第4节 噪声的危害和控制
知识与技能
1．了解噪声的来源和危害。
2．知道防治噪声的途径，增强环境保护的意识。
过程与方法
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。
情感、态度与价值观
1．通过本节课的学习，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
知道噪声的来源及其危害。
难点
防治噪声的途径，增强环境保护意识。
闹钟、纸盒、耳罩、泡沫塑料、示波器、铁钉、玻璃、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
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。请同学们听声音谈感受：
(1)播放轻音乐片断、潺潺流水、喳喳鸟语、唧唧虫鸣，能通过多媒体把声音与大自然的景色配合更好。
讨论回答感受：声音优美、令人愉快。
(2)播放嘈杂的吵闹声、喇叭声、建筑工地的隆隆声、工厂机器运转的轰鸣声……
讨论回答感受：声音难听、令人厌烦。
学生思考并交流讨论：什么是噪声？噪声是从哪里来的？噪声有什么危害？可以用什么办法来减弱噪声？
这节课我们就学习与噪声有关的一些知识。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《练习册》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(一)噪声
情景设置：
进程1：听一段优美的音乐。
进程2：用铁钉刮玻璃，听听产生的声音。
进程3：大家一起来唱一首歌。
进程4：让学生一起听一名同学讲故事，同时让另一名学生在旁边大声唱歌。
通过对比1和2，提出问题：你喜欢哪一种声音？通过对比3和4，提问：唱歌对大家听故事有什么影响？说明理由。
学生体验活动：敲击音叉，发出的声音悦耳动听；刮玻璃(或揉塑料盒)，发出的声音刺耳难听。
小结：优美的乐音令人心情舒畅，杂乱的噪声令人心烦气躁，有时候乐音也能变成噪声。
学生猜想：乐音与噪声为什么会有两种截然不同的效果呢？
请同学们阅读噪声的来源，分组讨论并回答下面的问题：
(1)从物理学的角度看，什么是噪声？用什么实验可以验证你的说法？
(2)从环境保护的角度看，什么是噪声？
(3)城市噪声的主要来源有哪些？
(4)你能举出生活中噪声的实例吗？
学生活动：带着问题有目的地阅读，并分组讨论。
教师巡回指导，鼓励学生联系生活、生产实际。
师生共同活动(学生汇报讨论结果，教师进行补充讲解)
归纳总结：噪声的含义
结论1：从物理学的角度看，噪声是指发声体做无规则振动时发出的声音。
这个理论可从下面的演示实验得到证实。
演示实验：观察噪声的波形。
用示波器观察音叉发出的声音和铁钉刮玻璃(或揉塑料盒)发出的声音的振动情况，发现音叉发出的声音振动是有规律的，而刮玻璃发出的声音振动是杂乱的、无规律的。
利用示波器观察铁钉刮玻璃时产生的噪声的波形(图甲)，并与音叉声音的波形(图乙)做比较。
学生活动：仔细观察并交流讨论，噪声与乐音的波形有何不同之处？
实验结果：铁钉刮玻璃时产生的噪声的波形没有规则，是杂乱无章的，音叉声音的波形有规则。
结论2：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。
例如：优美动听的音乐有时也会变为噪声。
思考并讨论：我们身边的噪声主要来源有哪些？
交通运输噪声：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。
工业噪声：纺织厂、印刷厂、机械车间的噪声。
施工噪声：筑路、盖楼、打桩等。
社会生活噪声：家庭噪声，娱乐场所、商店、集贸市场里的喧哗声。
典例解读
【例1】下列声音中属于噪声的是( )
A．足球比赛时球迷震耳欲聋的呼喊声
B．交响乐团演奏的锣鼓声
