【名师备课】人教版八上物理2.3《声的利用》教学设计

《声的利用》教学设计
江苏丰县初级中学　刘庆贺
一、教学目标
（一）知识与技能
了解现代技术中与声有关的知识的应用。
（二）过程与方法
通过观察、参观或观看有关的文字、图片、音像资料等，获得社会生活中声的利用方面的知识。
（三）情感态度和价值观
通过学习，了解声在现代技术中的应用，进一步增加对科学的热爱。
二、教学重难点
本节教学内容由“声与信息”和“声与能量”两部分内容组成，本节知识是学生通过对生活、生产中声现象的学习，了解了声音的产生和传播、声音的特性之后，探究学习声的利用。声现象在实际生活中丰富多彩，应用非常广泛。在生活中声的利用的例子很多，学生对于一些常见的声的利用的现象已经很熟悉，只不过不知道它们分别是利用的声的哪些作用。所以本节课主要是让学生分辨出哪些生活现象是属于声传递信息的例子，哪些现象是声传递能量的例子。并且通过本节学习使学生了解更多生活中声的利用的现象。
重点：了解现代技术中与声有关的知识的应用。
难点：声的应用中涉及的物理道理。
三、教学策略
教师在讲解中可以对声在社会生活中应用的情况进行分类，可以按照课本分为“声与信息”和“声与能量”两类，也可按照声音在医疗、工业、军事、日常生活等方面的利用分类，然后根据分类进行总结性的讲解，在讲解中应对学生遗漏的例子进行补充。本节的设计通过声音、视频、图片、投影、实验和设置有启发性的问题等手段来启发学生的思维，培养学习物理的兴趣。教学中应鼓励学生自己从生活中感知或查阅资料了解利用声的实例，另一方面，应发挥学生的想象力，鼓励他们设计一些利用声音的小发明。
四、教学资源准备
多媒体课件、盆或碗、气球、扎有橡皮膜的塑料瓶、蜡烛、火柴等。
五、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课（5分钟）
多媒体展示几种声音在生活中的应用实例：铁路工人用铁锤敲击钢轨会从异常的声音中发现松动的螺栓，医生通过听诊器诊断疾病，远处轰隆隆的雷声预示着一场可能的大雨，海豚利用声波识别食物、敌人和它们周围的环境……
自然界中的声现象非常多，声音在生活和生产中有很多的应用，你能列举一些例子吗？
?
学生欣赏并交流讨论。
从熟悉的实例入手，引出物理问题，体现从生活到物理的课程理念。激起学习的兴趣。
新课教学（30分钟）
一、声与信息
学生阅读课本并思考：日常生活中，哪些事例说明了人们可以利用声来传递信息？对这些例子，可以分类吗？按怎样的依据来分好？
1．从异常声音中获取信息
轰隆隆的雷声──预示下雨
听诊器听心跳声──诊断心脏的情况
听敲铁轨的声音──判断螺栓松动
汽车修理师听汽车发动机的声音──判断故障
小结：声音能够传递信息。
2．次声波传递信息
阅读课本并思考问题：
次声波为什么能传递信息呢？次声波一般在什么情况下产生？
补充材料：由火山爆发、龙卷风、雷暴、台风等许多灾害性事件发生前都会产生出次声波，人们就可以利用这种前兆来预报灾害事件的发生。在军事上，可用利用核试验、火箭运行等产生的次声波获得相关的数据。次声波会干扰人的神经系统正常功能，危害人体健康。一定强度的次声波，能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。有人认为，晕车、晕船就是车、船在运行时产生的次声波引起的。在大风天气，高层建筑里的人往往感到头晕、恶心，这也是因为大风使高楼摇晃产生次声波的缘故。
（1）通过研究自然现象所产生的次声波的特性和产生的原理，更深入地研究和认识这些自然现象的特征与规律。例如，利用极光所产生的次声波，可以研究极光活动的规律。
（2）利用所接收到的被测声源产生的次声波，可以探测声源的位置、大小和研究其他特性。例如，通过接收核爆炸、火箭发射或者台风产生的次声波，来探测出这些次声源的有关参量。
