知识背景
贝多芬三十多岁开始失聪,晚年几乎完全听不见,却写出了《第九交响曲》。他有一个流传很广的办法:把一根木棒的一端咬在牙齿间,另一端顶在钢琴上,靠骨传导感受琴声的振动。这说明声音进入我们的感觉系统,并不只有「空气—外耳道」这一条路。
日常生活里还有几件事同样和耳朵有关:飞机起飞或地铁进隧道时耳朵发闷,咽一口口水就舒服了;放鞭炮或听到雷声时,老人会提醒你张开嘴或捂住耳朵;转了十几圈再停下,明明站着不动,却觉得房子在转。这三件事分别牵涉耳的三个不同部位。
更有意思的是:闭上眼睛,你依然能判断有人在你左边还是右边说话,但如果堵住一只耳朵,判断立刻变得困难。原因是声音到达两耳的时间、强弱和步调都有细微差别,大脑正是靠这点差别定位声源的,这叫双耳效应,也是立体声录音的原理。
这一节要弄清:耳由哪些结构组成?听觉是怎样一步步形成的?耳除了听声音,还管什么?
知识讲解
耳的结构
耳分为外耳、中耳、内耳三部分。外耳包括耳廓和外耳道;中耳包括鼓膜、鼓室、听小骨和咽鼓管;内耳包括耳蜗、前庭和半规管。
| 部位 | 主要结构 | 功能 |
|---|---|---|
| 外耳 | 耳廓 | 收集声波 |
| 外耳 | 外耳道 | 把声波导向鼓膜 |
| 中耳 | 鼓膜 | 接受声波,产生振动 |
| 中耳 | 听小骨 | 把振动放大并传到内耳 |
| 中耳 | 咽鼓管 | 连通鼻咽部,使鼓膜内外气压平衡 |
| 内耳 | 耳蜗 | 内有听觉感受器,接受刺激产生信号 |
| 内耳 | 前庭、半规管 | 感受头部位置变动,与平衡有关 |
听觉的形成
听觉形成的完整路径是:
耳蜗内有听觉感受器,而听觉最终在大脑皮层的听觉中枢形成。
这条路径上任何一处受损,听觉都会受影响,但性质不同:外耳、中耳(如鼓膜、听小骨)损伤造成的耳聋叫传导性耳聋,声音传不进去,常可用助听器或手术改善;耳蜗、听神经或听觉中枢损伤造成的叫神经性耳聋,信号无法产生或无法上传,一般很难治愈。
耳的另一功能:感受头部位置变动
前庭和半规管里有感受头部位置变动的感受器。乘车、坐船时颠簸摇晃过强,这些感受器受到过度刺激,就会出现头晕、恶心、呕吐,也就是晕车、晕船(航空病、晕动症)。有的人前庭功能特别敏感,更容易晕车;坐在颠簸小的位置、目视远方、不要空腹或过饱,都能减轻症状。
双耳效应与噪声的危害
声音到达两只耳朵的时间、响度和步调略有差别,大脑据此判断声源方位,这就是双耳效应。用两个话筒分别录音、两个声道分别播放,人就能听出乐器在舞台上的位置,这便是立体声。
声音的强弱用分贝()表示。 是人刚能听到的声音;为保护听力,声音不应超过 ;为保证工作学习,不应超过 ;为保证休息和睡眠,不应超过 。长期在强噪声中或长时间戴耳机大音量听音乐,会损伤耳蜗内的感受器,造成不可恢复的听力下降。
实验与探究
设计实验,说明用两只耳朵听比用一只耳朵更容易判断声源的方向。
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步骤:
- 受测者坐在教室中央,蒙上眼睛(排除视觉判断),保持安静。
- 同伴在受测者前后左右不同方位轻击音叉,受测者每次指出声源方向,记录判断是否正确,共测 20 次。
- 换一种条件:受测者用手堵住一只耳朵(其余条件完全相同),重复 20 次并记录。
- 比较两种条件下判断正确的次数。
现象与结论:双耳听时正确率明显高于单耳。原因是声源偏向一侧时,声音到达近侧耳时间较早、响度较大,大脑据此定位;堵住一只耳后这种差别消失,只能靠转头去试。本实验中蒙眼与「其余条件相同」是关键的控制变量措施:若不蒙眼,受测者会用眼睛判断;若两次敲击的力度不同,响度变化会干扰结论。
经典例题
有三位患者:甲的鼓膜因外伤破裂;乙的听小骨发生粘连;丙的听神经因药物受损。请回答:(1)三人分别属于哪一类耳聋?(2)谁使用助听器效果较好?(3)若某人耳蜗完好但大脑听觉中枢受损,他能形成听觉吗?
