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回声测距离s等于多少-防治噪音的三个途径-声与能量生活中的例子详细信息
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第5讲 让声音为人类服务

回声测距离s等于多少 
突破点1  回声测距离的应用 

例题15☆】有两艘潜艇一前一后,两者相距L,且两者始终保持相同的速度υ同向前进.后艇的水下声纳系统发出声纳信号,到达前面的艇时立即被反射回来.已知声纳信号在水中传播的速度为υ0.
(1)证明:后艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间为:
(2)通过对 这个数学式的讨论,说明当两艘艇处于何种状态时,后艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间最短.
(3)如果从纯数学的角度来说,当υ=υ0时, 的分母为零,是没有意义的.但是,这是一个表达一定的物理意义的式子.那么,从物理的角度说,当υ=υ0时,t= 2υ0Lυ02-υ2的分母为零意味着什么呢?
解析:(1)因L一定,两艘潜艇保持相同的速度υ同向前进.信号向前面的艇传播时,相对前面潜水艇的速度为:v0-v,到达前面潜水艇的时间为t1= L/(v0-v),信号返回时,相对后潜水艇的速度为:v0+v,到达后潜水艇的时间为:t2= L/(v0+v).则总时间为t=t1+t2,代入整理得t= L/(v0-v)根据 L/(v0+v)= 2v0L/(v02-v2);
,当v=0时,v0- v2/v0的值最大,则t最小,这说明当两潜水艇静止时,后潜水艇从发出信号到接收到反射回来的信号的时间最短.
(3)从纯数学的角度来说,当υ=υ0时, 的分母为零,是没有意义的,但是,这是一个表达一定的物理意义的式子.那么,从物理的角度说,当υ=υ0时, 的分母为零时,就意味的从后潜水艇发出的信号不可能到达前面的潜水艇,说明此时声纳系统失败.
点拨:此题主要考查回声测距离的应用,解答此题的关键是灵活掌握速度公式的变形,难点是由 ,对此要求数学基础比较好,因此学生具备一定的学科综合能力,此题属于难题。

突破点2 防治噪声的途径 

例题24☆】城市噪声污染早已成为城市环境的一大公害.国外早就出现了“噪音病“一词,世界卫生组织最近进行的全世界噪声污染调查认为,噪声污染已经成为影响人们身体健康和生活质量的严重问题.
在我们这座城市中,噪声可谓无孔不入.近年来城市机动车辆的剧增已成为城市的主要噪声源.来自机动车、飞机、火车等交通工具的噪声是流动的,干扰范围大,而建筑施工现场的噪声污染虽然相对“静止”,但噪声的强度和持续性更加令人难以忍受.因为建筑施工现场的噪声一般在90分贝以上,最高达到130分贝.与交通和建筑施工噪声相比,来自于室内的生活噪声往往容易被忽略.家庭中的电视机、风扇、电脑、洗衣机所产生的噪声可达到50至70分贝,电冰箱为34至45分贝.
世界卫生组织研究表明,当室内的持续噪音污染超过30分贝时,人的正常睡眠就会受到干扰,而持续生活在70分贝以上的噪音环境中,人的听力及身体健康都会受到影响.噪声对人体健康的危害是多方面的.容易受到关注的是对听力的损害,引起耳部不适,如耳鸣、耳痛和听力下降.若在80分贝以上的噪音环境中生活,造成耳聋者可达50%.除此之外,噪声还可损伤心血管、神经系统等.长期在噪声中,特别是夜间噪音中生活的冠心病患者,心肌梗塞的发病率会增加.噪声还可导致女性生理机能紊乱、月经失调、流产率增加等.噪声的心理效应多反映在噪声影响人的休息、睡眠和工作,从而使人感到烦躁、萎靡不振,影响工作效率.对于正处于生长发育阶段的婴幼儿来说,噪声危害尤其明显.经常处在嘈杂环境中的婴儿不仅听力受到损伤,智力发展也会受到影响.
请你仔细阅读上面的文章,并回答下列问题
(1)从环保意义上讲______________叫做噪声.
(2)家庭中有噪声吗?请你举出来源于室内的生活噪声(3)丽丽家有一台电冰箱,当压缩机进行工作时会发出非常大的声音.到了晚上,这个声音会更加的明显.冰箱发出来的这种声音对丽丽会产生什么样的危害?如何能尽可能的减小这种危害,说出你的方法和理由.
(4)丽丽发现每次下雪后,周围环境会变得非常的安静.通过查阅相关的资料,她知道由于刚下的雪非常的松软,声音“钻”进雪里后经过多次反射,就可以将能量消耗,“钻”出雪的声音就会变得非常的小.请你根据丽丽的发现,提出一个有效治理城市噪声的方案.并且利用身边常见的用品来验证这种方案的可行性.
解析:(1)从环保意义上讲凡是影响人们生活、学习、休息的声音,都是噪声.(2)家庭中有噪声,例如,过大的音响声音,拖动桌椅发出的声响等.(3)冰箱发出来的这种声音影响丽丽的休息和睡眠.尽管减弱噪声有三种途径,但是关闭冰箱不太合适,经常带上耳罩也不太舒服,所以可以将厨房门关上,可减弱噪声危害.
(4)由“声音“钻”进雪里后经过多次反射,就可以将能量消耗,“钻”出雪的声音就会变得非常的小”.可以将临街墙面做得粗糙一些,从而可以减弱噪声.验证这种方案的可行性:用木板和泡沫塑料做成相同的盒子,将一小收音机分别放入其中,在盒口收听声音的大小.
点拨:此题属于信息给予题,一般情况下,这种类型的题只要认真阅读材料,答案就不难得出,但第(4)小题“并且利用身边常见的用品来验证这种方案的可行性”.给此题增加了难度。

