1、第四节 超声波 教学重点和难点： 超声波的应用 学生查找、交流信息、应用知识的能力 课前准备： 收集信息 处理信息（在医学上、在军事上、在生活中、近代科学技术）制成 Powerpoint 教学设计图示： 学习内容 学生活动 教师活动与意图 什么是超声波 超声波有哪些主要特征 超声波有哪些应用 收集信息 处理信息（在医学上、在军 事上、在生活中、近代科学 技术） 充分培养学生自主探索 的能力，把学校的课堂 与社会实践和科学技术 紧密地联系在一起 教学过程设计： 新课的引入： 播放海豚表演的视频，提出问题：你知道海豚是如何捕食吗？ 新课的教学： 学生主持：今天我们就学习超声波，我们人耳能感觉到声音
2、的频率在 20 Hz 至 20000Hz 之间频率低于 20Hz 和高于 20000Hz 的声波，都不能引起人的听觉，低于 20Hz 的声波叫次声波，高于 20000Hz 的声波叫超声波超声波的特点：束射特性、吸收特性、 超声波的能量传递特性、超声波的声压特性现在我分别介绍它们 一束射特性 由于超声波的波长短，超声波射线可以和光线一样，能够反射、折射，也能聚焦，而 且遵守几何光学的定律即超声波射线从一种物质表面反射时，入射角等于反射角，当 射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射，也就是要改变它的传插方 向，两种物质的密度差别愈大，则折射也愈大 二吸收特性 声波在各种物质中传播时
3、，随着传播距离的增加，强度会渐进减弱，这是因为物质要 吸收掉它的能量对于同一物质，声波的频率越高，吸收越强对于一个频率一定的声波， 在气体中传播时吸收最历害，在液体中传播时吸收比较弱，在固体中传 播时吸收最小 三超声波的能量传递特性 超声波所以在各个工业部门中有广泛的应用，主要之点 还在于它比可听声波具有强大 得多的功率为什么有强大的功率呢?因为当声波到达某一物资中时，由于声波的作用使物 质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率样，分子振动的频率决定了分子振动的 速度频率愈高速度愈大物资分子由于振动所获得的能量除了与分子的质量有关外，是 由分子的振动速度的平方决定的,所以如果 声波的频率愈高
4、，也就是物质分子愈能得到更 高的能量、超声波的频率比可听声波可以高很多，所以它可以使物资分子获得很大的能量； 换句话说，超声波本身可以供给物质足够大的功率 四超声波的声压特性 当声波通入某物体时,由于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏的作用，将使物质所受 的压力产生变化由于声波振动引起附加压力现象叫声压作用由于超声波所具有的能量 很大，就有可能使物质分子产生显著的声压作用、例如当水中通过一般强度的超声波时， 产生的附加压力可以达到好几个大气压力液体中存起着如此巨大的声压作用，就会引起 值得注意的现象当超声波振动使液体分子压缩时，好像分子受到来直四面八方的压力； 当超声波振动使液体分子稀疏时，好像
5、受到向外散开的拉力，对于液体，它们比较受得住 附加压力的作用，所以在受到压缩力的时候；不大会产生反常情形但是在拉力的作用下， 液体就会支持不了,在拉力集中的 地方，液体就会断裂开来，这种断裂作用特别容易发生 在液体中存在杂质或气泡的地方，因为这些地方液体的强度特别 低，也就特别经受不起几 倍于大气压力的拉力作用由于发生断裂的结果，液体中会产生许多气泡状的小空腔，这 种空泡存在的时间很短，一瞬时就会闭合起来空腔闭合的时候会 产生很大的瞬时压力， 一般可以达到几千甚至几万个大气压力液体在这种强大的瞬时压力作用下，温度会骤然 增高 断裂作用所引起的互大瞬时压力，可以使浮悬在液体中 的固体表面受到急剧
6、破 坏我们常称之为空化现象 现在由每组推荐的同学给大家介绍超声波的应用来源:Z#xx#k.Com 第一组：超声波在医学上的应用 人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的，健康内脏和病变内脏的反射能力 也不一样平常说的“B 超”就是根据内脏反射的超声波进行造影，帮助医生分析体内的 病变美国科学家正在研究用超声波止住病人体内出血的新技术，可免除手术止血的痛苦 与危险 据新一期英国新科学家杂志报道，医生通常用动手术的方 式来为病人止血，这一 方法风险较大有研究者设想用超声波对体内伤口进行 加热烧灼，借以止血但如果出血 位置在脑部，或出血面积较大，这种方法就很不可取 美国华盛顿大学的科学家发现，高