（3）预测自然灾害性事件。许多灾害性的自然现象，如火山爆发、龙卷风、雷暴、台风等，在发生之前可能会辐射出次声波，人们就有可能利用这些前兆现象来预测和预报这些灾害性自然事件的发生。
（4）次声波在大气层中传播时，很容易受到大气介质的影响，它与大气层中的风和温度分布等因素有着密切的联系。因此，可以通过测定自然或人工产生的次声波在大气中的传播特性，探测出某些大规模气象的性质和规律。这种方法的优点在于可以对大范围大气进行连续不断的探测和监视。
（5）通过测定次声波与大气中其他波动的相互作用的结果，探测这些活动特性。例如，在电离层中次声波的作用使电波传播受到行进性干扰，可以通过测定次声波的特性，进一步揭示电离层扰动的规律。
（6）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。
资料介绍：2005年海啸死亡人数和其强大的破坏力：印度洋海啸发生在2004年12月26日，这次地震发生的范围主要位于印度洋板块与亚欧板块的交界处。这场突如其来的灾难给印尼、斯里兰卡、泰国、印度、马尔代夫等国造成巨大的人员伤亡和财产损失。印度洋大地震和海啸在印度夺去约10000人性命，斯里兰卡40000余人遇难，而印尼的死伤人数为23万人之多。这可能是近200多年来死伤最惨重的海啸灾难。
可是，大多数海洋生物可以存活，水母就是其中之一。由于次声波的传播速度要比风暴和波浪快得多，所以，水母才能提前收到风暴的“预告”，迅速采取躲避措施。
水母耳风暴预测仪相当精确地模拟了水母感受次声波的器官，使人们能够提前知道将到来的风暴，并做好相应的准备。现广泛运用于航海事业。把这种仪器安装在舰船的前甲板上，当接收到风暴的次声波时，可令旋转360°的喇叭自行停止旋转，它所指的方向，就是风暴前进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴做出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。
3．超声波传递信息
阅读课本并思考问题：
（1）蝙蝠是怎么确认目标的？它采用的方法叫做什么？
（2）受蝙蝠的启发，科学家发明了什么？主要应用在什么方面？
归纳总结：（1）回声定位：根据回声到来的方位和时间，确定目标的位置和距离。
（2）蝙蝠靠超声波探测飞行中的障碍物和发现昆虫，人们利用这个现象研制了声呐。
讨论：根据声呐探测海底深度需测哪些量？
a．声音在海水中的传播速度v。
b．声音在海水中的往返时间t。
c．计算公式：。
（3）应用：利用声呐探测海洋深度、利用声呐探测鱼群、探测敌方潜艇等。
思考问题：“B超”是利用什么获得人体内部疾病信息的？
医生用B型超声波诊断仪向病人体内发射超声波，然后接收体内脏器的反射波，反射波携带的信息经过处理后显示在屏幕上，可以准确地获得人体内部疾病的信息。
医生→超声波病人→反射波信息显示屏
交流讨论：超声波在生活中的其他应用。
?
?
学生思考、讨论并回答
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
学生阅读、感悟。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
学生聆听、感悟。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
学生思考回答。
?
?
?
培养学生的表达能力、归纳分析问题的能力。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
了解次声波的产生、传播特点及利用。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
通过人类向动物的学习，渗透人和动物和谐相处的态度情感。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
了解声呐测海底深度的道理。
?
?
?
?
?
