第二章声现象（整个单元完整教案）

第二章　声现象
1.通过实验初步认识声音产生和传播的条件.
2.了解乐音的特性.
3.了解现代技术中与声有关的应用.
4.知道控制噪声的途径.
1.培养学生初步的实验操作技能,使学生初步学会有目的地观察.
2.使学生在学习过程中领悟解决问题的途径和科学研究的一般方法.
3.培养学生的自学能力和用语言表达物理知识的能力.
1.通过感受自然界声音的美好与有趣,让学生体会到物理知识就在我们身边,激发学生的学习兴趣和求知欲望,使学生乐于探索自然界和日常生活中的物理学知识.
2.通过教师、学生双边的教学活动,促进师生间的情感互动,营造共同讨论、共同参与、共同尝试的民主融洽的教学氛围;并通过学生的探索实验,培养同学间相互合作、探讨交流、共同探索的团队精神.
人们接收外界信息的一个重要途径是通过声音的传播.各种声现象充满了人们的生活,而对声现象的了解也易于通过有趣的、易操作的探究活动来进行,使学生在学习知识的同时,培养他们的观察能力、初步的探究物理规律的能力以及应用物理规律解释物理现象的能力等.
为了实现课程目标,本章教材安排了若干随堂实验探究活动,例如“探究声音是怎样产生的”“探究决定音调高低的因素”等.应该说,这些探究活动与科学家的实际探究过程有很大差距,例如,问题提出不是由学生自主完成的,实验过程也相对简单.这样的设计,是由八年级学生的心理特点和认知水平决定的,应该说,学生学习本章内容时,对探究活动相当陌生,处于初级阶段.
本章内容特别注意使学生了解声音在生活、生产和社会等方面的应用和对人类生活的影响,例如“骨传导”“声与信息”“噪声的危害与控制”等,体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的新的课程理念.教学中还应结合本地的实际情况,加强与实际的联系,使学生加强对生活中的科学和技术的理解,获得更多的实际知识,适应现代化的生活,对科学学习产生兴趣.
本套教材精心安排了每一章的章首图,还为这些图片配上相应的小散文,力图牢牢抓住学生的心.
本章的章首图是一队行走中的大象.我们在动物园中观察知道,大象的活动通常是无声无息的.那么,大象的活动跟声音有什么关系?这无声中蕴含着什么?这对学生的认知产生了冲突,可以激发学生进一步学习、探究的欲望.本图不像其他一些图(如编钟、锣鼓)更具有明显的声特征,反而会使学生想知道其中的奥妙.本图由于立意比较新颖、奇特,教学中会有意想不到的效果.
【重点】　基础知识的理解,基本技能的掌握.
【难点】　对声波的理解,区分音调与响度.
一、声音的产生
声现象丰富多彩.教材用图介绍不同物体发声的图景:声带的振动、水撞击石头引起空气的振动、工件和砂轮相互摩擦引起它们的振动,以及青蛙通过气囊的振动等,从不同的方面给出了声音产生的情况,使学生认识到物体发声时都要振动的共同特征.教学中最好组织学生互相讨论、交流生活中有关的现象和体验.
在学生讨论获得基本认识的基础上,让学生动手做一些活动(如尺子振动发声、声带振动发声、击打纸片发声等),来进一步探究物体发声时都发生振动的基本特征.这一章的“探究”相对后面的几章而言比较容易,教学中应注意让学生体会探究问题的一般方法.活动中应尽可能地发挥学生的主动性,最好让学生自己设计通过做什么样的活动,达到观察物体是怎样发声的目的.也可以将学生讨论声音是怎样产生的与探究活动结合在一起展开教学,让学生边活动、边探讨,最后归纳出“声音是由物体的振动产生的”的结论.
二、声音的传播
教学中应使学生体会到,要想使声音从发声地传播出去,必须要有传播的载体——介质.教材对固、气、液三态物质传声的教学做了不同的安排.
教学中重点应让学生自己探究固体传声.固体传声的实验器材易得,比较好做,关键是让学生领悟到声音可以在固体中传播,声音的传播需要介质.
空气是传播声音的一种重要介质,但容易被初学者忽略.由于气体传声实验条件要求高,所以教学中安排了空气传声的演示实验.
对于液体传声,教材安排由学生设计实验.注意要求不可过高,重点应放在学生相互讨论和实验方案的提出上.液体传声的实验可以将一振源(机械表、电铃等)放在塑料袋里,然后把塑料袋密封后放在水里,看看水是否能传声.
三、声速
在第一章学习中已经接触过速度和平均速度的概念,因此一般性地使用声速这一概念是可以的.
另外,自然界中有许多现象可以说明声音的传播需要时间,例如:回声、雷电等.田径比赛时,在远处先看到发令枪的烟雾,后听到发令枪的声音,也是个很好的例子.
从分析数据获得信息,是学习物理的一项重要能力.教师在此处要注意引导学生进行分类方法的练习.
第1节　声音的产生与传播
1课时
第2节　声音的特性
1课时
第3节　声的利用
1课时
第4节　噪声的危害和控制
1课时
本章复习教案
1课时
第1节　声音的产生与传播
1.通过观察和实验,初步认识声音产生和传播的条件.
2.知道声音是由物体的振动产生的.
3.知道声音的传播需要介质,声音在不同介质中传播的速度不同.
1.通过观察和实验,探究声音是如何产生的,声音是如何传播的,从而使学生掌握初步的研究问题的方法.
2.通过学习活动,使学生具有初步的观察能力.
1.通过教师、学生的双边教学活动,激发学生的学习兴趣,培养学生对科学的热爱,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理.
2.注意在活动中培养学生与其他同学合作的意识.
【重点】　通过观察和实验,探究声音的产生和传播.
【难点】　组织、指导学生在探究过程中,仔细观察、认真分析,并能得出正确的结论.
【教师准备】　真空罩、电铃、抽气机、激光灯、平面镜、土电话各1件,多媒体课件.
【学生准备】　(1)铁架台、音叉、细线、乒乓球、小锤;(2)烧杯、水、橡皮筋、木梳;(3)钢尺、塑料泡沫.
导入一:
师:我们生活的世界充满了各种声音,优美动听的音乐可以陶冶情操,给人以美的享受,而电锯锯木的声音、砂轮打磨工件的声音使人感到刺耳难听.在漆黑的夜晚,几声呱呱的蛙声划破了村野广阔的夜空,给宁静的乡村夜色增添了一分美丽.我们从呱呱坠地的那时起,就无时无刻不在与声打交道,声音无时不有,无处不在,声音是我们了解周围事物、获取信息的主要渠道.同学们想知道与声有关的哪些问题呢?
生甲:声音是怎样产生的?
生乙:声音在空气中能传播,在固体、液体中能传播吗?
生丙:声音在真空中能传播吗?
生丁:声音在不同介质中传播的快慢一样吗?
师:同学们对声有这样浓厚的兴趣,这让我很高兴,要想知道这些问题的答案,就需要同学们和老师共同协作,一起做好一系列的探究活动和演示实验.
导入二:
选用电影《让子弹飞》的开始片段,影片开始的情节是:高空中一只雄鹰在展翅翱翔,发出嘶哑的叫声,山谷中延伸出长长的铁轨,一个人把耳朵贴在铁轨上,过一会一辆火车汽笛长鸣,从远处开来,车里传出悠扬的歌声.这个人把耳朵贴在铁轨上,他在干什么呢?同时影片中还听到了许多其他的声音,适时抓住机会,反问学生:这些声音是怎样产生的呢?从而引入第一个实验探究:声音的产生.让学生带着问题进入课堂,也为下面的固体能传声埋下伏笔.
一、声音的产生
探究声音产生的条件
1.问题启发
(1)你能不能使正在发声的物体停止发声?
(2)物体发声时与不发声时有何区别?
(3)正在发声的物体有什么共同特征?
(4)发声物体分别是什么?
学生思考.
通过提出的问题使学生感悟到:实验中要用到比较的方法,比较发声时与不发声时物体的区别.
2.探究实验
实验1:用钢锯条、橡皮筋、喉头进行发声实验
(教师指导学生实验并引导学生观察,尤其强调将发声时与不发声时进行比较;指导学生回答以上问题)
学生开始实验1并归纳总结.
总结:物体发声时振动,不发声时不振动.
实验2:用音叉、鼓做实验
(1) 你观察这次物体发声时与不发声时的区别像实验1一样明显吗?
(2) 怎样使不明显的现象变明显呢?
启发学生(可用风吹草动,风吹树叶动)是否可利用它对别的物体产生的效果来显示呢?
学生回答:可以在鼓上放一些轻小的物体(如纸屑),紧挨着音叉放一乒乓球.
学生改进实验再做,并同样回答前面的问题.
总结:在物理的研究中经常用到变抽象为具体,变细微为显著的研究方法.
实验3:用瓶子、小绒球做实验
吹瓶子口,听声音.
(1)这个声音是怎样产生的?
学生猜想可能是空气的振动产生的.
(2)假如空气在振动,你能看见吗?怎么办?
学生实验分工,一人吹,一人观察小绒球,然后交换进行.
(3)这个实验说明了什么呢?
总结:气体振动可以产生声音.
实验4:利用水产生声音,并注意观察水面的振动情况
[设计意图]　通过四个常见而且学生易做的实验,容易激发学生们的探究兴趣,通过学生边做边观察,很容易达到实验探究结果的目的.
学生进行实验并归纳总结.
总结:声音是由物体振动产生的.
[知识拓展]　常见的发声体及发声原因.
发声体
发声原因
蝉
腹基部鼓膜受到振动而发出声音
机械唱片
唱针振动
人说话
声带振动
打击乐器
被打击物体振动
弦乐器
弦的振动
管乐器
管内空气柱振动
蚊子、苍蝇
翅膀振动
小鸟鸣叫
气管和支气管交接处的鸣膜振动
　　[过渡语]　通过刚才的探究,我们知道了声音是怎样产生的,那么请同学思考一下:产生的声音又是如何传播的呢?
二、声音的传播
思路一
我国宇航员驾驶宇宙飞船进入太空,在宇宙中航行了几天的时间,并与国际空间站的宇航员进行了交谈.听到这一令人激动和振奋的好消息后,我禁不住要问大家:你们知道在宇宙中,宇航员之间是通过什么进行交谈的吗?他们为什么不能直接进行交谈?声音的传播需要什么条件呢?
学生讨论,列举生活中哪些物质可以传播声音.
空气、玻璃、金属、墙壁、水等.
生活中的物理:
1.在课堂上,大家都能听到老师讲课的声音,同学们之间讨论问题时彼此能听到对方说话的声音,说明了什么能传声呢?
2.古代的侦察兵用一个铁筒插入地下,耳朵贴着铁筒就能听到很远处队伍行进时的步伐声和马蹄声,你知道其中的道理吗?
3.在电视上,我们经常看到多名花样游泳运动员在水中做着整齐一致的动作,你知道他们是怎样做到整齐一致的吗?说明了什么问题?
