【人教2024版八上物理精彩课堂（素材+教案）】2.5 跨学科实践制作隔音房间模型

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第5节　跨学科实践:制作隔音房间模型
新课导入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　方式一　【项目提出式导入】
当我们在家中弹奏乐器、欣赏音乐或观看电视节目时,有可能会打扰需要休息的家人和邻居。你有什么办法解决这个问题 有同学设计了一个方案,打算将家中一个房间改造成隔音房间,这样就不会彼此干扰。在方案实施前,我们可以通过制作模型来高效、经济地测试方案的可行性。请你根据以上思路,制作一个隔音房间的简易模型,并测试它的隔音性能。
方式二　【生活情境导入】
当我们在家中弹奏乐器、欣赏音乐或观看电视节目时,有可能会打扰需要休息的家人和邻居。设计师认为要解决这个问题可以这么做:一、门隔音;二、窗户隔音;三、吊灯隔音;四、管道隔音。请同学们边看视频边思考,这样做可以减弱噪声吗
你能制作一个隔音房间的简易模型,并检测其隔音性能吗 接下来开始我们今天的跨学科实践之旅吧!
电子视频　　(详见电子资源)
拓展材料　　
材料一——增加房间隔音效果的一些小妙招
1.给墙面贴上能吸音的墙纸
粗糙的墙面可以减弱噪声,因此可以选择贴纹理较深的无纺布墙纸,给光滑的墙面营造一种凹凸质感,厚重柔软的无纺布壁纸能吸收声波的能量,来达到减弱噪声的效果。
2.选用木制家具来帮助降噪
木制家具自身具备的纤维多孔性,可以起到很好的降噪效果。在噪声较多的区域摆放一款木制家具,可以帮助空间自然吸收噪声。
3.选择布艺制品来阻挡噪声
使用厚实的窗帘来隔音是一种简单有效的办法。除此之外,地毯、布艺沙发垫和抱枕等装饰对降噪也有贡献,给人们带来身体舒适的同时还减少噪声的传播,乃居家必备之良品。
4.在窗台上摆放阔叶植物
绿植除了点缀空间外,还有吸音的效果,特别是阔叶乔木和灌木,可以起到很好的吸音作用。在窗台上摆上龟背竹、绿萝、常青藤、秋海棠、菊花等,美观又吸音。
材料二——共振频率对隔音性能的影响
任何隔墙都存在固有的共振频率,当声波的频率和墙的共振频率一致时,墙体整体产生共振,该频率的隔音量将大大下降。一般,墙体越厚重,共振频率越低,当共振频率低于隔音评价最低参考频率100 Hz时,由于人耳听觉特性对低频非常敏感,对隔音量的影响大大提高。12 mm和15 mm厚两种不同面密度的纸面石膏板存在不同的共振频率。12 mm厚纸面石膏板的面密度为10 kg/m2,15 mm厚纸面石膏板的面密度约12 kg/m2。15 mm厚的纸面石膏板墙的共振频率基本低于最低参考频率100 Hz,因此共振频率对15 mm板构造的墙体构件隔音性能影响较小。但对于12 mm板,100 Hz附近的隔音性能影响较大,造成低频100 Hz、125 Hz、200 Hz处隔音量比15 mm板下降较多,主要是因为共振频率的原因。
材料三——材料的吸音、隔音、减震辨析
早期由于对噪声控制的手段缺乏了解,“吸音”“隔音”和“减震”三者之间概念的差异和使用时不可或缺的紧密关系,常常被混淆。玻璃棉、岩矿棉一类具有良好吸音性能但隔音性能很差的材料被误称为“隔音材料”;早年一些以植物纤维为原料制成的吸音板被命名为“隔音板”并用以解决建筑物的隔音问题,同时减震又常常被忽略。为了合理使用材料、提高建筑物噪声控制效果,对“吸音”“隔音”和“减震”这三者概念有进一步了解和明确的必要。
材料的吸音、隔音、减震区别在于,材料吸音着眼于声源一侧反射声能的大小,目标是反射声能要小。吸音材料对入射声能的衰减吸收,一般只有十分之几,因此,其吸音能力即吸音系数可以用小数表示;材料隔音着眼于入射声源另一侧的材料透射声能的大小,目标是透射声能要小。隔音材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3~10-4或更小,为方便表达,其隔音量用分贝的计量方法表示。而减震既独立于吸音、隔音以外,又与其密不可分,减震材料的使用,大大增加了吸音、隔音材料的作用。
这三种材料在材质上的差异是:
吸音材料对入射声能的反射很小,这意味着声能容易进入和透过这种材料。这种材料的材质应该是多孔、疏松和透气,这就是典型的多孔性吸音材料,在工艺上通常是用纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构。其结构特征是:材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的微孔,即也具有一定的透气性。当声波入射到多孔材料表面时,引起微孔中的空气振动,由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用,将相当一部分声能转化为热能,从而起吸音作用。
对于隔音材料,要减弱透射声能,阻挡声音的传播,就不能同吸音材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实的,如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔音材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙;有较大的质量。由于隔音材料密实,难于吸收和透过声能而反射性能强,所以它的吸音性能差。
减震材料的出现则是大大减少了空间声能产生震动、噪声所进行的时间,所以它以减震器和减震吊钩为代表。