二、声与能量
回忆思考：把一块石头扔进水里，可以看到一圈一圈的水波向四周散去，水面上的树叶也随之起伏。这说明石头的能量能不能通过水波传给了树叶？
结论：水波是一种波动，水波能传递能量。
声波也是一种波动，那么，声波能传递能量吗？你能用实验证明吗？
实验探究：
方案1：去掉可乐瓶的瓶底，给开口处蒙上橡皮膜并扎紧，对着火焰敲橡皮膜，膜的振动引起空气的振动，从而使蜡烛熄灭。
方案2：在扬声器前放一点燃的蜡烛，使扬声器音量大一些，可以看见摇曳的火焰。
方案3：对着塑料薄膜敲鼓，在塑料膜后面用手电光源照着，使光源能反射到墙面上，当鼓面振动使塑料膜振动时，研究墙上的光源位置变化，如图1所示。
图1
学生交流讨论：从实验中看到了什么现象？这说明了什么问题？
总结：声波具有能量，能通过介质传递能量。一般来说，超声波产生的振动比可闻声更加强烈，常被用来清洗物体。
学生阅读课本并讨论交流：利用超声波传递能量的事例有哪些？
（1）在医疗上，利用超声波的巨大能量还可以把人体内的结石击碎。
（2）在工业上，常用超声波来清洗精密零件，原理是利用超声波在清洗液中产生震荡波，使清洗液产生瞬间的小气泡，从而冲洗零件的每个角落。
（3）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。
?
?
?
学生思考。
?
?
?
?
?
?
学生分组实验，描述实验现象。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
学生思考讨论，并回答
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
与水波进行类比，有利于学生掌握水波能传递能量知识。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
增强对超声波在实际中应用的认识。
课堂小结（5分钟）
通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。
梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。
培养学生总结归纳的能力。同时也可以帮助学生记忆。
?
?
《声的利用》同步试题
江苏省丰县初级中学　徐钦连
一、选择题
1．根据图1所示信息，判断下列说法正确的是（　　）
A．蝙蝠可以发出频率为400Hz的声音
B．人能听到蝙蝠发出的所有频率的声音
C．人听觉频率范围比人发声频率范围要大
D．15Hz的声音只要振幅足够大，人耳是能听到的
答案：C
解析：从图中看出，人发声的频率范围是85～11000Hz，听觉的频率范围是20～20000Hz。蝙蝠发声的频率范围是10000～120000Hz，听觉的频率范围是1000～120000Hz。据此判断C正确。
2．图2中，主要描述声音能够传递能量的是（　　）
答案：B
解析：探测海深是科学家为了获得海底深度的信息，回声定位是蝙蝠获得昆虫具体方位的信息，超声波探查是医生为了获得胎儿健康情况的信息。敲瓶底时橡皮膜振动发声，通过空气向前传播，引起火焰摇动，这说明声音能够传递能量。
3．医生用听诊器给病人检查身体，这是因为听诊器能（　　）
A．改变声音
B．减少声音分散
C．加强振动
D．以上解释都不对
答案：B
解析：声音是从发声体向四面八方传播的，越到远处越分散。所以距离发声体越远，听到的声音越小。用听诊器可以使声音沿着橡皮管传播，减少声音分散，使声音传播得更远些。
4．超声波是人耳听不见的声音，但它有着广泛的应用。在下列设备中，利用超声波工作的是（　　）
A．验钞机　　B．微波炉　　C．电视遥控器　　D．潜艇上的声呐系统
答案：D
解析：验钞机是利用紫外线工作的，微波炉是利用微波工作，电视遥控器利用红外线工作，潜艇上的声呐系统利用超声波工作，因为超声波在水中传播距离远。
5．生活在海边的渔民经常看见这样的情景：风和日丽，平静的海面上出现一把一把小小的“降落伞”──水母，它们在近海处悠闲自得地升降、漂游。忽然水母像受到什么命令似的，纷纷离开海岸，游向大海。不一会儿，狂风呼啸，波涛汹涌，风暴来临了。就划线部分，以下解释合理的是（　　）
A．水母接收到了次声波??????????????????
B．水母接收到了超声波
C．水母感受到了温度的突然变化??????????
D．水母感受到了地磁场的变化
答案：A
解析：地震、台风、海啸等，都伴有次声波产生。次声波人耳听不到，但有些动物能听到。
6．你观察过下列现象吗？安静的傍晚，狗竖起耳朵在警觉地谛听。这是由于（　　）
A．狗听到很远处人们手机的对话
B．狗惊呆了
C．狗听到人耳所不能觉察的某些高频率的声音???