提出问题:宇航员在宇宙中为什么不能直接进行交谈呢?
实验探究:演示“真空罩中的闹钟”实验,探究真空能否传播声音.引导学生回答课前提出的问题.(做这个实验时,一定要提醒学生注意观察实验中的现象)
总结:气体、固体、液体都能传声,而真空不能传声.能传播声音的物质叫介质.声音的传播需要介质.
放映水波的传播.
我现在拿一张纸,它没有发出声音,问:怎样才能让它发出声音呢?
教师挥动手中的纸,引起纸的振动,纸发出了声音.
问:纸的振动会影响到周围的空气吗?
问:水滴使水面振动,以水波的形式传播,振动的纸发出声音,在空气中以什么形式传播呢?
我们可不可以用水波类比一下呢?从而引入了声波.声音在空气中是以声波的形式传播的.
问:一根装满水的很长的钢管,在一端敲击一次,在另一端能听到几次敲击声?同学们猜想一下,相互讨论交流自己的意见.(提示:有几种介质)
　　[过渡语]　固体、液体、气体都能够传声,声音在这三种介质中的传播速度是否是一样的呢?接下来我们要学习和探究声音的传播速度.
思路二
1.三个实例:
(1)早读时,我们能听见旁边教室里同学的读书声.
(2)虽然看不见鸟儿,但我们能听到林中鸟儿的歌声.
(3)我们能听到远处火车的轰鸣声.
学生思考:这些声音是怎样传到我们耳朵的?
学生活动:学生猜测.
2.动画演示实验:我们敲响音叉,用一个乒乓球去靠近另一个音叉进行观察.
学生活动:观察后说明现象.
3.知识点归纳:
(1)声音是由物体的振动产生的.正在发声的物体叫声源.
(2)声音的传播需要物质,物理学中把这样的物质叫做介质.
凡是能够传播声音的物质都叫声音的介质.
(3)声音在空气中如何传播呢?(了解)
声源振动压缩邻近空气时,这部分空气就变密,声源反方向振动时,空气就变疏.声源邻近空气的振动又引起周围更远的空气也发生疏密相间的变化,从而把振动向四周传播.因此,声也是一种波,叫做声波.
动画演示:声波.
强调四个重点词:振动、声源、介质、声波.
[知识拓展]　人能够听到声音的条件:①有声源;②有传播声音的介质;③人的听觉系统良好;④音量(响度)达到一定的程度;⑤声音的频率(音调)在人的听觉范围之内.
三、声速
学生活动:阅读小资料.
学生讨论交流,归纳总结规律.
声音的传播需要时间,在不同的介质中传播的速度不同,声音的传播还会受到温度的影响,学生讨论交流,归纳总结规律.
总结:(1)常温时,声音在空气中的传播速度是340 m/s.(2)常温时声音在固体中传播速度最大,在气体中传播速度最小.
通过对声速的学习,评议自己刚才的猜想是否正确,进一步问:3次敲击声分别是沿着什么物质传来的?
　　[过渡语]　当我们走进大山,对着空旷的大山喊时,过一段时间,会传来一个和你声音一模一样的声音,这究竟是怎么回事呢?下面我们来学习回声现象.
四、回声现象
提出问题:在空旷的房间里说话,为什么比在野外说话要响亮得多?
学生讨论,交流意见.
老师说明:声音在传播的过程中遇到障碍物会被反射回来,这种现象叫回声.
老师介绍:回音壁的发声原理.
1.声音是由物体的振动产生的.
2.声音的传播需要介质,真空不能传声.
3.声音在不同介质中的声速不同.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.手拨动琴弦,发出悦耳的声音,发声的物体是 (　　)
A.手指 B.琴弦 C.弦柱 D.空气
解析:本题考查声音的产生.声音是由于物体的振动产生的,手拨琴弦,琴弦由于振动而产生声音,所以声源是琴弦.故选B.
2.能说明“液体可以传播声音”的事例是 (　　)
A.我们听到雨滴打在雨伞上的“嗒嗒”声
B.我们听到树枝上小鸟的“唧唧”声
C.将要上钩的鱼被岸边的说话声吓跑
D.人在小溪边听到流水的“哗哗”声
解析:本题考查声音的传播.选项A,D中有液体,但它们是发声体,声音通过空气传入耳朵,说明气体可以传声,A,D错;选项B中小鸟的“唧唧”声也是通过空气传入耳朵,说明气体可以传声,B错;选项C中人的声音穿过空气和水被鱼儿听到,说明液体可以传播声音.故选C.
3.甲在足够长的有水自来水管一端敲击一次,乙在另一端用耳朵伏管听,能听到 (　　)
A.一声 B.最多2声 C.3声 D.4声
解析:在一根足够长的有水自来水管一端敲击一次,产生的敲击声会通过三种不同的介质传播:①沿着固体水管传播;②沿着水管中的液体——水传播;③沿着水管周围的空气传播;由于声音在不同介质中的传播速度不同,在固体中最大,其次是液体,再次是气体;在另一端的乙同学听到的第一声是通过水管传来的,第二声是通过水传来的,第三声是通过空气传来的,即共听到3次声音.故选C.
4.某人对着山崖大喊一声,经1.2 s听到回声,则此人离山崖的距离大约是多少米?(v声=340 m/s)
解:对着山崖大喊一声,经1.2 s听到回声,说明声音从发出到传播到山崖的时间为t0.6 s.因为v,所以此人离山崖的距离大约是s=vt=340 m/s×0.6 s=204 m.
1.声音是由物体的振动产生的.
2.声音的传播需要介质,真空不能传声.
3.声音在不同介质中的声速不同.
4.回声定位的利用:s=vt(tt回).
一、教材作业
【必做题】
教材第31页动手动脑学物理的1,3,4,5题.
【选做题】
教材第31页动手动脑学物理的2题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.手掌按住正在发声的鼓面,鼓声消失了,原因是手 (　　)
A.不能传播声音 B.吸收了声波
C.把声音反射回去 D.使鼓面停止了振动
2.一种声波从水里传到空气中,它的传播速度将 (　　)
A.变大 B.变小
C.不变 D.不能确定
3.考场上,监考老师宣读考生守则的声音是由老师的声带　　　　产生并通过　　　　传入考生耳中的.?
4.下列实验或事例,能用来探究声音的产生与传播:
(1)往鼓面上撒一些碎纸屑,敲鼓时见到碎纸屑不停地跳动;用手按住鼓面,碎纸屑停止跳动,鼓声消失.说明　　　　　　　　　　　　　.?
(2)用手机甲拨打放在真空罩内的手机乙,能看到手机乙指示灯在闪烁,却听不到手机乙响铃.说明　　　　　　　　　　　　　　　　　.?
【能力提升】
5.超音速飞机的飞行速度常用马赫数表示,马赫数指的是声速的倍数.某超音速飞机的马赫数为2.6,那么它的飞行速度为多少m/s?
6.动画片《星球大战》中,神鹰号太空船将来犯的天狼号击中,听到天狼号“轰”地一声被炸毁,神鹰号宇航员得意地笑了.你觉得这段描述符合科学道理吗?
7.一辆汽车以30 m/s的速度在山崖的正前方行驶,司机按响喇叭2 s后听到回声,则:司机按响喇叭的时候汽车距山崖多远?
【拓展探究】
8.如何进行下列探究活动?
小明在家中听音响时,忽然想到课本上说声音能使空气形成疏密相间的波动并以此将声音传到远方.小明想:“声音的这种波动我为什么看不见?这种说法到底对不对呢?”
小明想了一会儿,起身找来一个小碟、一段铁丝和一勺洗衣粉.小明将洗衣粉倒入碟子中,加水溶解.然后将铁丝弯成一个带把的铁圈,将铁圈放在水中,使铁圈附上一层薄膜.小明将铁圈放在音响的喇叭前,打开音响.这时,他发现,薄膜随着声音不断地在发生变化,如图所示.
(1)小明通过实验可以得到什么结论?
(2)小明的研究大致上经历了什么样的探究过程?
(3)小明在实验的过程中成功运用了什么物理学的探究方法?
【答案与解析】
1.D[解析:本题考查声音的产生.声音是由物体振动产生的,振动停止,发声也停止.手掌按住正在发声的鼓面,鼓面停止了振动,故鼓声消失了.故选D.]
2.B[解析:本题考查声音在不同介质中的传播速度.声音可以在气体、液体和固体中传播,声音在不同介质中传播的速度是不同的,一般情况下,在固体中的传播速度最快,液体中的传播速度稍慢,在气体中的传播速度最慢.故选B.]
3.振动　空气[解析:本题考查声音的产生和传播.物体振动发声,声音通过空气传入人耳.]
4.(1)声音是由物体振动产生的　(2)声音不能在真空中传播[解析:(1)由于发声的物体在振动,所以在鼓面上放些碎纸屑,敲鼓时可观察到纸屑在不停地跳动;按住鼓面后,碎纸屑停止跳动,鼓声消失.说明声音是由物体振动产生的.(2)声音的传播需要介质,所以放在真空罩里的手机,只能看到指示灯在闪烁,但是不能听见铃声.说明声音不能在真空中传播.]
5.解:它的飞行速度是v=2.6×340 m/s=884 m/s.
6.不符合科学道理.[解析:这段描述不符合科学道理.理由是:在太空中没有空气,因为声音的传播是需要介质的,不能在真空中传播,所以天狼号爆炸发出的声音根本无法传到神鹰号上.]
7.解:在2 s内,汽车行驶的距离s'=v't=30 m/s×2 s=60 m,声音传播的距离s″=v″t=340 m/s×2 s=680 m,司机按响喇叭时汽车距离山崖的距离s370 m.
8.(1)声音能使空气形成疏密相间的波动并以此将声音传到远方.　(2)提出问题,设计并进行实验,分析论证.　(3)转换法.[解析:(1)通过薄膜随着声音不断地在发生变化,可以得出结论:声音能使空气形成疏密相间的波动并以此将声音传到远方.(2)小明先提出问题:“声音的这种波动我为什么看不见?这种说法到底对不对呢?”然后根据问题设计并进行了试验,最后根据实验分析论证.(3)转换法.]
　　在授课过程中充分调动了学生的积极性,让学生动脑思考,亲自体验探究的过程,让学生充当课堂的主角.尤其体现在让学生探究声除了可以在空气中传播,还可以在液体、固体等物质中传播.探究完声的传播形式、声的介质以后,讨论了课本30页:一些介质中的声速.充分利用了集体优势,体现了物理学习方法中的合作交流环节.在教师的引导下,学生可以通过探究、讨论、合作交流等方式在理性和感性上很好地掌握声的产生原因、传播形式和传播条件以及声速等知识.授课方式与授课过程很好地体现了新课标的探究性学习方法,并且达到了预期的教学效果.
本节教学也有不足之处,如:真空不能传播声音,“声音传播演示仪”的抽气效果不太好,结论几乎是教师口说和引导出来的.可以改为其他实验方式,如:用注射器对密闭的试管抽气,听试管内音乐芯片的声音变化.通过这节课的教学,感觉到:教学的过程是师生互动的过程,启发、引领的过程,教学的过程也是教师不断反思的过程.关注并充实教学过程,能有效提高教师对教材的处理水平、情境设置能力,教学效果自然能得到长足的提高.