突破点3 声与能量 
例题34☆】请阅读下列短文,并回答文后的问题: 
共    鸣 
小羽发现了这样的现象:把空热水瓶、空瓶子或空水杯等的口挨近耳朵,会听到“嗡嗡”声.小羽想:声音是由物体振动引起的,可是,这些空容器里并没有发声源呀.这是怎么回事呢?小羽请教了老师,老师告诉他,这是声学上的一种共鸣现象.可是小羽又有了新的疑问:在什么条件下才会发生共鸣呢?在老师的帮助下,小羽进行了下列实验:把两个频率相同的音叉如图放置,用小锤敲击音叉A,几秒钟后,用手握住音叉A的叉股,使它不再振动发声,这时可以听到音叉B在发声.拿一个用线悬吊的轻质小球跟这个音叉的叉股接触,轻质小球被弹开.表明这个音叉在振动.在音叉A的叉股上套上一个铁架子,改变它的振动频率,重做上述实验,另一个音叉不再振动发声.可见,当两个发声频率________的物体,彼此相隔不远时,如果其中一个物体发声,另一个也有可能跟着______,这种现象,就叫做“共鸣”. 
请回答下列问题: 
(1)请帮小羽把文中的填空填完整. 
(2)从电视画面上我们常常看到,登山队员们在翻越一座座雪山时,总是默默无言地前进,绝对禁止他们大声呼喊,这是为什么呢? 
答:原来,人在大声呼喊的时候,会发出多种频率的声波,通过空气传递给高山上的积雪层,往往会引起积雪的________.如果有一种喊叫声的频率恰好与积雪层的固有频率_______,就会形成 _______,积雪层就可能因强烈的振动而崩塌下来.这对运动员来说,是很危险的.因此禁止高声呼喊,就成了登山队员的一条戒律. 
解析:(1)实验中“把两个频率相同的音叉”就说明了要发生共振就要采用发声频率相同的物体;“拿一个用线悬吊的轻质小球跟这个音叉的叉股接触,轻质小球被弹开”说明了另一个音叉也是振动发出声音的. 

(2)人在大声呼喊的时候,会发出多种频率的声波,若其中有一种频率和积雪层的固有频率相同,就会发生共鸣,引起雪崩.

答案:(1)相同;振动;(2)振动;相同;共鸣. 

点拨:这是一道信息给予题,解答这类题时,就要从提供的信息中找出问题的答案。
创新能力挑战
1.【4☆】阅读下面的短文
潜艇的“耳目”----声呐
潜艇最大的特点是它的隐蔽性,作战时需要长时间在水下潜航,这就决定它不能浮出水面使用雷达观察,而只能依靠声呐进行探测,所以声呐在潜艇上的重要性更为突出,被称为潜艇的“耳目”.
声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用广泛的一种重要装置.
声呐能够向水中发射声波,声波的频率大多在10kHz~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较指向性.声波在水中传播时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,反射回来的声波被声呐接收,根据声信号往返时间可以确定目标的距离.
声呐发出声波碰到的目标如果是运动的,反射回来的声波(下称“回声”)的音调就会有所变化,它的变化规律是:如果回声的音调变高,说明目标正向声呐靠拢;如果回声的音调变低,说明目标远离声呐.
请回答以下问题:
(1)人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是____kHz到_______kHz.
(2)①如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在10s内接收到经B潜艇反射回来的信号,且信号频率不变,潜艇B与潜艇A的距离s1是_______.(设声波在海水中传播速度为1500m/s)②停在海水中的潜艇A继续监控潜艇B,突然接到潜艇B反射回来的声波频率是变低的,且测出潜艇B的速度是20m/s,方向始终在潜艇A、B的连线上,经一分钟后潜艇B与潜艇A的距离s2为_________.
(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?为什么?

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