D．狗听到无线电波
答案：C
解析：狗的听觉范围比人类广，它能听到人耳听不到的超声波，超声波的频率比人听到的声音的频率高。
7．如图3所示，用高压放电的电火花产生一个冲击波，再用椭球形凹面镜使声波反射后集中到胆结石上，就能使胆结石粉碎。这一现象主要说明（　　）
A．声音是一种波? ??
B．只有用凹面镜才能反射声波
C．声波具有能量???
D．只有把声波集中起来，它才具有能量
答案：C
解析：声波能引起其他物体振动，表明声波把发声体的能量传递给了其他物体。声波能使胆结石粉碎，表明声波具有能量。凹面镜能把声波集中起来，具有的能量更大。
8．下列事实不能明显说明声音具有能量的是（　　）
A．振动的喇叭可以“吹”灭蜡烛火焰?
B．汽车从马路上开过，马路旁居民窗户嗡嗡作响
C．美妙的音乐能陶冶人的心灵??????
D．利用超声波来击碎体内结石
答案：C
解析：振动的喇叭可以“吹”灭蜡烛火焰、汽车从马路上开过，马路旁居民窗户嗡嗡作响、利用超声波来击碎体内结石，这些都说明声音具有能量。美妙的音乐能陶冶人的心灵，给人美的享受，这是声音给人的精神带来的效果，不能说明声音具有能量。
9．下列哪那句话不正确（　　）
A．火箭发射、飞机飞行、火车及汽车的奔驰能形成次声波
B．火山爆发、陨石坠落、地震、海啸、台风、雷电能形成次声波
C．次声波的频率低对人体有伤害作用
D．次声波可以传得很远，强烈的次声波能绕地球2～3圈，但不容易绕过障碍物。
答案：D
解析：火箭发射、飞机飞行、火车及汽车的奔驰、火山爆发、陨石坠落、地震、海啸、台风、雷电等伴有次声波产生，次声波的频率低对人体有伤害作用，次声波可以传得很远，容易绕过障碍物，强烈的次声波能绕地球2～3圈。
二、填空题
10．爆炸声会使附近的门窗发出响声，强烈的爆炸声甚至可以将窗玻璃震碎，这说明声音能传递________，利用回声测量海水深度是利用声音来传递___________。
答案：能量　　信息
解析：声音可以传递信息，如：隆隆的雷声预示着一场可能的大雨，“声呐”的利用、医用“B超”等，利用回声测量海水深度是利用声音来传递信息；声音能够传递能量，如：利用声波来清洗钟表等精细的机械，“超声波碎石”等。爆炸声将窗玻璃震碎，这说明声音能传递能量。
11．①人们挑选瓷器时，总要敲击几下，以判断瓷器是否有裂纹；②人们利用声呐探知海的深度；③中医通过“闻”来诊病；④外科医生用超声波除去人体内的结石。以上事例中，能表明声可以传递信息的是______________，能表明声可以传递能量的是_____________。
答案：①②③　　④
解析：①人们挑选瓷器时，总要敲击几下，以判断瓷器是否有裂纹，即通过声音我们判断是不是破裂，即是声音传递了信息；②人们利用声呐探知海的深度，即通过接收到的回声判断海洋的深度，故是声音传递信息；③中医通过“闻”来诊病，即通过声音判断人体是否发生病变，故是声音传递信息；④外科医生用超声波除去人体内的结石，即特指声音比较有“劲”，故是声音传递能量。
12．地震是一种常见的自然灾害，地震时产生的________（选填“超声波”“次声波”或“电磁波”）对建筑物、人的平衡器官功能的破坏性很大，使人产生恶心、晕眩、旋转感等症状，严重的会造成内脏出血破裂，危及生命。由于它的破坏性大，并且它的频率低于______Hz，人耳却无法直接听到，所以要尽量远离地震源。
答案：次声波　　20
解析：地震时会伴有次声波的产生，次声波的频率低于20Hz。
13．外科医生可以利用超声除去人体内的结石，是利用了声波能传递________，中国传统中医有“望、闻、问、切”检查病人，其中：“闻”就是________的意思，它是利用声波能传递________。
答案：能量　　听　　信息
解析：利用超声除去人体内的结石，是利用了声波能传递能量。中医通过听的方法，获取病人身体的信息，是利用声波能传递信息。