动手动脑学物理(教材第31页)
1.人说话时,声带在振动;敲鼓时,鼓面在振动;风吹树叶,树叶哗哗响,树叶在振动.
2.声音在介质中的传播速度的快慢与介质的种类和温度有关,一般情况下,在固体中传播最快,在气体中传播最慢.
3.会听到两次敲打的声音.一次声音由铁管传来,一次声音由空气传来.
4.在室内讲话时,声音经室内墙壁等反射后形成的回声与原声混在一起,使原声加强,所以听起来更响亮.
5.解:s=vt=340 m/s×255 m.
　　回音壁和三音石的声学原理
一、回音壁
回音壁是皇穹宇的围墙,高3.72米,厚0.9米,直径61.5米,周长193.2米.
回音壁有回音的效果.如果一个人站在东配殿的墙下面朝北墙轻声说话,而另一个人站在西配殿的墙下面朝北墙轻声说话,两个人把耳朵靠近墙,即可清楚地听见远在另一端的对方的声音,而且说话的声音回音悠长.
回音壁有回音效果的原因是皇穹宇围墙的建造暗合了声学的传音原理.围墙由磨砖对缝砌成,光滑平整,弧度过渡柔和,有利于声波的规则反射.加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不至于散漫地消失,更造成了回音壁的回音效果.
二、三音石
通向皇穹宇的台阶,其中有一块被称为三音石.如果你站在这块台阶上拍一下手,你就能听到三次,或者更多次连续拍手的声音.这块台阶所用的石头和普通的石头没有什么两样,那么,它为什么会出现这样的效果呢?你知道其中的奥妙吗?
原来,天坛的四周围墙很高,而且坚硬光滑,能够很好地反射声音;墙又是圆形的,三音石正好放在圆的中心处.当你拍了一下手后,声音从空气中向四周传播,遇到围墙后,又给反射回来,这些经反射回来的声音又都经过位于圆心的三音石.所以,我们站在三音石上拍手,就会听到清晰的回音,而且回音特别响.
反射回来的声音还有一个特点,它经过圆心后继续向前走,一直传到对面围墙上,经过第二次反射又回到三音石.这样,我们就听到了第二次、第三次,甚至更多次的声音了,这里除你拍手的那次声音是原始声音,其余的都是回音.
第2节　声音的特性
1.知道音调、响度和音色是声音的三个特性.
2.了解音调的高低是由物体振动频率决定的,响度的大小跟物体振动的振幅和离发声体的远近有关.
3.知道不同物体发出的声音的音色不同.
1.经历“音调与频率有关”“响度与振幅有关”的探究实验,进一步了解物理学的研究方法.
2.通过对乐音的感性认识,产生探究乐趣,在研究中学习理论知识后,再用来解释相关的自然现象,在整堂课的学习过程中体验学习和运用物理知识的意义和方法.
1.感受物体发出声音的丰富多彩,更加热爱世界,热爱科学.
　　2.在轻松愉悦的学习氛围中,提高学习物理的兴趣.
【重点】　
1.让学生在探究中体会和理解音调、响度、音色.
2.通过实验探究音调与频率、响度与振幅的关系.
【难点】　
1.音调的高低是由物体振动频率决定的,响度的大小跟物体振动的振幅和离发声体的远近有关.
2.音调、响度和音色三者的区别.
【教师准备】　收录机、乐器(电子琴、小鼓等)、钢尺、发声齿轮、音叉、示波器、乒乓球、收音机、喇叭及课件.
【学生准备】　自带器具(如梳子、塑料硬片、钢尺、塑料尺等)、音叉.
导入一:
师:
1.用收录机播放一曲交响乐.(如《命运》交响曲)
2.讲述:同学们刚才欣赏到的震撼人心的乐曲,表达了人们与命运抗争,在逆境中奋进的精神.有的地方音调低沉,有的地方音调高昂;有时声音大,有时声音小;钢琴和其他乐器组合演奏出了伟大的乐章.
生:
1.欣赏乐曲,受到音乐的强烈感染.
2.听讲,产生探究声音奥妙的迫切愿望.
[设计意图]　营造学习氛围,使学生产生强烈的探究愿望.
　　[过渡语]　为何能奏出如此变化多端的曲子来呢?学了这节课后,同学们将知道其中的奥妙.
导入二:
1.组织教学:同学们好!今天能有这样的机会跟大家一起学习我感到非常高兴.希望在这节课上,大家不但能学到知识,更能收获快乐.
2.手风琴演奏,学生随琴声模唱音阶.
(手风琴音域宽,到达高音区后学生难以跟上,活跃气氛,激发兴趣)
提出问题:大家为什么跟不上了?(声音太高了)
3.导出课题:对了,声音是有“高”“低”的区别的,在物理学里,我们就把声音的高低叫做音调.
　　[过渡语]　我们平常听到的声音是千差万别的:小号声高亢嘹亮,双簧管甜美圆滑,小提琴柔和纤细,大提琴低沉浑厚……那么,声音除了音调不同之外,还有哪些基本特性呢?让我们进入本节课的学习.
一、音调
思路一
1.演示:拿出一个乐器(用简易的儿童乐器也行,没有乐器可用实验室不同的音叉)演奏出音调高低不同的音符.
讲述:刚才同学们听到的音符,有的音高,有的音低,我们也知道,按动钢琴的琴键,从左到右,音调逐渐增高.我们把声音的高低叫做音调.
2.探究:
(1)提出问题: 同学们不仅知道了音调有高低,还能分辨高低音,那么音调为什么有高低呢?它的高低又是由什么决定的呢?
(2)设计实验和进行实验(随堂学生实验): 同学们用自己手边的器具,能想办法发出音调不同的声音吗? 大家能提出既能发出音调不同的声音,又便于观察的方案吗?
引导有些小组进行教材中的方案(其他方案也行).如教材P32图2.2 - 1所示,将一把钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌边.拨动钢尺,听它振动的声音,同时注意钢尺振动的快慢.改变钢尺伸出桌边的长度,再次拨动.注意使钢尺的振动幅度大致相同.
(3)分析和论证:比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调.引导学生分析:钢尺振动得越快,发出的音调越高;钢尺振动得越慢,发出的音调越低.
3.演示:先介绍发声齿轮,请一位学生上台观察在同一轴上的几个发声齿轮的齿数,并告诉全体同学,每个齿轮的齿数不同.转动齿轮,用塑料硬片接触齿轮的齿,使塑料硬片振动发声.让学生注意观察,硬片接触不同齿数的齿轮时,发出的声音的高低有何不同,哪个高,哪个低.
引导学生分析:塑料硬片接触齿数多的齿轮时,振动快,发出的声音音调高;接触齿数少的齿轮时,硬片振动慢,发出的声音音调低.
4.讲述:可见发声体振动的快慢是一个很重要的物理量,它决定着音调的高低.物理学中用每秒内振动的次数——频率来描述物体振动的快慢,频率的单位为赫兹,简称赫,符号为Hz.
由演示得出:音调由发声体振动的频率决定,频率越大,音调越高,频率越小,音调越低.
5.提问:当蝴蝶和蜜蜂从我们背后飞过时,为什么我们凭听觉能发现飞行的蜜蜂而不能发现飞行的蝴蝶?
讲述:人能感受到的声音频率是有一定的范围的.大多数人能够听到的频率范围在20 Hz到20000 Hz之间.人们把高于20000 Hz的声音叫做超声波;人们把低于20 Hz的声音叫做次声波.
提问:为什么有些声音在人们毫无察觉时,猫、狗就已经警觉地听到了?
教师简要介绍一些动物的听觉频率范围、发声频率范围与人的差异,并扩展介绍超声、次声现象及其广泛的应用,并说明有些情况下也存在危害.
6.演示:观察声波的波形.将音叉发出的声音信号输入到示波器上,观察不同频率音叉声音声波的波形.再将男女同学的声音信号输入,比较波形.
(1)学生听音而且指出音的高低(学生音乐课具备这样的常识). 获得对音调高低的感性认识后,了解音调的定义.
(2)探究:①思考,进行猜想(教师应鼓励学生大胆猜想,根据平时自己对声现象的观察,发表对这个问题的看法.不管学生的看法如何,教师都应该表扬、鼓励,倡导大家勇于发表自己的见解,而不是人云亦云).②学生积极地尝试各种办法,有的可能用钢尺、塑料尺拨动,有的可能用长短、大小不同的笔筒吹,有的可能敲动不同的物体、物体不同的部位.学生筛选出方案. 按照自己设计的方案进行实验,注意听声、观察. ③比较、分析,认识到音调高低与物体振动快慢有关.
(3)学生观察器材、弄清原理,认真听声、作出比较.分析、比较,再次认识到音调高低与物体振动快慢有关,为后面的归纳打下基础.
(4)听讲,这里是学习物理学第一次引入了物理量,认识到引入物理量是为了表达一定的意义,认识到频率这个物理量的意义和定义、单位及单位的符号. 归纳,做好记录.
(5)思考、提出自己的看法,学习小组间有不同看法也可以讨论. 听讲,了解超声波和次声波的概念.学生可自由举手发言,然后教师小结学生发言,并作明确解答,扩展知识,活跃思维.学生也可以举一些自己了解的超声、次声现象及其应用.
(6)观察,获得“音调与振动频率有关”的感性认识.
[知识拓展]　弦乐器音调的高低取决于弦的粗细、长短和松紧.弦越细、越紧、越短,音调越高.管乐器音调的高低取决于所含空气柱的长短.长空气柱的振动产生的音调低,短空气柱的振动产生的音调高.打击乐器音调的高低取决于击打的快慢,击打得快,音调高,击打得慢,音调低.
　　[过渡语]　通过以上的学习,我们知道声音有高低之分,那么我们平常说的声音的大小又指的是什么呢?
思路二
播放一段含有女高音和男低音的音像.
提问:女高音和男低音歌唱家演唱的声音各有什么特点?
在上述基础上归纳声音的高低叫音调,女高音音调高,男低音音调低.
用口琴吹出不同音调的声音,让学生辨析音调高低.既巩固概念,也为下面探究音调与什么有关打下基础.
师生实验探究,启发深入理解.
由于刚接触物理的初二学生探究基础较薄弱,不易猜想音调与振动频率的关系,这里采用问题启发式探究.通过设置一系列具体问题,让学生在解决系列小问题的同时不知不觉完成探究过程,体验和学习探究方法.
(1)你能使身边的钢尺发出不同音调的声音吗?
学生纷纷尝试.请两名同学上台演示.
(2)你们知道钢尺发出的声音的音调与什么有关吗?
学生很可能回答与钢尺伸出桌边的长短有关系,教师这时应充分肯定学生,保持他们探究的积极性,但要进一步启发和点拨.
(3)继续仔细观察钢尺伸出部分的长度变化时,尺的振动情况有何不同.
