八年级上册物理【教学设计】2.3《声的利用》（人教）

《声的利用》
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。
【知识与能力目标】
了解现代技术中与声有关的知识的应用。
【过程与方法目标】
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。
【情感态度价值观目标】
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。
【教学重点】
了解现代技术中与声有关的知识的应用。
【教学难点】
声的应用中涉及的物理道理。
视频资源、多媒体设备、盆或碗、气球、扎有橡皮膜的塑料瓶、蜡烛、火柴等。
一、故事导入：
1948年，一艘名为“乌兰格梅奇号”的荷兰货船，在通过马六甲海峡时，突然遇到海上风暴，当救助人员赶到时，船上所有人员都莫明其妙地死了。后经科学家们调查，才发现造成这场海难的罪魁是风暴与海面惊涛引起的次声波。
2006年4月28日，至少有400只海豚的尸体被海水冲到了坦桑尼亚东北部桑给巴尔岛北岸海滩边。专家们怀疑是美军潜艇发出的声呐导致了海豚的大面积死亡。
第一次世界大战时，德国潜水艇击沉了协约国大量战舰、船只，几乎中断了横跨大西洋的海上运输线。当时潜水艇潜在水下，看不见，摸不着，一时横行无敌。于是利用水声设备搜寻潜艇和水雷就成了关键。法国著名物理学家郎之万等人研究并造出了第一部主动式声呐，1918年在地中海首次接收到2～3
km以外的潜艇回波。这种声呐可以向水中发射各种形式的声信号，碰到需要定位的目标时产生反射回波，接收回来后进行信号分析、处理，除掉干扰，从而显示出目标所在的方位和距离。
学生思考问题：海上风暴引起的次声波为什么有那么大的危害？人类为什么不能事先预知并躲避灾难？声呐为什么会导致海豚的死亡？
二、情景导入：
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……
学生欣赏并交流讨论，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？
推进新课：
（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：
次声波能不能传递信息呢？次声波一般在什么情况下产生？
答案：能
海啸、地震、火山喷发。
次声波预测地震、台风：地震爆发前，许多动物往往有异常反应，如老鼠逃出洞，牛马不入圈，鸡犬不宁等。这主要是由地震爆发前潜伏在我们身边的强烈的次声波引起的。
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小时对风暴作出预报，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：s＝vt。
(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。
医生病人显示屏
交流讨论：超声波在生活中的其他应用
（二）声与能量
创设情景：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。这说明石头的能量通过水波传给了树叶。
提出问题：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？
（拓展）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，如图所示。
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？
归纳总结：声波具有能量，能通过介质传递能量。
学生阅读课本并讨论交流：利用声波传递能量的事例有哪些？
小组讨论总结：声波能传递能量实例
①利用超声波清洗钟表、电子元件
②击碎病人结石
③利用超声波加工珠宝
小组讨论：还有哪些应用声波能传递能量的实例？
(1)利用超声波对钢铁、陶瓷、宝石等坚硬物体进行钻孔和切削加工，这种加工的精度和光洁度很高。
(2)超声波加湿器：把超声波通入水罐中，采用超声波高频振荡原理将水雾化为1～5微米的超微粒子，再用小风扇把雾滴吹入室内，从而达到均匀加湿空气的目的，就可以增加室内空气的湿度。这就是超声波加湿器的原理。
(3)药液雾化器：对于咽喉炎、气管炎等疾病，药力很难达到患病的部位。利用超声波的高能量将药液打碎成小雾滴，让病人吸入，能够增进疗效。
(4)小型超声波清洗机：物件的清洗、脱气、消毒、乳化、混匀、置换、提取。使用部门：工矿企业、大专院校科研单位实验室；医院；电子车间流水线；钟表眼镜店、珠宝首饰店；
家庭。清洗物件：电子产品、机械五金配件、眼镜、首饰、钟表、钱币、水果等。
声波清洗精细机械，主要依靠“空化效应”。超声波在清洗液中疏密相间地向前传播，对液体产生拉伸和挤压作用，使液体内产生数以万计的微小气泡。这些气泡迅速产生，又迅速闭合，形成的瞬间高压超过大气压的1
000倍。连续不断的高压就像一连串小“炸弹”不断地冲击物件表面，使物体的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。超声波清洗方式超过一般的常规清洗方法，特别是对表面比较复杂的工件(如钟表等精密机械的零件表面凹凸不平)，或对清洁度有较高要求的产品(如电子元器件等)，使用超声波清洗都能达到很理想的效果。
(5)超声波碎石机：外科医生利用超声波传递能量，除去人体内的结石，主要适应症：肾结石、输尿管结石、膀胱结石、尿道结石。
（三）典例精析：
例1.下列事例中，属于利用声传递能量的有(
)。
A．买西瓜时，拍拍西瓜听听声音就可知道西瓜是否是熟的
B．外科医生利用超声波振动除去病人体内的结石
C．老师听到教室里的说话声就知道是哪位同学在说话
D．利用“B超”可以确定胎儿的发育状况
解析：是否属于利用声传递能量首先要明确怎样才叫传递能量。它与声能传递信息是声的两个不同的应用。声传递信息指通过声音告诉我们某个事件或者消息，而声传递能量指通过声的方式传递一种类似于力量的东西，它可以造成一些除感官以外的其他影响。A是利用声音特征来区分成熟西瓜与未成熟西瓜，属于信息方面的利用；B是利用超声除去体内结石，属于传递能量方面的利用；C是根据不同的物体发出的声音音色不同来区分是哪位同学在说话，属于传递信息方面的利用；D属于利用声传递信息的例子。
答案：B
点评：解答这类问题，首先应明确概念，信息与能量是两个不同的概念，声音在传递能量的同时会传递一些信息，但它们两者有着本质的区别。
例2.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，它们在近海处悠然自得地升降、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。以下解释合理的是(
)。
A．水母接收到了次声波
B．水母接收到了电磁波
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
解析：在风暴或地震来临之前，水母能够通过海水接收到由于海水或地壳运动时发出的次声波，所以能及早地采取避难措施。
答案：A
点评：动物的听觉范围一般比人的要广，它们能听到人类听不到的次声波和超声波。
三、课堂总结：
声的利用主要有两方面：(1)获取信息；(2)传递能量。
运用分类
声与信息
声与能量
日常生活
雷声；听铁轨声；听蜜蜂采蜜；蝙蝠、海豚回声定位
爆竹升天，震耳欲聋；飞机起飞，鼓膜疼痛；敲响鼓面，吹灭蜡烛……
医疗
听诊器检查心、肺；B超；超声波加湿器
超声波碎结石
军事
声呐探测敌方潜水艇、距离、鱼雷
超声波干扰敌方信号传送
工业
声呐检测海的深度、地形
超声波清洗精细机械；超声波探伤
四、布置作业：
课后“动手动脑学物理”第1-3小题。
六、板书设计：
第3节
声的利用
一、声与信息
1．从异常声音中获取信息——声可以传递信息。
2．次声波传递信息——预知次生灾害。
3．超声波传递信息
二、声与能量
声波也是一种波动。
略
教材分析
教学目标
教学重难点
课前准备
教学过程
教学反思