁的倒车雷达是根据蝙蝠的回声定位发明的，是利用超声波工作的。
四、计算题
20．海岭又称海底山脉，如图所示，某勘探船停在某海岭最高点A处的正上方向海底发出超声波信号，3s后收到回波信号。之后勘探船行驶到达海岭底部B处正上方停止，再次向海底发出超声波信号。已知声音在海水中的传播速度为1500m/s，求：
(1)A处海水的深度；
(2)若B处比A处低900m，勘探船向B处发出信号后多长时间收到回波信号。
【答案】(1)2250m
(2)4.2s
【详解】（1）由可知超声波传播的路程为s1=vt1=1500m/s×3s=4500m
A处海水的深度
（2）B处比A处低900m，则B处海水的深度hB=hA+900m=2250m+900m=3150m
超声波经过的路程s3=2hB=2×3150m=6300m
接收到回波信号的时间
教材习题01
你认为很静，没有任何声音时，狗却突然表现得非常警惕，这很可能是因为（ ）。
A. 狗能准确辨认声源的位置
B. 狗的发声频率范围比人的大
C. 狗的听觉频率范围比人的大
D. 同样的声音狗听起来响度大
解析：
因为声音频率低于20Hz或高于20000Hz的声音，人都听不到。狗的听觉频率范围比人的大，当有次声波或超声波时，狗能听到，而人却听不到。
【答案】C。
教材习题02
我们做B超检查时听不到B超探头发出的声音，这是因为B超探头发出的声音___________。
解析：
我们做B超检查时听不到B超探头发出的声音，这是因为B超探头发出的声音是超声波。
【答案】超声波
教材习题03
蝙蝠利用超声波的回声可以确定障碍物或飞虫的位置和距离。科学家根据这一原理发明了 ________________。利用这种技术，人们可以探知海洋的深度，获得鱼群或潜艇的信息。
解析：
声呐是根据蝙蝠回声定位的原理制成的。
【答案】见解析。
教材习题04
人们对人耳听不到的声波有如下应用：① 声呐；② 击碎结石；③ 探伤；④ B 超；⑤ 遥测核爆炸。其中，与超声波有关的是：____________；与次声波有关的是：____________。
解析：
超声波具有定向性好、穿透力强等特点，主要应用于：
①声呐；②击碎结石；③探伤；④B超等方面。
次声波具有绕过障碍物，伤害人体等特点，主要应用于：
⑤遥测核爆炸。
【答案】见解析。
教材习题05
地震时会产生次声波。有些远离地震中心的动物可以接收到次声波，并有所反应。查阅资料，了解在远离地震中心的地方能感觉到地震的有哪些动物。
解析：
地震时产生的次声波频率低于20 Hz，能感觉到地震的动物的听觉频率必须低于20 Hz，由表格知，能感觉到地震的动物有：大象和狗。
【答案】见解析。
教材习题06
超声波在海水中的传播速度约 1 500 m/s。用超声波测位仪竖直向海底发射超声波，经过 6 s 收到海底返回的声波。则该处海深是多少？
解析：
由公式v=s/t得
s=vt=1500 m/s×6s/2=4 500m
【答案】4500m。