学生在教师启发引导下完成探究,找出初步规律:音调与物体振动快慢有关.
教师应趁热打铁,引入本节的难点概念———频率,讲解频率、频率单位赫兹的含义,并投影结论:音调由振动频率决定,频率越高,音调越高.
体验规律:用手触摸声带,一起唱“1”“2”“3”“4”“5”……感觉声带振动频率的高低和音调高低之间的关系.
多媒体辅助教学,应用拓展知识.
启发:(单手前后甩动,问学生听到声音了吗.大胆想象一下,如何改进有可能听到手挥动发出的声音)看来人耳能听到的声音还必须满足一定的条件.还有什么声音人耳也听不见呢?请大家阅读课本有关内容,弄清人耳能听见的声音的频率范围,以及一些动物的听觉范围.
学生带着问题有目的地阅读并了解超声波和次声波的含义.
为了拓展视野,体现主动、合作的学习精神,可以安排一个交流讨论:说说你所知道的关于超声波和次声波的知识.(可以用多媒体播放有关的图片或者音像)
思考和巩固:为什么我们听不见蝴蝶翅膀振动发出的声音,却能听到讨厌的蚊子声?
“观察”声音:刚才我们不但用耳朵听见声音,还用手“触摸”了声音,你相信我们还能用眼睛来“看”声音吗?
演示:把音叉发出的声音信号输入到示波器,观察其声音的波形,再将男女同学声音信号输入,比较波形,只要能看出音调高的声音波形比较密即可.
由于示波器上波形停留时间短,不容易进行比较,可以采用实验和多媒体结合的手段,把波形图描绘下来,制成静态图片进行比较.这部分教学活动通过自学、交流、演示等各种方式开展,不但使大家拓展了声音的知识,开阔了眼界 (尤其是示波器对学生来讲很新奇),而且激发了学生学习物理的兴趣,使他们觉得物理很有趣,很有用,也很神奇.
[知识拓展]　发生地震、海啸、台风、核爆炸时都会伴有次声波.有些动物能发出次声波,如大象等,有些动物能接收到次声波,如狗等.
二、响度
1.演示:用一面小鼓或音叉,轻敲和重敲让其发出声音.问:同学们听出声音有何不同了吗?讲述:物理学中,声音的强弱叫做响度. 板书响度的定义.
2.探究:
(1)提出问题:响度与什么因素有关?
(2)设计实验和进行实验:如教材P34图2.2 - 3所示,将正在发声的音叉轻触系在细绳上的乒乓球,观察乒乓球被弹开的幅度.使音叉发出不同响度的声音,重做上面的实验.
(3)分析和论证:比较不同响度的情况下乒乓球被弹开的幅度.引导学生分析:音叉的响度越大,乒乓球被弹开的幅度越大;音叉的响度越小,乒乓球被弹开的幅度越小.
3.演示:关于响度跟振动的振幅的关系,除了以上所述的实验外,在纸盆喇叭上放置乒乓球,改变音量大小,敲击音叉将盛在盘内的水溅出等实验都可以观察,效果也很好.但在实验时要注意可见度,如果可见度不佳,可请后面的同学上讲台来自己做,做后大声地告诉全班同学.
4.引导学生归纳总结并板书结论.
5.演示、补充:拿出闹钟让同学们听.前排同学可以清楚地听见闹钟滴答的声音,后面几排的同学几乎听不见.表明:响度还跟离发声体的远近有关.
(1)观察、听音,然后回答:声音的强弱(或声音的大小)与哪些因素有关,了解响度的定义.
(2)探究:
①思考,提出猜想.
②设计实验:除了教材中的实验方案,有其他实验方案更好,提倡学生采用不同的实验方案.学生按照自己的实验方案进行实验.
③比较、归纳.认识到响度与振幅的关系.
(3)观察演示实验或上讲台进行实验.对实验方案有创新的同学给予很好的评价.
(4)了解振幅的意义和定义.在实验的基础上,在老师的引导下归纳出结论:物理学中用振幅来描述物体振动的幅度.响度跟物体振动的振幅有关.物体的振动幅度越大,产生声音的响度越大.
(5)观察、了解.
　　[过渡语]　同学们在一起学习相处挺长时间了,即使看不到同学,只要听到同学的说话声,就能分辨出是谁在说话,我们是靠什么分辨出来的呢?
三、音色
1.演示: 用不同乐器(如电子琴、吉他、音叉等)发出同一音调的声音.大家闭上眼睛能辨别出来是哪种乐器吗?找四个同学在后面分别念一首诗,能指出是哪一个同学吗?
讲述:除以上音调、响度外,音色也是声音的一个特性.不同乐器的音色不同,演奏同一曲子,我们可以听出差别.不同人说话的音色不同,所以就有了“闻其声而知其人”.
2.演示:观察波形.将话筒接在示波器的输入端,用不同的乐器对话筒发出相同音调的声音,例如都发C调的“1(do)”,比较各波形有什么不同.
(1)听声音、参与活动.甚至有些同学的思维得到扩散,“我们能听出敲桌子声和打碎玻璃声,是因为音色不同吗?”“在家里,我还能辨出爸爸、妈妈的脚步声,是因为音色不同吗?”等等,教师给以肯定.
(2)观察波形.对“不同乐器音色不同”获得感性认识.
[知识拓展]　每个人发音的音色不相同,不同人的声带和发音习惯不相同,对于同一个人,随着年龄的增长,音色也会发生变化.男性在初中阶段,随着身体的发育,声带变宽、变厚,音色也会产生很大的变化,因此在这个阶段要特别注意锻炼和保护嗓子.
乐器
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.“女高音”“男低音”中的“高”和“低”指的是 (　　)
A.音调 B.音色 C.响度 D.速度
解析:大多数女生的声带薄而短,频率可达1300 Hz,声音的频率高,音调高,听起来尖细,所以称“女高音”.大多数男生的声带长而宽厚,可发出低至64 Hz的声音,声音的频率低,音调低,听起来低沉,所以称“男低音”.故选A.
2.如图所示,医生使用听诊器是因为 (　　)
A.听诊器能使振动的振幅增大,响度增大
B.听诊器能改变发声体的频率,使音调变高
C.听诊器能减小声音的分散,使传入人耳的响度更大些
D.听诊器能缩短听者到发声体的距离,使传入人耳的响度更大些
解析:音调由发声体振动的频率决定,音色与发声体的材料和结构有关,声音的响度由物体振幅决定,还与声音的传播距离和分散程度有关.听诊器的工作原理就是利用声音在管内空气中集中传播,减小声音的分散,提高传入人耳的声音的响度,从而可以听到更清楚的声音,然后根据经验判断是否有病症.故选C.
3.不带花蜜的蜜蜂,飞行时翅膀每秒振动440次,带花蜜的蜜蜂,飞行时翅膀每秒振动300次,不带花蜜的蜜蜂发出的嗡嗡声比带花蜜的蜜蜂发出的嗡嗡声 (　　)
A.音调高 B.音调低
C.响度大 D.响度小
解析:已知不带花蜜的蜜蜂,飞行时翅膀每秒振动440次,带花蜜的蜜蜂飞行时翅膀每秒振动300次,因为物体振动越快,音调就越高,所以不带花蜜的蜜蜂发出的嗡嗡声比带花蜜的蜜蜂发出的嗡嗡声的音调高.故选A.
4.铁路工人检查车轮时,常常轻轻敲打车轮,通过声音判断车轮有无损伤,这是根据 (　　)
A.音调 B.响度
C.音色 D.声音是否刺耳
解析:当车轮有损伤时,我们可以理解成发声体本身发生了改变,而音色就是由发声体本身决定的,所以当车轮有损伤时,声音的特色——音色(音品、音质)就会发生改变.故选C.
1.响度——振幅　(转换法、控制变量法)　距离声源的远近
2.音调——频率　(粗细、长短、松紧)
3.音色——结构　材料　(波形)
4.乐器——管乐器、打击乐器和弦乐器
一、教材作业
【必做题】
教材第37页动手动脑学物理的2,3题.
【选做题】
教材第37页动手动脑学物理的1,4题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.人能看见蝙蝠在空中飞行,却很难听到蝙蝠发出的声音,原因是 (　　)
A.蝙蝠发声的响度小
B.蝙蝠发声的频率太大
C.蝙蝠不会发声
D.蝙蝠发声的频率太小
2.在使用二胡之前,乐师常常旋动琴弦轴以“定弦”,这是为了改变声音的 (　　)
A.音调
B.响度
C.音色
D.音调、响度、音色都改变
3.电子琴能模仿小号、双簧管、钢琴等多种乐器发出的声音,衡量模仿的声音与乐器发出的声音相似程度的物理量是 (　　)
A.音调 B.响度 C.音色 D.速度
4.目前电话已走进千家万户,成为人们重要的信息交流工具.李林接到一个电话.他主是依据声音的　　　　听出是妈妈打来的.为了使声音更清晰,他常把音量调大些,这相当于增大了声音的　　　　.?
【能力提升】
5.表中列出一些音阶的频率,根据表格中的数据得出的结论是 (　　)
音符
1
2
3
4
5
6
7
音名
do
re
mi
fa
sol
la
si
频率/Hz
256
288
320
341.3
384
426.7
480
A.音阶越高,频率越高
B.频率越高,响度越大
C.频率越高,越悦耳动听
D.相邻音阶的频率之差是相同的
6.老师用同样的力吹一根吸管,并将它不断剪短,这是在研究声音的 (　　)
A.响度与吸管长短的关系
B.音调与吸管材料的关系
C.音调与吸管长短的关系
D.音色与吸管材料的关系
7.如图所示是声音输入到示波器上时显示振幅与时间关系的波形.其中声音音调相同的是　　　　图和　　　　图,响度相同的是　　　　图和　　　　图.?
【拓展探究】
8.在学习吉他演奏的过程中,小华发现琴弦发出的声音的音调高低是受各种因素影响的,他决定对此进行研究.经过和同学们讨论,小华提出了以下猜想.
猜想一:琴弦发出的声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关.
猜想二:琴弦发出的声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关.
猜想三:琴弦发出的声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关.
为了验证上述猜想是否正确,小华找到了下表所列九种规格的琴弦.因为音调的高低取决于声源振动的频率,于是小华借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验.
编号
材料
长度(cm)
横截面积(mm2)
A
铜
60
0.76
B
铜
60
0.89
C
铜
60
1.02
D
铜
80
0.76
E
铜
F
铜
100
0.76
G
钢
80
1.02
H
尼龙
80
1.02
I
尼龙
100
1.02
(1)为了验证猜想一,应选用编号为　　　　、　　　　、　　　　的琴弦进行实验.为了验证猜想二,应选用编号为　　　　、　　　　、　　　　的琴弦进行实验.表中有的材料规格还没填全,为了验证猜想三,必须知道该项内容.请在表中填上所缺数据.?
(2)随着实验的进行,小华又觉得琴弦音调的高低可能还与琴弦的松紧程度有关,为了验证这一猜想,必须进行的操作是　　　　　　　　.?
