师：同学们好，今天我们来学习声现象在科技中的应用。下面我们一起来欣赏视频《夜行者》，并思考蝙蝠为什么在夜间能灵巧地避开障碍物。
（播放视频）
师：我之所以能在黑暗中飞行，是因为它不是靠眼睛来辨别方向，而是靠嘴巴和耳朵。蝙蝠的喉咙能发出很强的超声波，通过嘴巴和耳朵发射出去，遇到物体时，超声波便反射回来。蝙蝠的耳朵收到回声就能辨明物体的距离和大小。这种根据回声探测物体的方式叫回声定位。
生：原来蝙蝠是根据回声定位原理来巧妙地避开障碍物的呀。
师：下面我们再来测一测我们的听觉频率范围吧。我们先来听两段音频，测测你的听觉频率范围。
（播放音频）
师：可以发现，当声音的频率太低或太高时，我们就无法听到声音了。一般情况下，正常人的耳朵听到的频率范围在20赫兹到2万赫兹之间。在物理学中，把高于2万赫兹的声波称为超声波，把频率低于20赫兹的声波称为次声波。超声波的频率非常高，它的波长特别短，容易汇聚成一束定向发射，遇到障碍物又很容易被反射回来。它最大的优势是在水中能够传播得很远，那根据它的这些特点有哪些应用呢？《泰坦尼克号》这部电影大家都看过，这是根据真实事件改编的，下面我们一起来观看一下泰坦尼克号触礁沉没的过程。
（播放视频）
船员：冰神发现冰山右转舵，快快快，右转舵，快倒退，快点倒退，快倒退，怎么还在往前？
师：泰坦尼克号的沉没过程惊心动魄，这件事引起了全世界的关注，当即有人提出利用声现象来遥测冰山距离轮船的距离。人们提出借鉴蝙蝠回声定位这一方法可以实现。我们再来回顾一下蝙蝠的回声定位过程。
师：能连续不断地发出高频率超声波，因为蝙蝠是靠气流运动引起声带的振动而发声的，蝙蝠能发出频率高于2万赫兹的超声。
师：根据回声定位原理，人们制造出了声呐。曾娜在岸上发出一束超声波，遇到障碍物被反射回来，因此我们可以利用声呐来测量海洋的深度，并探测到鱼群的方位。在第一次世界大战期间，人们将声呐加以改进，用来探测敌方潜艇的位置。
（画面切换到军情解码节目）
罗旭：欢迎各位继续收看今天的《军情解码》。批量生产、连续服役的054A型导弹护卫舰，除了火力系统不断改进之外，最近也传出了相关的消息，说054A的声纳系统也在改进，由此提升反潜能力。在反潜能力提升之后，它将更好地为航母编队提供保驾护航。
师：这些现象都利用了声音可以传递信息，利用回声定位制造出雷达来帮助汽车确定障碍物的距离。为避免汽车司机倒车时碰到障碍物，倒车雷达这项高科技产品应运而生。这项技术也是超声波在生活中的应用，现在让我们一起去了解一下倒车雷达究竟是如何利用超声波高效工作的。倒车雷达通常是由超声波传感器、控制器和显示器三部分组成。在控制器发出的电脉冲信号的作用下，超声波发射传感器可以发射出40千赫兹的超声波。这些发射出去的超声波遇到障碍物之后发生反射，超声波接收传感器就可以将反射回来的超声波转化为电信号。接收传感器再将电信号送至倒车雷达的控制器，计算出障碍物与车身的距离。这个控制器就像我们的大脑一样，不但可以计算距离，而且还有自己的距离标准。一旦计算……
师：这就是倒车雷达的工作原理。汽车的雷达能够发射并接收超声波，从而更好地分析汽车与障碍物的距离。
师：超声波在人体的不同组织界面也可以发生反射。医生根据这个判断人体的内脏是否发生病变以及胎儿是否发育正常，我们来了解一下B超的工作原理。
（画面切换到医院场景）
师：怎么这么多人？这里是B超市，他们在排队做检查。B超是什么？B超是一种非手术性诊断技术。首先来了解一下超声波，它的频率比普通声音频率高，可以成像，医学上可以利用超声成像原理诊断疾病。探头获得激励脉冲后发射超声波，然后经过一段时间延迟后，再由探头接收反射回的回声信号。回声信号要经过滤波、对数、放大等信号处理，然后由数字扫描转换器DSC电路进行数字变换，形成数字信号。在CPU控制下进一步进行图像处理，再同图表形成电路和测量电路一起合成视频信号送给显示器，形成我们所熟悉的B超图像。
师：我们可以利用超声波来探测金属内部是否有裂痕，也可以判断陶瓷、玻璃制品以及河岸堤坝是否有裂缝。以上都说明了超声波可以传递信息，超声波不仅可以传递信息，还可以传递能量。人体内的肾结石、胆结石出现的频率越来越高。利用超声波能够传递能量这一特点，可以击碎人体内的结石，并以粉末状的形式排出体外。跟它类似的还有超声波雾化器。当我们的肺部出现问题的时候，需要借助超声波将药物击碎，更好地吸入我们的肺部，达到更好的治疗效果。除了超声波雾化器，超声波加湿器、超声波清洗仪也是利用了超声波可以传递能量，下面我们通过视频再来了解一下它们吧。