三、解答题
14．1912年“泰坦尼克号”首次出航即触冰山沉没，这起事件震惊世界，随即人们提出用声学方法遥测航道上的冰山。请你说一说声学测冰山的道理是什么。
答案：利用声音的反射作用（回声测距），如果能测出发出声音到反射声音（回声）的时间，又知道水中声速，则能计算出冰山到船的距离。
解析：根据，知道水中的声速，再测出从发出声音到接收到回声的时间，就可以计算出距离。
15．登山运动员在攀登雪山时不许高喊，只能借助手势互通信息，你知道这里面的物理学道理吗？
答案：因为声音是由物体振动产生的，人在高声喊叫的同时，也引起了周围空气的振动，振动通过空气传递给了积雪层，往往会引起积雪层的振动，声可以传递能量，高喊可能由于声传递的能量造成雪崩，带来人员伤亡和设备的损失。
解析：解决此题的关键是要知道声音是由物体的振动产生的，声音可以传播能量。
16．阅读短文并回答下列问题。
超声波及其应用
人能够听到声音的频率范围从20Hz到20000Hz。低于20Hz的声音叫次声波，高于20000Hz的声音叫超声波。
超声波具有许多奇异特性：空化效应──超声波能在水中产生气泡，气泡爆破时释放出高能量，产生强冲击力的微小水柱，它不断冲击物件的表面，使物件表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到净化物件表面的目的。传播特性──它的波长短，在均匀介质中能够定向直线传播，根据这一特性可以进行超声探伤、测厚、测距、医学诊断等。
（1）超声波的频率范围是__________________。
（2）超声波能够清洗物件是因为声波具有__________________。
（3）宇航员在月球上不能利用超声波测定两山之间的距离，是由于___________。
（4）若声音在海水中的传播速度为1500m／s，利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波，到接收回声所用时间为4s，那么该处海洋的深度为_________m。
答案：（1）高于20000Hz　　（2）能量　　（3）真空不能传声??? （4）3000
解析：文字主要介绍了超声波的信息，通过阅读，不难回答第一、二两问。要回答第三问，需要联想到超声波也是声音，只是频率比可听声高，并不是具有超过可听声的本领，它在真空中也不能传播。回答第四问，只要利用进行计算，不过要注意：因为声音是一去一回，不要忘了时间要除以2。
17．很多同学有过疑问“声音具有能量吗？它具有的能量与声音的响度和频率是不是有关呢？”某同学对其中两个问题进行探究，实验器材如图4所示：A为一个空易拉罐，它的底部中央用钉子戳个小孔，将易拉罐的顶部剪去后，用塑料薄膜包住并绷紧，用橡皮筋扎牢，B为一只点燃的蜡烛。完成表中的内容。
图4
探究内容
声音是否具有能量
声能与响度是否有关
小孔距烛焰的距离
3cm
?
做法
?
?
观察内容
?
?
为保证每次实验声音的频率相同，你的做法是??????????????? 。
答案：
探究内容
声音是否具有能量
声能与响度是否有关
小孔距烛焰的距离
3cm
3cm
做法
轻拍塑料膜
轻拍、重拍塑料膜
观察内容
烛焰是否摆动
烛焰摆动幅度是否改变
为保证每次实验声音的频率相同，要做到每拍一次或每次拍的快慢相同。
解析：在描述实验过程时，语言一定要准确，对于涉及多变量的，还需要按照控制变量的思想来进行描述。（1）拍塑料膜发出较强的声音时，可以看到烛焰在跳动；烛焰的跳动是由喇叭声引起空气的振动产生的，说明了声音可以传递能量。（2）声音的响度与声源振动的幅度有关，振动幅度越大，响度越大。轻拍塑料膜和重拍塑料膜，使塑料膜振幅不同，观察烛焰摆动幅度。（3）音调的高低与发声体振动快慢有关，物体振动越快，音调就越高，物体振动越慢，音调就越低。