【答案与解析】
1.B[解析:人耳的听觉频率范围是20 Hz到20000 Hz,蝙蝠的发声范围是10000 Hz到120000 Hz,蝙蝠发出的声音可能由于频率太大而超出人耳的听觉频率范围,因此人能看见蝙蝠飞行,却很难听到蝙蝠发出的声音.故选B.]
2.A[解析:弦乐器依靠改变弦的松紧、粗细、长短来改变音调,乐师旋动琴弦轴“定弦”的过程是通过拧紧或放松琴弦来改变声音的音调.故选A.]
3.C[解析:因为每种乐器发声的材料或结构都不相同,因此会发出不同音色的声音,所以可以通过音色辨别不同的乐器,如果要模仿乐器,就要让模仿声音的音色与乐器的音色相似.故选C.]
4.音色　响度[解析:因为不同的人其声带结构不同,所以发声的音色也会不同,故可以通过音色辨别对方是谁;把音量调大些,这相当于增大了声音的响度.]
5.A[解析:分析表中数据可知,随着音阶从“1”到“7”音调增高,每个音阶对应的频率也是逐渐增大,由此得出:音阶越高,频率越高,所以选项A正确;频率越高,音调越高,与响度大小无关,所以选项B错误;“悦耳动听”是说声音的音色好,与声音的频率大小无关,所以选项C错误;通过表中给出的数据计算可知:相邻音阶的频率之差是不同的,所以选项D错误.故选A.]
6.C[解析:老师用同样的力吹一根吸管,说明吸管材料不变,研究的因素一定与材料无关,故B和D错误.“同样的力”说明空气柱振动的振幅不变,因为响度决定于振幅,所以响度不变,故A错误.吸管长短不同导致空气柱振动频率不同,从而导致声音的音调不同,空气柱越短,空气柱振动的频率越高,音调越高.故选C.]
7.甲　乙　乙　丙[解析:根据波形的疏密程度可判断振动的快慢,即音调,波形越密,振动越快,音调越高,所以甲、乙的音调相同;根据波形上下振动的幅度可比较响度,振幅大的响度大,所以乙、丙响度相同.]
8.(1)A　B　C　A　D　F　80　1.02　(2)选取一根琴弦,用一定力拉紧琴弦,拨动琴弦,测出此时振动的频率,改用不同的力拉紧琴弦,分别测出相应的振动频率,进行分析比较[解析:研究物理问题时,我们经常采用控制变量法.若研究猜想一,就要控制琴弦的长短和材料一定,而横截面积不同,应选用编号为A,B,C的琴弦进行实验.若研究猜想二,应控制琴弦的横截面积和材料相同,而长短不同,应选用编号为A,D,F的琴弦进行实验.要验证猜想三,必须控制琴弦的横截面积和长度相同,而材料不同,这就必须使铜弦的长度为80 cm,横截面积为1.02 mm2,这样选用E,G,H即可验证猜想三.若验证音调的高低与琴弦松紧程度是否有关,就要选用同一根琴弦,在弦张紧程度不同时,测出其频率大小.]
　　在宽松而又热烈的气氛中,我的《声音的特性》正有条不紊地进行着,优美的旋律、动感的视频、多样的活动、丰富的联想,给在座的师生留下了深刻的印象.
《声音的特性》一节中,教材力图通过实验,让学生在体验与探究中了解声音的三个特性;通过对声音的速度估测增强学生对声速的感性认识,熟悉声速的测量方法.
为了有效达成教学目标,我事先进行了较为充分的准备,通过实践教学的体验,感觉效果不错.成功之处大约有如下几点:
1.以听声为主线,通过贝多芬《命运交响曲》的播放、击鼓、乐器演奏、辨音等环节,让学生在丰富的听觉体验中反复感受,逐步从无意转向有意,在潜移默化中体验声音的三个特性.
2.以生活为背景,引导学生通过实验、观察、探究、讨论等方式由表及里、深化思维,培养学生的合作能力和理论联系实践、物理结合生活的意识.
3.以问题为平台,通过解疑过程引导学生的思维,循序渐进、注重发散、层层推进;在问题的设置上坚持面向全体,“横看成岭侧成峰”,使每个学生在知识技能、过程方法和情感信念上都能有所得.
但是,在具体教学中,也发现一些问题:
1.学生的表达能力不够强,一方面是由于对物理概念的把握不够准确、熟练,更重要的还在于平时的自我要求不高,缺乏对语言表达能力的重视和训练.
2.学生在日常生活中观察和思考不够,缺乏对物理现象观察的针对性和敏锐性,这也说明学生物理联系生活的意识比较淡薄,这一状况的改变同样需要平时的慢慢积累.
针对上述问题,我觉得可以在如下方面进行改善:
1.让学生合理安排时间,提前熟读教材.
2.搜集教学资源,精心设计实验,提高学生课堂学习的兴趣.
3.充分相信学生,对于学生存在困难的地方,老师还是应该作为引导者和组织者,相信学生在自己的引导和组织之下可以很好地掌握知识.不把学生不懂的全收到自己手中,因为学生没有通过自己的体验是很难掌握知识的.
动手动脑学物理(教材第37页)
1.提示:仔细地研究“科学世界”中的知识,只要能将平时见到的(不局限于家中的)乐器分类,然后根据“科学世界”的阐述,就能作出令人满意的解释.
2.350 Hz,人类能听到.
3.“女高音”“男低音”中的“高”“低”指的是声音的音调;“引吭高歌”“低声细语”中的“高”“低”指的是声音的响度.
4.提示:敲击瓶口时瓶内水柱及瓶子振动发声,水柱越长,振动得越慢,发出声音的音调越低,水柱越短,振动得越快,发出声音的音调越高.用塑料管或竹管制成的哨子,通过上、下推拉“活塞”改变所吹管内空气柱的长度,从而改变音调.
　　多媒体教学建议
本节内容与实际的联系非常紧密,教学中,可以利用多种媒体(如录音机、VCD、计算机多媒体课件等)展现音乐的魅力,引入课题,激发学生探究的兴趣;通过多媒体播放丰富的超声和次声应用的资料片,拓展学生的知识.
能力提高设计:一位女高音正在轻声为一名放声歌唱的男低音伴唱,他们谁的音调高?谁的响度大?
(此题的目的是使同学们能正确区分乐音的三特性.“女高音”“男低音” 中的“高”“低”指音调,因此女高音音调高,男低音音调低.“轻声”与“放声歌唱”则表明了声音响度的大小,女高音响度小,男低音响度大)
物理小知识　共振
大约在200年以前,拿破仑率领法国军队入侵西班牙,有一支部队从一条铁链悬桥上通过的时候,指挥官起劲地喊着口令:“一、二、三、四!”随着口令,士兵们迈着整齐的步伐上了桥.悬桥越来越激烈地上下振动着,当队首的人快走到对岸的时候,只听见哗啦一声巨响,悬桥突然断了,桥上的官兵都掉进了水里,淹死了不少.无独有偶,1906年,一支沙俄军队在通过彼得堡附近的丰坦卡河大桥的时候,由于齐步走,大桥震断,也淹死了一些人.事后有关方面对桥进行了详细的检查,认定桥身相当坚固,也没发现有人故意破坏的痕迹.这桥断人亡的悲剧是怎样造成的呢?原来是共振在开玩笑.你知道共振在开什么玩笑吗?断桥事故的发生,就是因为队伍齐步走过桥的时候,相当于对桥加了一个策动力.当它的频率等于或者接近桥的固有频率的时候桥就发生共振,振幅迅速增大,把桥震断.因此,大队人马过桥,切忌齐步走,有些国家还作出规定,军队一律不许齐步过桥.同样,火车过铁桥,车轮和铁轨衔接处的撞击,也会产生周期性变化的作用力.如果这种作用力的频率和铁桥的固有频率相等或者接近,桥就会发生共振,这种振动也可能把桥震坏.所以火车通过大铁桥一定要减速行驶,使撞击力的频率远低于桥的固有频率,避免铁桥发生共振.
第3节　声的利用
了解现代技术中与声有关的知识应用.
通过观察或看录像等,获得社会生活中声的利用方面的知识.
通过学习,了解声在现代技术中的应用,进一步加深对科学的热爱.
【重点】　现代技术中与声有关的知识应用.
【难点】　声在现代技术中的应用.
【教师准备】　图片、录像、多媒体等.
【学生准备】　蜡烛、火柴、自制橡皮膜鼓.
导入一:
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及机车部件能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.
[设计意图]　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.激发学生学习的兴趣.
导入二:
播放影片《泰坦尼克号》中轮船沉没的情景.1912年泰坦尼克号首次出航便碰到冰山沉于海底,其主要原因是当时没有专门的手段遥测航道有无冰山之类的障碍物,如果你是船舶专家,你能否设计出一种仪器,能够预先测知前方有无障碍物,而避免危险呢?
导入三:
20世纪50年代,超音速飞机刚刚产生的时候,有一次在试飞的时候以1100千米/时的速度在离地面60米的空中飞行,当这架飞机飞过一座房子时,这座房子好像被什么撞击了一下就轰然倒塌了,你知道这是什么原因吗?
思路一
一、声在生活中的应用
(1)在生活中我们利用声音获得信息:如听老师讲课,人与人的交流,听广播,根据打雷声判断要下雨了等等,可见声音是我们获得信息的主要渠道.
举出生活中利用声的例子.
(2)(多媒体展示)超声波加湿器:北方干燥的冬季,把超声波通入水罐中,罐中的水会被破碎为许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内的湿度.
提问:超声波加湿器是用来传递信息的吗?
学生:观看图片,了解超声波加湿器的原理.
[设计意图]　拓宽学生的知识面.
学生:思考,回答,进行对比,区分传递信息和传递能量.
[设计意图]　让学生知道声可以传递信息,还可以传递能量.
总结:可见声除传递信息外,还可以传递能量.
二、声在医疗上的应用(多媒体)
(1)听诊器:中医中的“望、闻、问、切”,其中闻就是听声,这是利用声音诊断病情的最早的例子.
举出医疗上声应用的例子.
(2)B超:向病人体内发射超声波,同时接收体内脏器的反射波,反射波所携带的信息通过处理后显示在屏幕上.
(3)除去结石:向体内发射超声波,结石被击成细小粉末,从而排出体外.
(4)药液雾化器:对于咽喉炎、气管炎等疾病,药力很难到达疾病的部位,利用超声波将药液破碎为小雾滴,让病人吸入,增强疗效.
[设计意图]　通过学生举例子,提高学生的参与度,通过老师补充,扩大学生的知识面,使学生知道声在医疗中的重要作用.
分类讨论:上面的应用,哪些是传递信息的?哪些是传递能量的?
[设计意图]　进一步区分传递信息和传递能量.
三、声在军事上的应用
蝙蝠夜间活动,但从不碰壁,为什么呢?
学生看书,了解回声定位.
[设计意图]　培养学生的阅读能力.
声呐:根据回声定位,发明了声呐,探测海洋的深度,绘出地形图.
