人和其他生物不仅能够对次声波产生某些反应,而且他(或它)们的某些器官也会发出微弱的次声波。因此,可以利用测定这些次声波的特性来了解人体或其他生物相应器官的活动情况。利用超声波的巨大能量还可以把人体内的结石击碎.清理金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事.如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波,清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢,能够很快清洗干净.用超声波探测金属、陶瓷混凝土制品,甚至水库大坝,检查内部是否有气泡、空洞和裂纹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.【目的和要求】了解声音在遇到障碍物时的反射现象。【仪器和器材】玻璃圆筒(直径约8厘米,高约40厘米),平面镜,三合板,金属板,海绵,表。【实验方法】1.在玻璃圆筒底部垫上一块海绵,海绵上放一块表,耳朵靠近玻璃圆筒正上方数厘米处,能清晰地听见表声。2.当耳朵离开玻璃圆筒口竖直方向后,如图1.57-1甲所示位置,则听不见表声。3.在玻璃圆筒口安放一块平面镜,如图1.57-1乙所示,改变平面镜角度直到从镜面里能看到表像时,固定平面镜的角度。耳朵仍在图1.57-1甲所示的位置,又能清晰地听见表声了。说明声音能像光一样反射。4.用三合板、金属板、海绵板代替平面镜实验,比较听见的声音的强弱。说明不同材料反射声音和吸收声音的能力不同。【注意事项】1.表的声音不能太小,所选的表要在距表约50厘米处仍能清晰地听见表声。2.为避免玻璃传声的干扰,垫表的海绵要选厚些的,以尽量吸收声音。表也不要直接与玻璃圆筒内壁接触。实验前要反复校验,当表放入圆筒后,仅在圆筒竖直上方数厘米处能听见表声,其他方向听不见表声,这样演示效果才会好。3.为了使全班学生能同时听见表的反射声音,可用话筒放在耳朵处,用扩音机放大。【目的和要求】学习粗略测定声音速度的方法,了解空气中声速的大小。【仪器和器材】梆子,秒表或手表,卷尺。【实验方法】在高墙前或山谷中唱歌或叫喊时,往往可以听到回声,而且在早晨时回声最大,因此本实验最好在早晨进行。首先选择好合适的实验场所,例如一堵高墙,高墙的前面平坦空旷。实验者站在离高墙的距离为R处,按照均匀的时间间隔T敲打梆子。当听到反射回来的第一次梆子声与打出来的第二次梆子声完全重叠时,则表示每次梆子发出的声音传到高墙并被高墙反射回来到达实验者处的时间刚好等于敲梆子的时间间隔T。因此声音传播的速度v为v=2R/T1.站在离高墙100米或更远的距离,以一定的时间间隔敲打梆子。2.注意控制敲梆子的节拍,使从高墙处反射回来的梆子声与敲出来的声音相重叠。3.站在旁边的学生由一人报出敲击的次数,其他学生同时用秒表或手表计时。测出敲击20次至50次的时间间隔t,并由所得的结果计算出敲梆子的时间间隔T(秒)。4.用卷尺测出敲击地点到高墙的距离R(米)。5.将所得的数据代入公式v=2R/T求出声速v米。同时要记下测量时空气的温度,因为空气中声音传播的速度与温度有关。【注意事项】1.实验者离墙的距离以能清晰地听到回声为宜。2.若每隔一次听到敲击声与回声重合,则声速公式v=2R/T。【目的和要求】认识声音的共振现象──共鸣的产生条件。【仪器和器材】共振音叉(440赫兹音叉一对,其中一个音叉的叉股上另附金属卡子,用来改变频率),共鸣箱,音叉槌,吊在线上的轻质小球。【实验方法】1.取下套在叉股上的金属卡子,把两音叉分别插在共鸣箱上,使两共鸣箱的开口相对,彼此相距约50-75毫米,如图1.56-1所示。敲击其中一个音叉,几秒钟后,用手握住音叉的叉股,使它不再振动发声。这时可以听到另一个音叉在发声。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。2.在第一个音叉的叉股上套上金属卡子,改变这个音叉的振动频率,重做上述实验,另一个音叉就不会振动发声。说明产生共振的条件是两个音叉的固有频率相同。【注意事项】1.音叉插在共鸣箱上插得越紧密,则共振现象越显著。因此,实验时要防止音叉与共鸣箱结合处松动。2.实验前要反复校验两音叉的距离。距离过远,则音响太弱。距离过近,则显示的共鸣现象给学生留下的印象不深。【参考资料】1.把音叉从共鸣箱上取下来,敲击音叉,声音很小。插入共鸣箱上,敲击音叉,声音就增大。这是由于箱内空气的共鸣增大了音叉所发出的声音强度。2.用气柱共鸣器演示空气柱的共鸣现象。如图1.56-2所示,一根直径约3厘米,长100厘米的玻璃管竖直地夹持在支架上,下端用橡皮管与蓄水器连接,组成一个连通器,在玻璃管里盛水。提高蓄水器,使玻璃管里的水面接近管口。降低蓄水器,可增加玻璃管里空气柱的长度。将振动着的音叉放在玻璃管口的正上方。慢慢降低蓄水器,当水面降到某一位置时(波长的1/4),就听到很响亮的声音(气柱的第一个共鸣点);继续降低蓄水器,当水面降到另一位置时(波长1/4的3倍),又会听到一次响亮的声音(比上次弱些)(气柱的第二个共鸣点)。3.实验方法1中如果没有叉股上的金属卡子,可在叉股上套一段橡皮管或贴上纸片、胶布,同样能改变音叉的固有频率。4.用赫姆霍兹共鸣器演示:赫姆霍兹共鸣器是用黄铜铸成的,内部是一个空腔,两端有粗细两个孔。粗孔是用来接收传来的声波,细孔供监听用。手握共鸣器,将小孔贴近耳边,如图1.56-3所示。如果声音中有接近共鸣器固有频率的声音,共鸣器将共鸣。【目的和要求】了解音调高低与声源振动频率的关系和响度大小与声源振幅的关系。【仪器和器材】发音齿轮(齿数为40、50、60、80),转台,硬纸片,音叉(附共鸣箱),音叉槌,吊在支架上的轻质小球。【实验方法】1.音调与频率的关系把发音齿轮固定在转台上,摇动转台,使齿轮匀速转动。再拿一块硬纸片接触其中一个齿轮的锯齿,如图1.55-1所示。纸片就振动起来,发出声音。改变转台的转速,可以听到纸片发出的声音音调也随着改变。转速越大,音调越高。保持齿轮的转速不变,用硬纸片接触不同的齿轮,纸片就发出不同音调的声音。齿轮的齿数越多,硬纸片和它接触时发出声音的音调就越高。实验表明:声音的音调是由声源振动的频率决定的。频率越大,音调越高;频率越小,音调越低。2.响度与振幅的关系将音叉插在共鸣箱上,将吊在支架上的轻质小球贴近音叉的一叉股。用音叉槌轻敲一下音叉,小球被推开的幅度不大,音叉发出的声音响度小;重敲一下音叉,小球被推开的幅度增大,音叉发出的声音响度增大。表明声源振动的振幅越大,响度越大;振幅越小,响度越小。【注意事项】发音齿轮轴上的螺帽必须拧紧,以防齿轮打滑,影响实验效果或被甩出伤人、损坏齿轮。【参考资料】