7、密度聚焦超声波能加 快自然凝血过程，无须加热烧 灼伤口就能止血实验表明，超声波会加快血液运动，激活血小板，使它们错认为自己是 在流经一个破裂的伤口，从而加强粘着性，与细胞膜 及其它血小板粘附，促进凝血 这 一方法比手术止血和超声波加热止血更安全研究人员将进一步完善这项技术，先在动物 身上试验，然后用于人体 第二组：超声波在军事上的应用 为什么在水中不采用雷达、卫星遥感技术等先进技术而仍用落后的声纳呢？ 海水能吸引电磁波，雷达用不上了海水吸热能力太强，红外线技术无用武之地；水的透 光能力差，而吸收光的能力却很强，光学观察设备如望远镜也使不上了特别是深海中一 片漆黑，什么也看不见探照灯又会暴露自己
8、 而海水的传声能力却比在空气中强得 多声纳技术就应运而生了声纳机发出一束不同频率的声音信号，再用特殊设备接受反 射信号加以分析，这样就如同安上了蝙蝠的耳朵，周围的情况也就知道了 第三组：超声波在生活中的应用 超声波鼠 虫驱除器：超声波没有穿透力，故遇到障碍物不能穿透，但是能反射回来， 但是必须是硬物体才能反射，但损耗很大超声波遇软物体能被吸收，如窗帘、沙发、衣、 被等物，所以也影响它的使用面积该仪器寿命 3 年以上耗电极微，每月 13 度电，输出 为 1W 电压为 11 伏对人无危险伤害，安全可靠 超声波洗衣机：彻底“抛弃”洗衣粉，与传统洗涤方式不同，超声波洗衣机主要利用 超声波 的“空化”作
9、用（超声波作用于液体时可产生大量小气泡 一个原因是液体内局 部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成 为小气泡另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化空洞内成为液 体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空因为空化作用形成的小气泡会随周围 介质的振动而不断运动、长大或突然破灭破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高 压，同时产生激波和空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发 光现象在液体中进行超声处理的技术多数与空化作用有关） ，产生巨大能量，将污垢从衣 物上“震”下来溶解到水中，然后再通过内筒的转动对衣物进行摔打和水流穿
10、透，洗 净衣 物超声波洗衣机不仅无污染，而且比普通洗衣机节水三分之一 BJ49-密度计超声波清洗器，本系列仪器的超声波发生源和震板为独立组件,主要适用 于油田、炼油厂密度计圆管内壁清洗，同时也适于各种相同密度计尺寸规格的管道、圆管、 方管内壁的清洗 超声波加湿器 第四组：超声波在近代科学技术上的应用 很多动物都有完善的发射和接收超声波的器官以昆虫为食的蝙蝠，视觉很差，飞行 中不断发出超声波的脉冲，依靠昆虫身体的反射波来发现食物海豚也有完善的“声纳” 系统，使它能在混浊的水中准确地确定远处小鱼的位置 现代的无线电定位器雷达， 质量有几十、几百、几千千 克，蝙蝠的超声定位系统只有几分之一克，而在一
11、些重要性能 上，如确定目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代的无线电定位器深入研究 动物身上各种器官的功能和构造，将获得的知识用来改进现有的设备和创制新的设备，这 是近几十年来发展起来的一 门新学科 ，叫做仿生学 来源:Zxxk.Com 教学反思： 教学点评： 通过本节知识的学习，同学们对超声波有了更深刻的认识，首先对所有的同学付出的 努力我感到很高兴，大家通过自己的查找资料学到了书本上没有知识，而且每组成员之间 的合作、同学们的自由发言、提问都非常的出色现在我们整理一下课堂学习的思路是什 么？ 提出问题 合作讨论 得出结论现在同学们完成下列表格，选出自己认为优秀的 同 学 参与活动评价来源:Z。xx。k.Com学生姓名 来源:学*科*网 课堂主动参与 积极收集资料情况 交流与表达情况 备注