[知识拓展]　蝙蝠在飞行中,喉管内会产生一种超声波,这种超声波遇到物体,便被反射回来,蝙蝠接收到反射回来的超声波后,就能正确判断目标的方向和距离了.
学生做动手动脑学物理第2题.
[设计意图]　掌握回声测距离,进一步理解声呐的原理.
雷达:根据回声定位原理,判断目标位置.
四、声在工业上的应用
学生举例,看视频.
总结归纳:
(1)超声波探伤:在不损坏样品的前提下,检测样品的质量.
(2)清洗钟表等精密的机械.把被洗的物体放在清洗液里,超声波穿过液体并引起激烈的振动,把上面的污垢敲击下来而不损坏被洗物体.
(3)利用超声波对钢铁、陶瓷、宝石等坚硬物体进行钻眼、切削加工,这种加工精度和光洁度都很高.
[设计意图]　声在工业上的应用,学生较陌生,通过老师的补充,利用多媒体视频辅助教学,有助于学生了解工业上声的应用.
思路二
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?
学生思考、讨论并回答.
[设计意图]　培养学生的表达能力、归纳分析问题的能力.
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──判断螺栓是否松动
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的正常功能,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.
[设计意图]　了解次声波的产生、传播特点及应用.
(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,探测这些活动的特性.例如,在电离层中由于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: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.现广泛应用于航海事业.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,可令能旋转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?主要应用在哪些方面?
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.应用:利用声呐探测海洋深度、探测鱼群、探测敌方潜艇等.
讨论:根据声呐探测海洋深度需测哪些量?
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:svt.
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.
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?
[设计意图]　与水波进行类比,有利于学生掌握声波能传递能量的知识.
实验探究:
方案1:去掉可乐瓶的瓶底,在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:在扬声器前放一支点燃的蜡烛,使扬声器音量大一些,可以看见摇曳的火焰.
方案3:对着塑料膜敲鼓,在塑料膜后面用手电光源照着,使光能反射到墙面上,当鼓面振动使塑料膜振动时,研究墙上的光斑位置变化,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?
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.
1.外科医生可以利用超声波除去人体内的结石,是利用了声波能传递　　　　,中国传统中医用“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　　　　.?
解析:超声波利用能量将结石粉碎,说明声波可以传递能量.中医中的“闻”,是指医生通过听声音,来判断病人的病情,说明声波可以传递信息.
【答案】　能量　听　信息
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.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发出的次声波,所以能及早地采取避难措施.故选A.
3.蝙蝠夜间出来活动从来不会撞到墙壁、树枝上,以下解释正确的是 (　　)
A.蝙蝠的眼睛有夜视功能
B.夜晚有月光
C.蝙蝠的嗅觉很好,可以嗅出前面是否有物体
D.蝙蝠发出的超声波遇到物体后返回,根据回声就可以判定物体的位置和距离
解析:蝙蝠在飞行时能够发出超声波,超声波碰到蛾子、蚊子等昆虫或其他的障碍物后反射回来,蝙蝠根据反射回来的超声波就可以对前方的物体作出判断.说明了声音可以传递信息,B超就是根据这个原理制成的.故选D.
4.下列现象或做法中不能说明声音可以传递能量的是 (　　)
A.蝙蝠靠超声波捕食
B.利用超声波消除肾结石患者的结石
C.利用声波清洗精密的机械
D.人突然暴露在150 dB的噪声环境中,鼓膜会破裂出血
解析:蝙蝠靠超声波捕食,利用了声音可以传递信息,符合题意;利用超声波消除肾结石患者的结石,说明了声音可以传递能量,不符合题意;利用声波清洗精密的机械,说明了声音可以传递能量,不符合题意;人突然暴露在150 dB的噪声环境中,鼓膜会破裂出血,说明了声音可以传递能量,不符合题意.故选A.
声的利用
一、教材作业
【必做题】
教材第41页动手动脑学物理的1,2题.
【选做题】
教材第41页动手动脑学物理的3题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.以下实例中不能说明声音可以传递信息的是 (　　)
A.铁路工人用铁锤敲击钢轨检查螺栓是否松动
B.牙医用超声波洗牙
C.医生用听诊器了解病人心肺工作状况
D.利用声呐测海深
2.“B超”可以帮助医生确定病人体内脏器的情况,这是因为 (　　)
A.“B超”可以传递能量
B.“B超”声波进入人体可穿透内部脏器治病
C.“B超”声波的能量很大
D.“B超”声波进入人体,可在脏器上发生反射,反射波带有信息
3.古时候的魏国有一个有名的射箭能手叫更羸,有一天,他看见天上有一群大雁从头上飞过.他面对着一只掉了队正飞着的大雁拉满了弓,弦上也不搭箭,只听得“口当”的一声响,那只正飞着的大雁便应声从半空中掉了下来.在这个成语“惊弓之鸟”中,大雁是根据声音的　　　　判断是弓弦声,以为又有箭射来,这说明声音可以传递　　　　.?
4.2000年8月,俄罗斯的“库尔斯克号”核潜艇在巴伦支海遇难.探测专家用超声波可探测到潜艇的确切位置.超声波在海水中的波速v=1450 m/s,在潜艇正上方海面向下发出超声波,从超声波发出直至接收到潜艇的回波经历的时间为t=0.146 s,则潜艇沉没的实际深度h约为多少?
【能力提升】
5.在汶川地震救援中,采用了一种音频生命探测仪(如图),它的多个探头接触废墟,收集废墟下幸存者的微弱呼救声、呼吸声、心跳声等,探测仪将音频信号放大,就可发现幸存者,下列说法错误的是 (　　)
A.探测仪收集声音信号时利用了固体可以传声
B.幸存者发出的声音与外界噪声的音调、音色不同
C.幸存者能听见探测仪发出的超声波,从而作出反应
D.白天外界噪声大,探测仪更适合在安静的晚上使用
6.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,实验装置如图所示.A为一个圆筒,它的一端用剪成圆片的挺直的纸(纸的中间剪一圆孔)粘牢,另一端用塑料薄膜包住并绷紧,用橡皮筋扎牢.B为一支点燃的蜡烛.完成表中的内容.
探究内容
声音是否
具有能量
声音的能量与
响度是否有关
小孔距烛焰的距离
3 cm
3 cm
做法
击拍塑料薄膜
　　　?
观察内容
　　　?
　　　?
7.理论研究表明,在振幅相同的情况下,一个物体振动的能量,跟振动的频率的二次方成正比.超声波在介质中传播时,振动频率很高,因而能量很大,利用超声波传递的能量大的原理可以制成空气加湿器,请解释其中的声学原理.
【拓展探究】
8.阅读并回答问题.
声呐的应用价值
现代科学技术的发展使人们掌握了许多尖端、先进的探测技术.如雷达可以发现数百公里外的敌机;红外线望远镜可以在夜幕中发现隐蔽的敌人;卫星遥感技术可以在数小时内把地球表面整个地扫描一遍;射电天文望远镜可以观察到遥远的宇宙空间.但是为什么在水中却不采用这些先进技术而仍用落后的声呐呢?
原来,海水能吸收电磁波,雷达用不上了.海水吸热能力太强,红外线技术也无用武之地.海水的透光能力差,而吸收光的能力却很强,光学观察设备如望远镜也用不上了.特别是深海中一片漆黑,什么也看不见,探照灯又会暴露自己.而海水的传声能力却比空气强得多,声呐技术就应运而生了.声呐机发出一束束不同频率的声音信号,再用特殊设备接收反射信号加以分析,这样就如同安上了蝙蝠的耳朵,周围的情况也就一“目”了然了.
超声雷达还可以探测云层.地面设备向云层发射一束束超声波,根据反射时间可以计算出云层高度.再分析回声的频率变化,可以测出云层在空中移动的速度.因此,声呐技术在它的特殊领域仍有着不可取代的地位.
通过阅读以上文字,请你回答以下问题:
(1)声音是由物体的振动产生的,在15 ℃的空气中的传播速度为　　　　,人所能听见的声音的频率范围是　　　　　　　　.?
(2)从文中可以看出声呐技术有哪些应用?
①　　　　　　　　　　　　;?
②　　　　　　　　　　　　.?
(3)短文中介绍的是关于利用声音传递　　　　的例子,我们还学过利用声音也可以传递　　　　.?
【答案与解析】
1.B[解析:用铁锤敲击钢轨检查螺栓时,根据钢轨发出声音的不同,得到螺栓是否松动的信息;超声波洗牙是利用声音来传递能量,起到清洁牙齿的作用;用听诊器了解病人心肺工作状况时,根据心脏跳动发出声音的不同,得到心脏是否正常的信息;利用声呐测海深时,根据超声波反射回来需要的时间,得到海水深度的信息.故选B.]
2.D[解析:“B超”不是用来治病的,而是用来辅助诊断病情的,“B超”声波进入人体,在脏器上发生反射,人们再将反射的声波处理,形成脏器的图像,所以反射波带回的是信息.故选D.]
3.音色　信息[解析:弓弦振动发声,声音通过空气传播到大雁耳朵里,大雁听到后,根据声音的音色判断出有人拉弓射箭,说明声音可以传递信息.]
4.解:超声波从海面到沉没的潜水艇用的时间t't×0.146 s=0.073 s,潜艇沉没的深度:h=vt'=1450 m/s×0.073 s≈106 m.
5.C[解析:探测仪通过探头将声音传到人耳,利用了固体可以传声的原理,故A正确,不符合题意;根
据声音的三个特性:音调、响度及音色,幸存者发出的声音与其他声源发出的声音音调、音色均不同,人耳能分辨发声体的不同,故B正确,不符合题意;超声波是指频率高于人的听觉上限的声波,人耳不能听到,故C错误,符合题意;白天受噪声的干扰不如夜晚听得清楚,故D正确,不符合题意.故选C.]
6.轻拍、重拍塑料薄膜　烛焰是否摆动　烛焰摆动的幅度是否改变[解析:在探究声音是否具有能量时,可拍动塑料薄膜,观察烛焰是否摆动,若烛焰发生摆动,则说明声音具有能量;在探究“声音的能量与响度是否有关”时,要控制声音的频率不变,声源到烛焰的距离不变,轻拍和重拍塑料薄膜,观察烛焰摆动的幅度是否改变,若发生改变,则说明声音的能量与响度有关.]
7.超声波在介质中传播时,振动频率很高,因而能量很大,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加空气的湿度,这就是超声波加湿器的原理.[解析:利用超声波的能量使水雾化,再将雾气吹到室内即可.]
8.(1)340 m/s　20 Hz~20000 Hz　(2)①可以计算出云层高度　②可以探测海底情况　③可以测出云层在空中移动的速度(答出其中任意两条即可)
(3)信息　能量[解析:(1)通过查阅“一些介质中的声速”可知15 ℃时空气中的声速是340 m/s.人能感受的声音频率有一定的范围,大多数人能够听到的频率范围从20 Hz到20000 Hz.(2)通过阅读短文,根据要求寻找有关信息是初中生应具备的一种能力.通过阅读以上文字可知,声呐技术的应用介绍主要在最后两段文字上,所以通过认真阅读最后两段文字可以知道,声呐可以探测海底情况,可以计算出云层高度,可以测出云层在空中移动的速度.(3)声音能传递信息,也能传递能量.短文中声呐技术的应用都是声音传递信息的例子.]
