2. 利用传声筒讲话，是为了：(　　 )

　　 A. 增大音调　　　　　　　　 　　　　 　　　　　B. 增大响度

　　 C. 改变音色　　　　　　　　 　　　　　　　　　 D. 增大声速

1. 两个人不用通讯设备就能直接交谈的是：(　　 )

　　 A. 在月球上　　　　　　　　　　　　　　 B. 分别在相距3千米的两座山顶上

　　 C. 在一间漆黑的屋子里　　　　　　　　　 D. 分别在反向飞行的超音速飞机上

3、超声波清洗机的构成：超波清洗机主要由超声波清洗槽和超声波发生器两部分构成。超声波清洗槽用坚固弹性好、耐腐蚀的优质不锈钢制成，底部安装有超声波换能器振子；超声波发生器产生高频高压，通过电缆联结线传导给换能器，换能器与振动板一起产生高频共振，从而使清洗槽中的溶剂受超声波作用对污垢进行洗净。　

2、超声波如何完成清洗工作

超声波清洗是利用超声波在液体中的社会化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。目前所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。

　　 (1)空化作用：空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。

　　 在超声波清洗过程中，肉眼能看见的泡并不是真空核群泡，而是空气气泡，它对空化作用产生抑制作用降低清洗效率。只有液体中的空气气泡被完全脱走，空化作用的真空核群泡才能达到最佳效果。

　　 (2)直进流作用：超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流，垂直于振动面产生流动，流速约为10cm/s。通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。

　　 (3)加速度：液体粒子推动产生的加速度。对于频率较高的超声波清洗机，空化作用就很不显著了，这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子对污物进行超精密清洗。

1、什么是超声波：波可以分为三种，即次声波、声波、超声波。次声波的频率为20Hz以下；声波的频率为20Hz~20kHz；超声波的频率则为20kHz以上。其中的次声波和超声波一般人耳是听不到的。超声波由于频率高、波长短，因而传播的方向性好、穿透能力强，这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。

在上述火车鸣笛的例子中，实际上火车鸣笛的频率并没有改变，而是由于声源和观察者之间有相对运动，使人耳接收到声音的频率发生了变化，所以人耳听到汽笛的音调发生了变化．为了说明这个问题，我们可以用水波代替声波(都是机械波)，做如下演示实验．

图1

在盛有清水的大水槽中，以一端粘有直径约为8mm的石蜡球的细弹簧作为弹簧单振子，使单振子与水面接触，如图1所示．若使单振子沿竖直方向周期性地上下击打水面，这时，水面上就形成向四周传播的周期性同心圆波．若将振动着的单振子在水面上向右平移、便可看到从振源中心到右槽壁间的波纹变密、波长缩短，右壁接收圆波的频率变大，而振源中心到左槽壁的波纹变疏，波长增大，左槽壁接收圆波的频率变小，波形如图2所示(做该实验时，水槽尽量大些，为减少反射波的影响，可用多层纱布条缝叠在一起，挂在水槽壁内，以吸收传到槽壁的圆波)．

图2

该实验仪器结构简单，易于取材，制作简便，便于操作，直观性强，可信度高，具有较好的实验效果．实验结果表明，单振子(振源)本身的频率并没有改变，而是水槽壁(接收者)接收的水波的频率发生了变化，这就与上述火车鸣笛的情况相类似了．通过该实验的演示，我们就不难理解波的多普勒效应了． 　　 三、声波多普勒效应的理论分析 结合教材的阐述，我们还知道，当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到波的频率增大；如果二者远离，观察者接收到波的频率减小．对于这种变化关系，下面笔者由浅入深地分三种情况针对声波做如下讨论． 　　 首先，设声源速度为v_S，接收者速度为v_B，v表示声波在介质中的传播速度，当声源向接收者运动时，v_S取正值，而背离接收者运动时，v_S取负值；当观察者向声源运动时，v_B取正值，而背离声源运动时，v_B取负值，波速v总取正值． 　　 1、声源不动，观察者以速度vB相对于介质运动，即v_S＝0、v_B≠0时 如观察者向着声源运动，则v_B＞0．因观察者以速度vB迎向声源运动，相当于波以速度v+v_B通过接收者．单位时间内接收到的波数就是接收到的频率，即 ν′＝(v+v_B)／λ＝(v+v_B)／(vT)