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第一步:回忆听觉形成的路径,判断受损部位属于「传导环节」还是「感受与神经环节」。鼓膜、听小骨属中耳,负责传导振动;耳蜗、听神经、听觉中枢负责产生信号并上传。
第二步:分类。甲(鼓膜破裂)和乙(听小骨粘连)都在传导环节,属传导性耳聋;丙(听神经受损)属神经性耳聋。
第三步:判断助听器的效果。助听器的作用是把声音放大后送入耳内,只有当内耳与听神经功能正常时才有效,所以甲、乙效果较好,丙效果差。
第四步:分析最后一问。听觉的形成部位是大脑皮层的听觉中枢,中枢受损则即使耳蜗正常、信号能产生,也无法形成听觉。
答:(1)甲、乙为传导性耳聋,丙为神经性耳聋;(2)甲和乙;(3)不能。这类题的解法是把题目给的结构逐个「放」到听觉路径上,看断点在哪一段。
难点与易错点
- 认为听觉在耳蜗形成:耳蜗只有听觉感受器,听觉在大脑皮层听觉中枢形成。
- 把鼓膜当成感受器:鼓膜只负责把声波变成振动,感受刺激的是耳蜗内的感受器。
- 弄错咽鼓管的作用:它连通中耳与鼻咽部,作用是保持鼓膜内外气压平衡,不是传导声音。
- 认为晕车与耳蜗有关:与前庭和半规管有关,它们感受头部位置变动,与听觉无关。
- 认为所有耳聋都能靠助听器解决:助听器只对传导性耳聋有明显效果,神经性耳聋难以治愈。
- 听觉路径写漏环节:外耳道、鼓膜、听小骨、耳蜗、听神经、听觉中枢六个环节缺一不可。
生活中的应用
- 飞机起降、地铁进隧道时耳朵发闷:外界气压突变,鼓膜内外压差变大。咽口水、打哈欠、嚼口香糖能打开咽鼓管,使气压平衡,闷感随即消失。
- 放鞭炮时张开嘴或捂住耳朵:张嘴让咽鼓管通气以平衡气压,捂耳则减弱进入外耳道的声波,两种做法都是保护鼓膜,防止它被强声压破。
- 游泳后不要用尖锐物挖耳:容易划伤外耳道或戳破鼓膜;感冒后用力擤鼻,病菌可能经咽鼓管进入中耳引起中耳炎,应一侧一侧轻轻擤。
- 杭州地铁里的「音量提醒」:车厢环境噪声较高,人会不自觉把耳机音量开大,长期如此会损伤耳蜗感受器,建议音量不超过最大档的六成、连续听不超过一小时。
生活应用题 1 · 双耳效应中的时间差
小科的两耳相距约 。一个声源位于他的正右方,声音沿直线传来,空气中声速取 。(1)声音到达两耳的时间差是多少?(2)若他堵住左耳,判断声源方向的能力会怎样变化,为什么?
分步解:
- 分析路程差:声源在正右方时,声音到达左耳比到达右耳多走的距离约等于两耳间距,即 。
- 求时间差,依据 :,即 0.5 毫秒。
- 分析第(2)问:堵住左耳后,大脑收不到左耳的信号,时间差与响度差都无法比较,只能靠转动头部反复试探,判断能力明显下降。
- 答:时间差为 ;堵住一耳后定位能力显著变差。人脑能分辨如此短的时间差,这正是立体声耳机能让人「听出方位」的原因。
生活应用题 2 · 耳机与听力的调查
某校对 1200 名学生做听力普查,发现听力轻度下降者 96 人。其中每天戴耳机超过 2 小时的有 750 人,其中 78 人听力下降;其余 450 人中有 18 人听力下降。(1)全校听力下降的比例是多少?(2)分别求两组的比例并比较。(3)这个调查能否直接说明「戴耳机一定导致耳聋」?
分步解:
- 求全校比例:。
- 求长时间戴耳机组的比例:。
- 求另一组的比例:。
- 比较并作答:全校为 ,长时间戴耳机组 ,明显高于另一组的 ,说明长时间戴耳机与听力下降之间存在相关。但调查属于观察性研究,两组在噪声环境、遗传、疾病等方面还有别的差异,因此不能直接断定戴耳机必然导致耳聋,只能提示要控制音量与时长。
考点
- 填空题·高频:耳的结构名称与功能对应(鼓膜、听小骨、咽鼓管、耳蜗、半规管)
- 简答题·高频:听觉形成的完整路径,并判断某处受损的后果
- 选择题·高频:听觉的形成部位是大脑皮层,不是耳蜗
- 简答题·高频:飞机起降耳朵发闷与咽口水的原理;放鞭炮张嘴的原理
- 选择题:传导性耳聋与神经性耳聋的区别及助听器的适用范围
- 实验题:双耳效应的探究(蒙眼、控制敲击力度);计算两耳时间差
- 材料题:分贝的含义与保护听力的措施
中考真题
下列关于耳和听觉的说法,正确的是( )A. 听觉在耳蜗内形成 B. 咽鼓管的作用是传导声波 C. 半规管能感受头部位置的变动 D. 鼓膜破裂后一定造成神经性耳聋
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逐项分析:
- A 错:耳蜗内只有听觉感受器,听觉在大脑皮层听觉中枢形成。
- B 错:咽鼓管连通中耳与鼻咽部,作用是使鼓膜内外气压平衡。
- C 对:半规管与前庭都能感受头部位置变动,与身体平衡有关。
- D 错:鼓膜属中耳传导结构,其损伤造成的是传导性耳聋。
答案:C。
小科感冒后用力擤鼻,几天后出现耳痛和听力下降,医生诊断为中耳炎。请回答:(1)病菌最可能沿哪一结构进入中耳?(2)中耳炎为什么会引起听力下降?(3)应如何正确擤鼻?
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第一步:确定通道。中耳的鼓室通过咽鼓管与鼻咽部相通,用力擤鼻时鼻咽部压力升高,病菌被压入咽鼓管进入中耳。
第二步:解释听力下降。中耳发炎后鼓室内积液、鼓膜与听小骨的振动受到限制,振动的传导受阻,进入耳蜗的信号减弱,因而听力下降,属传导性耳聋。
第三步:给出正确做法。用手指按住一侧鼻孔、轻轻擤另一侧,两侧交替,避免同时捏紧双鼻孔用力。
答:(1)咽鼓管;(2)积液使鼓膜和听小骨的振动传导受阻;(3)一侧一侧轻轻擤。