　　一、教案中的成功之处
1.整个教案设计充分体现了“以学生为主体,以教师为主导”的教学理念.在教学设计中注重对学生动手能力和对物理知识学习兴趣的培养,充分展示了物理知识“来源生活,服务生活”,从生活中常见的实例入手,例如从闪电、铁轨的敲击声等入手,导入新课,使学生感觉所学的知识就是自己生活中活生生的情景,对即将学习的内容充满兴趣.
2.本节教案所有结论的得出均由学生通过观察演示实验、图片或自己动手实验总结得出.通过观察课堂上的演示实验、学生自己动手做实验、联系生活实际等方式,使学生明白声音可以传递信息,声音具有并能传递能量.
二、教学中出现的问题
1.刚刚接触物理知识的初中生对于物理实验把握不好,不会进行正确的设计,这点需要教师的引导和指点.有些学生不知道观察的重点在哪里,在实验结论的总结中也存在用词不当、语序不合理等现象.
2.演示实验的课堂秩序还比较好,但是学生自已动手实验的时候课堂秩序就需要多控制一下,老师可以巡回,及时给予学生指导和帮助,培养学生良好的实验素养和实事求是的实验精神.
3.结论的应用不好,学生通过演示实验和分组动手实验,小组讨论,得出了科学合理的结论,但是不会应用,在解决实际问题的过程中还存在一些问题,这需要在课堂检测环节,教师多巡视、指导,予以必要的讲解.
动手动脑学物理(教材第41页)
1.(1)(2)(3)是声音传递信息,(4)是声音传递能量.
2.解:s=vt=1500 m/s×3000 m.
3.提示:实际上网搜索一下,了解利用声的方面,本题体现了利用多种途径获取知识的理念.
声的利用　同步探究
课题:测定声音在铁中的声速.
内容:学校大操场主席台的边缘有一根中空的长铁管,现备有秒表、皮卷尺、铁锤,请同学们利用上述仪器测出声音在铁中的速度.
过程:
1.介绍秒表的使用和读数
(1)用秒表测量时间可准确到0.1 s.
(2)秒表的端钮可以用来上发条,也可用来开动和停止表的行走.使用前,表针都应停在零刻度.
(3)一般的秒表第一次按下端钮时,指针开始运动;第二次按下端钮时,指针停止运动;第三次按下端钮时,指针复位到零刻度.
(4)秒表的外形如图所示.秒表的长针为秒针,转1周是30 s,转2周为1 min.位于秒表上部中间的小圆圈里的短针是分针,走一圈为15 min,每小格为0.5 min.
图中秒表的读数为337.5 s.(说明:因为机械秒表采用齿轮传动,指针不可能停留在两小格之间,故不能估读出比0.1 s更短的时间)
2.测量原理
用皮卷尺测出铁管的长度l,在铁管一端用铁锤打击一下,在另一端听到两次响声,用秒表测出两次响声相隔的时间t,就可以计算出声音在铁中的速度.计算方法如下:
设声音在铁中的传播速度为v1,则声音在铁中的传播时间为t1;声音在空气中的传播速度为v2,则声音在空气中的传播时间为t2,两次响声相隔的时间为t.
则t-,
解得v1.
所以只要用刻度尺测出铁管的长度l,用秒表测出两次响声的时间间隔t,就可以计算出声音在铁中的速度.
3.分组操作
数据记录:
l=78 m(铁管长)
v2=340 m/s(声音在空气中的速度)
t=0.2 s(两次响声的时间间隔)
结果:将数据代入v1中,解得声音在铁中的速度为v1=2.65×103 m/s.
第4节　噪声的危害和控制
1.知道乐音和噪声的区别.
2.知道减弱噪声的途径,了解噪声强弱的等级和危害.
3.能从实例中认识噪声和辨别控制噪声的途径.
1.通过体验和观察,了解防治噪声的思路.
2.通过学习控制噪声的办法,培养学生应用物理知识解决实际问题的能力.
3.培养学生通过调查、访问网站、查阅资料等多种途径获取知识的能力.
1.培养学生的环保意识,培养学生热爱、保护我们赖以生存的“地球村”的环境意识,提高学生的道德修养.
2.通过开展社会调查,培养学生参与社会实践的兴趣.
【重点】　通过体验、探究,知道防治噪声的途径,渗透可持续发展观念.
【难点】　知道噪声的危害和减弱噪声的途径及培养学生的环保意识.
【教师准备】　玻璃片、铁钉、音叉及相应的图片、课件等.
【学生准备】　气球、耳罩及图片.
导入一:
师:同学们,上课前我们先来听一小段轻音乐,感受一下音乐的美妙吧.(手机播放一段轻音乐)大家闭上眼睛想象一下,此刻的你正悠闲地躺在家里温馨的小床上,听着这样的音乐,很轻很轻……你就要睡着了……突然,你家隔壁传来这样的声音(播放一段嘈杂的声音),此时的你有什么感觉?
生:很不舒服.
师:是的.通常,我们把声音分为两类:一类是能给人以优美享受的声音,叫做乐音;还有一类让人感到心烦意乱的声音,我们把它叫做噪声.这节课咱们就共同探讨“噪声的危害与防治”.
[设计意图]　在体验中去比较、思考并讨论,体验噪声易引起学生的注意及兴趣.
导入二:
师:声音多种多样.优美的乐音令人心情舒畅,而杂乱的声音——噪声刺耳难听,让人感到心烦意乱.噪声问题伴随着现代化大工业的发展而逐渐突出.近年来,噪声已列为国际公害,它严重地污染着环境,危害着人们的身心健康.噪声污染已与水污染、空气污染、固体废弃物污染一起,成为当代社会的四大污染.关于噪声,同学们想了解哪些问题呢?
生甲:噪声从哪里来?
生乙:噪声的波形有什么特点?
生丙:什么样的声音是噪声?
生丁:噪声有什么危害?
生戊:用什么办法可以减弱噪声?
师:同学们有很浓厚的求知欲,这很好.这节课我们就学习与噪声有关的一些知识.
一、噪声的来源
思路一
1.提出问题:令人心烦意乱的声音常来自哪里呢?
2.实验器材:两玻璃片、铁钉.
方案1:将两玻璃片的棱接触后摩擦,让学生听发出的声音.
方案2:用铁钉与水泥地摩擦,感觉它发出的声音.
3.这些声音发声时有什么特点呢?我们用示波器观察一下它们的波形,再与乐音进行对比.
老师放一段录像.
总结:噪声的振动是无规则的.
4.提出问题:生活中还有哪些声音属于噪声?
总结:妨碍其他人工作、学习、休息的声音都是噪声.
所以噪声的来源很多,我们判断一种声音是不是噪声,可以从两个角度考虑,一是从物理学角度看它的振动规则,如果它的振动是不规则的,那么这种声音就是噪声;二是从环境保护的角度看是否影响了人们的工作、生活和学习,如果对其他人有影响,则属于噪声.
5.举一些生活中产生噪声的例子.
　　[过渡语]　噪声是有大小之分的,同时噪声的危害也不一样,在物理中,是如何划分噪声的等级和危害的呢?
思路二
演示:播放一曲乐音,再播放一段噪声.
师:噪声和乐音都是声音,都是由物体振动产生的,它们的振动规律相同吗?下面我们一起来观察一下.
演示实验:利用示波器观察手捏空矿泉水瓶时产生的噪声的波形(如图乙),并与乐音发声的波形(如图甲)比较,引导学生讨论和发言,师生一起归纳总结.
(1)从物理学的角度:(多媒体展示)
发声体做无规则振动时发出的声音属于噪声.
那么,有规律的振动可不可以成为噪声?
演示:以中音播放一曲乐音,然后突然以很大的声音播放.
引导学生讨论和发言,师生一起归纳总结.
(2)从环境保护的角度:(多媒体展示)
凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音,以及对人们要听的声音产生干扰的声音,都属于噪声.(凡是人们在某些场合“不需要的声音”,就是噪声,乐音也会令人厌烦,成为污染环境的噪声)
在同学们身边,你听到过哪些噪声?
引导学生从自己的生活环境中列举噪声的来源.教师可总结为以下几点:(多媒体展示 )
①交通噪声:各种交通工具的喇叭声、汽笛声、刹车声、排气声、机械运转声等.
②工业噪声:纺织厂、印刷厂、机械车间的噪声.
③建筑噪声:筑路、盖楼、打桩等发出的噪声.
④社会噪声:家庭噪声,娱乐场所、商店、集贸市场里的喧哗声.
我们身边的噪声,有的强,有的弱,对人的危害不小.
二、噪声强弱的等级和危害
1.等级:虽然都是噪声,但它们也是有不同级别的,有的强度大,有的却小,我们如何描述噪声的这种差别呢?
2.我们可以将声音分成若干等级,每一级代表一定的强度.于是我们就用分贝作为声音强弱等级的单位,分贝用符号dB来表示.
3.请同学观看课本P43“小资料”的声音强弱等级表,找出以下几种声音的强弱:
(1)有利于学习的教室里的声音;(2)人与人之间的正常交谈声;(3)嘈杂的马路上的声音;(4)喷气式飞机起飞的声音.
4.危害
大约有三类:心理效应、生理效应和物理效应.
(1)心理效应:使人烦躁、精力不集中、妨碍休息.
举例:第二次世界大战期间,法西斯曾用尖锐的噪声来折磨被俘人员,使他们精神错乱以获取口供.
(2)生理效应:出现耳聋、头痛、消化不良、视觉模糊等症状,严重的神志不清、休克或死亡.
举例:20世纪50年代,西班牙曾经有80个人自愿做喷气发动机噪声作用的试验对象,结果有28人死亡,其余都得了严重的麻痹症.
(3)物理效应:高强度的噪声能够损坏建筑物.
举例:曾有一架飞机,在60米低空以每小时1100千米的速度飞行时,使地面一座楼房遭到破坏.
所以保护环境人人有责,我们应该从自身做起,从小事做起,减小噪声对其他人的危害.
5.噪声监测
播放噪声监测图片或录像,让学生观察,从监测仪上能得到什么知识.
[知识拓展]　噪声是影响人们工作、休息、学习的声音,还会影响人们的身体健康,严重时还会危害人的生命.但是,我们也可以用噪声来为人类服务,如噪声除草、利用噪声来看病、制造噪声武器等.
　　[过渡语]　噪声是有害的,在生活中我们是如何控制噪声的呢?
三、噪声的控制方法
由于我们听到声音的过程是:声源→传声介质→人耳,所以也要从以上三个方面对噪声加以控制.
例如:你正在学习,但楼下音乐的吵闹声影响了你,你该怎么办呢?