（播放视频）
师：目前家庭中使用的许多加湿器属于超声波加湿器，超声波高频震荡使加湿器中的水剧烈震动，从而破碎成许多小雾滴。再用小风扇把雾滴吹入空气中，就可以增加室内空气的湿度，利用声波可以传递能量的性质。超声波常被用来洗涤物体，人们把被清洗的物体放在清洗液里。超声波穿过液体并引起激烈的震动，震动的液体把物体上的污垢敲击下来而不会……
师：我们通过视频了解到，超声波清洗金属不会对金属造成损伤，它也是利用了超声波可以传递能量这一特点。其实超声波清洗仪除了可以清洗金属，也可以清洗我们的眼镜、手表等一些首饰。随着技术的发展，我们也可以利用超声波洗衣机来清洗衣服，它不需要利用洗衣粉就可以将衣服洗得干干净净。以上都说明了超声波可以传递能量。那超声波在其他方面也有着广泛的应用。比如超声波可以将两个塑料焊接在一起。
（画面展示超声波焊接场景）
师：可以看到它们这个表面是特别光滑的，我们要把这两个器件结合到一起。很明显这表面没有什么凹槽，所以是嵌合不到一起的。那我们试下这个超声波焊接设备，可以看到这个接件纹路和这个底模的纹路是一样的，所以说它是完全按照这个接件来定制的，采用CNC切割。OK，我们将另一个部件放上去，可以看到两个光滑的接件紧密接合到了一起。
师：超声波还可以帮助我们消除炎症，缓解疼痛。下面我们一起来通过视频了解一下。
（播放视频）
师：超声波治疗仪的作用，可以通过超声震动促进炎症因子吸收、消肿、软化瘢痕等。针对局部软组织损伤引起的疼痛、过度劳损引起的无菌性炎症，能够促进炎症因子吸收，缓解疼痛，对软组织损伤引起的肿胀有消肿作用，通过超声波震动加速血液循环，加速组织间隙液体流通，减轻水肿。对于外伤形成的瘢痕组织，通过超声波震动能够软化瘢痕，减小瘢痕组织增生。超声波治疗仪只能辅助治疗，对疾病没有任何治疗作用，对于疾病的治疗还需要到医院在医生的指导下使用药物。
师：通过视频我们了解到，超声波治疗仪只能辅助治疗，并不能起到治疗的作用。超声波还可以杀菌消毒，例如给牛奶消毒，不需要用沸水加热，破坏牛奶中的营养成分。通过以上的学习，我们了解到了超声波的应用是非常广泛的。在一些自然灾害发生时，很多动物都会有异常的反应，例如地震发生时，我们来看视频。
（播放视频）
师：1976年7月28日3:40发生了震惊世界的唐山大地震，顷刻间，一个百万人口的城市化为一片瓦砾，24万人被夺去生命，16万多人严重伤残，直接财产损失达30亿元以上。天崩地裂的灾难场景令所有人惊心动魄。此次灾难给人们留下除了恐惧就是伤痛。据回忆者讲述，大地震前出现了各种自然反常的现象，一、恐怖极了的鱼。1976年7月中旬，唐山街头卖鲜鱼的突然增多，鱼主动上钩，轻松地一抓一箩筐上来。二、失去理智的飞虫、鸟类和蝙蝠栖在船窗、桅杆、灯和船弦上一动不动，任凭人去捕捉驱赶，一只也不飞起。另外一群蝴蝶王、虫蝉以及数不清的鹧鸪、麻雀和不知名的小鸟也像傻了一样立于船尾一动不动。地震前期动物的逃亡，棉花地里出现成群的老鼠，大老鼠带着小老鼠跑，小老鼠则互相咬着尾巴。
师：通过视频我们知道动物可以在灾难发生前获取信息，那它们是通过什么途径呢？对了，是次声波。我们知道频率低于二十赫兹的声波叫次声波，次声波的频率非常低，它的波长在空气中传播得很远，因为它不容易被空气和水吸收。另外，次声波具有很强的穿透能力。7000赫兹的声波被一张纸就可以挡住，而频率为7赫兹的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土，在地震以及核武器释放时产生的次声波可以摧毁建筑物。另外，次声波与人体的内脏器官引起共振，会使人体产生不适的反应，例如头晕、恶心、昏迷甚至死亡。
师：次声波的传播速度要远远大于风暴的传播速度。因此我们根据这一特点可以提前预测自然灾害。大象利用次声波交流，台风、火山爆发、地震、海啸等自然灾害发生时都伴有次声波的产生。我们根据次声波传播的速度远远大于风暴传播的速度制成了水摩尔监测仪，提前监测风暴。