实际应用中,虽然吸音和隔音有着本质上的区别,但在具体的工程应用中,它们常常结合在一起,并发挥了综合的降噪效果。从理论上讲,加大室内的吸音量,相当于提高了分隔墙的隔音量。
　　材料一　增加房间隔音效果的一些小妙招
　　材料二　共振频率对隔音性能的影响
　　材料三　材料的吸音、隔音、减震辨析
第5节　跨学科实践:制作隔音房间模型
教 材 解 读 　本节课的实践活动——制作隔音房间模型是非常好的跨学科实践,有利于学生对噪声危害和控制的理解。可以以此为主题线索,构建课程结构。首先创设需要制作隔音房间模型的情境,其次,由学生提出制作模型前所需要知道的知识,如“什么是噪声 ”“噪声有什么危害 ”“噪声从产生到引起听觉经历了几个阶段 ”等。这些问题可以通过阅读课本得到答案,并明确,我们弹奏乐器、欣赏音乐或观看电视节目时产生的声音,从环保角度讲,对于邻居可能是噪声,且噪声的大小分不同的等级,不同等级的噪声对人的危害不同。为了减少噪声的危害,我们可以从噪声产生到引起听觉的三个阶段控制噪声。在产生阶段,我们可以不在邻居和家人休息的时候弹奏乐器、欣赏音乐或观看电视节目。在噪声传播过程中,我们可以制作隔音房间来控制噪声。在人耳处,可以建议家人和邻居戴耳塞来控制噪声。引导学生综合考虑,如果可以,在别人休息的时候,不要弹奏乐器、欣赏音乐或观看电视节目。如果确实不能错开时间,可以调小音量;如果调小音量也不可以或者不可行,则需要制作隔音房间。 　随后可以引导学生进行任务分析并动手实践,制作隔音房间模型,并进行展示交流。这样在实践活动中,用真实的任务驱动学生自主学习和解决问题。
学习 目标 物理观念 　1.能从环保、人文等多角度正确认识噪声的危害。 　2.能够合理选择和摆放材料来减弱噪声。
科学思维 　通过阅读了解吸音材料、隔音材料的异同,经科学推理,对不同的材料进行优选和组合,并通过科学论证确定制作方案。
科学探究 　通过制作隔音房间模型,经历解决问题的过程,并通过组间交流,进行评估和反思。
科学态度与责任 　通过学习增强环保的意识;在合作过程中培养团队意识。
重难点 处理 重点 　培养学生保护环境的意识,通过制作隔音房间模型,学会查阅资料、优选和组合材料。
难点 　优选和组合隔音材料来制作隔音房间模型。
教学设计　　(对应ppt见电子资源)
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 当我们在家中弹奏乐器、欣赏音乐或观看电视节目时,有可能会打扰需要休息的家人和邻居。你有什么办法解决这个问题 有同学提到改造隔音房间这类解决方案,我们可以通过制作模型来高效、经济地测试方案的可行性。让我们一起制作一个隔音房间的简易模型,并测试它的隔音性能吧。 思考并寻找解决方案 结合生活实际,创设需要进行噪声防治的教学情境。
【项目分析】 一、在制作模型之前,我们需要考虑下面的问题: 1.生活中哪些常见的物品能够充当“房间” 介绍隔音材料和吸音材料的不同: 隔音是指通过某种物品把声音或噪声隔绝、隔断、分离等,因此就需要隔音材料。材料一侧的入射声能与另一侧的透射声能相关的分贝数就是该材料的隔音量,通常以符号R(dB)表示。 隔音材料或构件,会因使用场合不同、测试方法不同而得出的隔音效果不同。对于隔音材料,要减弱透射声能,阻挡声音的传播,就不能同吸音材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实的,如钢板、铅板、砖墙等一类材料。由于这类隔音材料密实,难于吸收和透过声能而反射性能强,所以它的吸音性能差。隔音材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3~10-4或更小,为方便表达,其隔音量用分贝的计量方法表示。 吸音材料内部有很多小孔,声波进去后,会发生反射,这样经过声波的叠加后,声音就会变小,所以采用吸音材料是为了防止回音,一般用在摄影棚、电影院等易有回音的地方。而隔音材料是把声音阻止在外面,一般用在卧室等隐私性较高的地方。 实际应用中,虽然吸音和隔音有着本质上的区别,但在具体的工程应用中,它们常常结合在一起,并发挥了综合的降噪效果。从理论上讲,加大室内的吸音量,相当于提高了分隔墙的隔音量。 2.为制作隔音房间模型,所选择的隔音材料要满足哪些要求 可以选用哪些材料 3.声音是如何传播到房间外的 阻隔声音的材料应放在房间的哪些位置以及如何放置 4.怎样测试模型房间的隔音性能 二、组织学生进行实践活动——制作隔音房间模型。并设计实验比较哪个小组的隔音房间模型隔音效果最好。 课堂小结(略) 课堂练习(略) 布置作业(略) 1.思考并作答:鞋盒、包装盒。 2.了解材料的区别和联系,并思考可用来制作隔音房间的材料。 应选择木板、石膏板、铁板、隔音毡、纤维板等作为隔音板,然后覆盖一层毛毡、棉花、木板等材料,组合成双层的隔音材料。 3.声音通过天花板、墙壁、地板传播到其他房间,所以应该在鞋盒的四周、底部和盖子上都铺设组合好的双层隔音材料。 将完全相同的两个正在发声的闹钟分别放入隔音房间模型和未做处理的鞋盒(包装盒)中。 4.在相同的室外进行测试,测试过程中,需要同学逐渐远离隔音房间模型和鞋盒(包装盒),直至听不到闹钟的声音,记录此位置到模型或鞋盒的距离,并比较。 培养解决实际问题的能力。 通过对比进行方案优选。 培养学生的合作精神和实践能力。 结合材料学,将物理走向社会,学有所用。
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