老师总结控制噪声的三个方法:
1.在声源处控制
如:在摩托车上安装消声器;用光信号代替声信号;提高技术,增加金属间的弹性,研制无声合金等.
2.在传播过程中控制
如:在公路两旁植树造林,让树木来减弱噪声;对产生噪声的机器装上隔音罩等.
3.在人耳处控制
如:戴上耳塞就是一个很好的方法.
老师举一些例子,请同学们判断这是采用什么方法控制噪声的.
四、我国在控制噪声方面的措施
《中华人民共和国环境噪声污染防治法》已于1996年10月29日由第八届全国人大常委会第二十二次会议审议通过,自1997年3月1日起施行.各省市结合自己的实际情况,也都制定了相应的法规文件.其中有一条是:在城市市区街道、广场、公园等公共场所组织娱乐、集会等活动,使用音响器材,产生干扰周围生活环境的过大音量的,由公安机关给予警告,可以并处200元以上1000元以下罚款.
法律为我们提供了保护,你还怕什么呢?
　　[过渡语]　我们知道,噪声是有害的,那么我们能不能利用噪声为人类服务呢?
五、噪声的利用
噪声也能利用,例如,利用噪声可以消除杂草、发电、制冷、除尘等.
六、课外活动
课外活动小组参考课题:噪声对植物生长的影响.
这个活动适合以4~6人的小组为单位展开.学生通过课堂学习和查阅资料,了解相关知识,选定要研究的课题《噪声对植物生长的影响》,并拟订研究方案.
噪声
1.减弱噪声的方法有很多种,可以在声源处、传播过程中、接收处减弱噪声.请在下列横线上填上减弱噪声的措施:“掩耳盗铃”是在　　　　减弱噪声;摩托车加上消音器是在　　　　减弱噪声;把门窗关上,是在　　　　减弱噪声;城区禁止机动车鸣喇叭,是在　　　　减弱噪声.?
解析:掩耳盗铃是在接收处减弱噪声;摩托车加上消声器,城区禁止机动车鸣喇叭是在声源处减弱噪声;把门窗关上是在传播过程中减弱噪声.
【答案】　接收处　声源处　传播过程中　声源处
2.从环境保护角度看,以下不属于噪声的是 (　　)
A.图书阅览室内的絮絮细语声
B.上数学课时,听到音乐教室传来的歌声
C.夜晚,人们正要入睡,忽然传来弹奏很熟练的钢琴声
D.吸引着人们的雄辩有力的演讲声
解析:从环境保护的角度讲,噪声是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音,以及对人们要听的声音产生干扰的声音.A项,图书阅览室内的絮絮细语声,不合题意;B项,上数学课时,听到音乐教室传来的歌声,不合题意;C项,夜晚,人们正要入睡,忽然传来弹奏很熟练的钢琴声,不合题意;D项,吸引着人们的雄辩有力的演讲声,符合题意.故选D.
3.如图是某市区矗立的噪声监测及分贝数显示装置.从装置上显示的分贝数可知 (　　)
A.此处的噪声能使人失去听力
B.此处的噪声能妨碍人们的工作和学习
C.此时的噪声妨碍人们的休息和睡眠
D.此时的噪声是较理想的安静环境
解析:从噪声监测装置上可以直接读出68 dB,它代表声音的响度;超过150 dB的噪声环境,会使双耳完全失去听力,故A错误;70 dB会干扰生活、影响工作,而图中噪声监测装置上显示的是68 dB,故B错误;为了保证休息和睡眠,声音不能超过50 dB,而图中噪声监测装置上显示的是68 dB,所以此时的噪声妨碍人们的休息和睡眠,故C正确;30~40 dB是较为理想的安静环境,故D错误.故选C.
4.关于乐音和噪声的叙述中正确的是 (　　)
A.乐音一定是乐器发出的声音,噪声一定是机械发出的声音
B.乐音一定悦耳动听,使人心情舒畅,噪声一定使人烦躁不安,危害人体健康
C.从环境保护的角度看,一切干扰人们正常学习、工作、休息和睡眠的声音都叫噪声
D.乐音的振动有规律可循,噪声的振动杂乱无章无规律可循
解析:噪声主要是机器发出的声音,但也有别的声音会形成噪音,A不正确;乐音悠扬、悦耳,听到感觉非常舒服,噪声听起来不舒服,同时会损害人的健康,B正确;从环境保护的角度看,凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音,以及对人们要听的声音产生干扰的声音,都属于噪声,C正确;从物理学角度来看,噪音是发声体无规则振动产生的声音,乐音是发声体有规则振动产生的声音,D不正确.故选BC.
1.噪声的来源
(1)物理学角度
(2)环境保护角度
2.噪声强弱的等级及危害
(1)噪声等级——分贝
(2)危害
3.噪声控制
(1)在声源处减弱
(2)在传播过程中减弱
(3)在人耳处减弱
一、教材作业
【必做题】
教材第45页动手动脑学物理的1,2题.
【选做题】
教材第45页动手动脑学物理的3,4题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.从环境保护和人的感受角度来看,下列不属于噪声的是 (　　)
A.图书阅览室内的说话声
B.夜深人静时传来的很熟悉的钢琴声
C.吸引人的铿锵有力的演讲声
D.工厂的机器轰鸣声
2.一场大雪过后,人们会感到外面万籁俱静.究其原因,你认为正确的是 (　　)
A.可能是大雪过后,行驶的车辆减少,噪声减小
B.可能是大雪蓬松且多孔,对噪声有吸收作用
C.可能是大雪过后,大地银装素裹,噪声被反射
D.可能是大雪过后气温较低,噪声传播速度变慢
3.为缓解交通压力,许多大中城市都修建了轻轨,我们看到,紧邻居民区的地方大都安装了封闭的玻璃屏,如图所示,这样做的目的是 (　　)
A.防止下雨时淋湿列车
B.控制速度
C.阻断噪声的传播
D.美化环境
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.长期生活在噪声环境中的人,容易患 (　　)
A.神经衰弱和高血压 B.心脏病
C.癌症 D.记忆力减退
【能力提升】
5.如图所示的标牌,它表示的意思是 (　　)
A.此地有乐队,可以出租
B.道路弯曲,行车注意安全
C.禁止鸣笛,保持安静
D.以上选项均不正确
6.假如跟你一墙之隔的邻居经常引吭高歌,干扰你的学习和休息.为了减弱这一噪声采取的下列措施中无效的是 (　　)
A.赶快将门窗关紧
B.用棉花塞住耳朵
C.将门窗打开,加快空气流动
D.将棉毯挂在窗上
【拓展探究】
7.图甲为2012年我国各类噪声污染投诉构成比例图;图乙为2012年全国各类功能区噪声环境实际达标率(%)和环境噪声标准值(分贝),读图回答下列问题.
(1)在各类噪声污染投诉中,　　　　最高,请就该噪声污染源举一例子:　　　　.?
(2)在各类功能区噪声环境达标率中,昼间比夜间　　　　(选填“高”或“低”).各类功能区中噪声环境实际达标情况最好的是　　　　区,原因是　　　　.?
(3)在各类功能区噪声环境达标率中,夜间噪声达标率最差的是　　　　区,原因是　　　　.?
【答案与解析】
1.C[解析:图书阅览室内,需要安静的氛围,在里面说话就打扰了其他读者,因此属于噪声,不符合题意;夜深人静时,人们都要休息,钢琴声虽然在平时觉得好听,但是在此时却影响人们休息,所以属于噪声,不符合题意;铿锵有力的演讲声,而且是“吸引人的”,包含一个信息:不仅不会打扰听众,人们还非常愿意听,所以不属于噪声,符合题意;工厂的机器轰鸣声,影响周围人的工作、学习、休息、生活,因此属于噪声,不符合题意.故选C.]
2.B[解析:大雪蓬松且多孔,声波进入后在微孔中发生摩擦而将声音的能量消耗掉,因此对噪声有吸收作用.故选B.]
3.C[解析:防治噪声的途径:防止噪声产生,阻断噪声的传播,防止噪声进入人耳.从题来看,施工人员设置的是隔音屏,所谓隔音屏,就是通过阻断噪声的传播来减弱噪声.故选C.]
4.A[解析:噪声会影响人们的工作、学习和休息.长期生活在高分贝的噪声环境中,听力会受到严重影响并产生神经衰弱、头疼、高血压等疾病,更严重时会造成鼓膜破裂出血、双耳失去听力等.故选A.]
5.C[解析:减弱噪声的途径有:在声源处减弱噪声;在传播过程中减弱噪声;在人耳处减弱噪声.题中所示的标志是禁止鸣笛的标志,这是在声源处减弱噪声.故选C.]
6.C[解析:将门窗关得紧紧的,可以在传播过程中减弱噪声;用棉花塞住耳朵是在人耳处减弱噪声;将门窗打开,可以使声音更容易传播进房间,不能减弱噪声;将棉毯挂在窗上,可以在传播过程中减弱噪声.故选C.]
7.(1)生活噪声　广场音乐、公共场所大声喧哗、烟花爆竹等 　(2)高　工业　国家对工业噪声污染治理力度较大,对工业噪声监管严格　(3)道路两侧　夜间噪声标准值低,大型货车通行且车速快,建筑施工,道路施工,政府、交管部门监管不力等[解析:(1)根据图甲可知,各类噪声污染投诉中,最高的是生活噪声.如广场音乐、公共场所大声喧哗、烟花爆竹等都是生活噪声.(2)在各类功能区噪声环境达标率中,昼间比夜间高.各类功能区中噪声环境实际达标情况最好的是工业区.因为国家对工业噪声污染治理力度较大,对工业噪声监管严格.(3)因为夜间噪声标准值低,大型货车通行且车速快,建筑施工,道路施工,政府、交管部门监管不力等,造成夜间噪声达标率最差的是道路两侧区.]
　　1.关注学生生活经验.在导入新课设计时从生活中常见的现象入手,容易激发学生的学习兴趣.围绕课本知识查找资料,联系实际解决实际问题是提高学生学习兴趣的方法.教学过程中所举例子都源于生活,探究所用的器材也是生活中的常见物品,这样设计是为了使学生认识到物理和我们现在的生活密切相关,缩短学生与物理的距离,消除学生对物理实验探究的恐惧感,让学生从生活走向物理,从物理走向社会.
2.重视对学生学法的指导.引导学生带着眼睛去观察、去发现,甚至去探究我们身边的物理现象,并思考这些现象的实际应用,提高学生的学习兴趣.教学设计中转变了教学观念,让学生成为学习的主人,重视对学生能力的培养,倡导学习多样化.教学设计中多处采用学生带问题自己阅读和学生分组讨论的方式,培养学生自主学习的能力,学会学习上的合作与交流.教学设计的基本思路是让学生互相讨论进行探究,形成感性认识,在教师的不断提问下,引导学生积极思考、热烈讨论、踊跃发言,从而形成理性认识.
3.能从学生的实际情况出发,以学定教.学生前面已学习了声音的产生和传播,知道了人耳听声的原理,理解了声音的三个特性.同时,在日常生活中,学生接触