＝［(v+v_B)／v］ν＝［1+(v_B／v)］ν．　　① 该式表明：当观察者向声源运动时，接收到的频率ν′为声源频率的［1+(v_B／v)］倍；当观察者背离声源运动时，v_B＜0，则ν′＜ν，即观察者接收到的频率ν′小于声源的振动频率ν．读者可自行分析当v_B＝－v时，会发生什么情况? 　　 2、观察者不动，声源以速度v_S相对于介质运动，即v_B＝0，v_S≠0时

图3

如声源向着观察者运动，这时v_S＞0．假定v_S＜v，因为声速仅决定于介质的性质，与声源的运动与否无关．所以在一个周期T内声源在S点发出的振动向前传播的距离等于波长λ．如声源不动，则波形如图3中实线所示；但若声源运动，则在一个周期的时间内声源在波的传播方向上通过一段路程v?ST而达到S′点，结果整个波形如图3中点S′、B′间的虚线所示．由于声源做匀速运动，所以，波形无畸弯．只是波长变小，其值为λ′＝＝λ－v_ST＝vT－v_ST＝(v－v_S)(1／ν)．所以观察者在单位时间内接收到的波数为 ν′＝v／λ′＝[v／(v－v_S)]ν．　　　② 　　 该式表明：当声源向着观察者运动时，观察者接收的频率是声源频率的v／(v－v_S)倍．如声源背离观察者运动，则v_S＜0，所以有ν′＜ν，即观察者接收到的频率比声源频率降低了．现在我们就不难明白前述火车相对观察者运动时音调变化的本质原因了． 从以上所讨论的两种情况中，我们不难看出，无论是接收者相对介质运动还是声源相对介质运动，接收者接收到波的频率的变化情况虽然一样，但两种变化的本质机理却不同．前者是由相对波速的变化引起，而后者是由波长的变化引起．根据以上两种情况的讨论，我们可以很容易证明，当观察者和声源同时相对介质运动，即v_B≠0、v_S≠0时，观察者接收到声波的频率为 　　 ν′＝(v+v_B)／[(v－v_S)／ν]＝［(v+v_B)／(v－v_S)］ν．　③ 该式也可以说是以上两种讨论的综合，如果在v_S和v_B两个量中有一个为零时，就可得出上面的①、②式分别所表示的两种情况． 　　 四、波的多普勒效应的科学应用 　　 多普勒效应是波动过程所具有的共同特性，不仅声波(机械波)有多普勒效应，光波也具有多普勒效应，天体物理学家正是根据光波的多普勒效应，通过对遥远星系发出来的光进行光谱分析，发现了“红移”现象，从而有力地证明了宇宙膨胀论，即宇宙中的遥远天体正在以一定的速度离我们远去；有经验的铁路工人可以根据火车的汽笛声判断火车的运行方向及快慢；交通指挥系统可以根据电磁波的多普勒效应，指示出汽车的位置及速度．在军事上，可以判定导弹、潜艇的运行方向及速度大小；在天文学上可以测定人造卫星或星球相对地球的运行速度；在医学上，可以利用超声波的多普勒效应对心脏跳动情况进行诊断．总之，多普勒效应在科学技术上有着广泛的应用．

在日常生活中，我们有过这样的经验，在铁路旁听行驶中火车的汽笛声，当火车鸣笛而来时，人们会听到汽笛声的音调变高．相反，当火车鸣笛而去时，人们则听到汽笛声的音调变低．像这样由于波源或观察者相对于介质有相对运动时，观察者所接收到的波频率有所变化的现象就叫做多普勒效应．这种现象是奥地利物理学家多普勒(1803-1853)于1842年首先发现的，因此以他的名字命名．

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．

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．　 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1-3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．

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

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，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．

声波在各种物质中传播时，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．