C．工人师傅在一台有毛病的柴油机旁仔细听它发出的声音
D．上课时小林和同桌轻声细语的交谈声
【解析】 本题应从物理学角度、环境保护角度和主观感觉上区别乐音和噪声。
【答案】 D
(二)噪声强弱的等级和噪声的危害
《北京晚报》曾报道：采石场机器轰鸣 养殖场牲畜“发疯”
房山一农民承包了村里的十几亩荒山并办起了一个具有一定规模的养殖场。当年，村里的养殖场边上又建起了一座石子厂。石子厂每天机器日夜轰鸣，噪声不断，结果养殖场内的牲畜出现各种异常情况：有的不进食；有的无睡眠；还有的牲畜到处乱窜，相互哄挤，造成部分小鸡骨折，许多小鸡被踩死。眼看着损失与日俱增，养殖场主急在心头，一怒之下将石子厂告上了法院，要求消除噪声并赔偿经济损失60000元。
学生思考：噪声强弱是如何划分的？其等级怎么表示？噪声的危害表现在什么地方？
学生阅读课本，并交流讨论。
归纳总结：噪声的等级的划分用分贝(dB)值表示，它实质上是指响度的大小。
把人们刚刚能听到的声音定为0 dB；一般30～40 dB是较理想的安静环境；70 dB会干扰谈话，影响工作效率；长期生活在90 dB以上的噪声环境里，会使人的听力受损甚至引起其他疾病；如果突然暴露在高达150 dB的噪声环境中，鼓膜会破裂出血，双耳完全失去听力。为保护听力，声音不能超过90 dB；为保证学习和工作，声音不能超过70 dB；为保证休息和睡眠，声音不能超过50 dB。
学生阅读课本P43“小资料”，了解一些声源的分贝数和人对不同强度的声音的感觉。
噪声的危害表现在以下几个方面：
(1)心理影响：使人烦躁、精力不集中，妨碍睡眠和休息。
(2)生理影响：使人耳聋、头痛、消化不良、视觉模糊等，严重的神志不清、休克或死亡。
(3)高强度的噪声能够损坏建筑物。如喷气式飞机产生的噪声能够将附近建筑物的窗户玻璃震碎，噪声导致工作设备“疲劳”以至断裂等。
典例解读
【例2】如图是某市区竖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．此时的噪声能使人失去听力
B．此时的噪声能妨碍人们的工作和学习
C．此时的噪声能妨碍人们的休息和睡眠
D．此时的噪声环境是较理想的安静环境
【解析】声音的强弱等级用分贝来表示。0 dB是人能听到的最微弱的声音；30～40 dB是较理想的安静环境；70 dB会干扰谈话，影响工作；长期生活在90 dB以上的噪声环境里，听力会受到严重的影响；超过150 dB的噪声环境，会使双耳完全失去听力。
【答案】C
(三)控制噪声
噪声会严重影响人们的工作和生活，因此，控制噪声十分重要。学生思考并交流讨论：实际生活中是怎样控制噪声的？
提问：闹钟响起来，它是噪声吗？怎样减弱它对课堂的干扰？
让学生讨论后，提出具体的方法。
请同学们阅读课本并回答下面的问题：
(1)声音从产生到引起听觉的三个阶段是什么？
(2)控制噪声的三种途径是什么？
(3)请同学们设计一个简单的实验来证实控制噪声的三种途径。
师生共同活动：
问题(1)：声音从产生到引起听觉有这样三个阶段：①声源的振动产生声音；②空气等介质的传播；③鼓膜的振动。
问题(2)：控制噪声的三种途径：①防止噪声产生(在声源处减弱)；②阻断它的传播(在传播过程中减弱)；③防止它进入人耳(在人耳处减弱)。
问题(3)：实验探究
器材：电动机、泡沫塑料、罐头盒、报纸、铝箔、塑料袋等。
实验可用玩具电动机做振动源，把旋转的电动机放在桌子上会产生较大的声音。将电动机用软泡沫塑料垫起，减少桌面的振动，噪声明显减弱(在声源处减弱噪声)。将电动机置于空罐头盒上，将罐头盒用软泡沫塑料垫上，再用软泡沫塑料挡在电动机与学生之间，发现噪声明显减弱(在传播过程中减弱)。
举例：实际生活是怎样控制噪声的？
(1)给噪声大的机器加隔音罩或加橡皮垫来吸收它的振动，给汽车和摩托车安装消音器，市区内禁止汽车鸣笛。
(2)在公路和住宅区内设置屏障墙和种草、植树。
(3)在高噪声车间里加装隔音板或让工人戴消音耳塞。
典例解读
【例3】噪声污染已经成为危害人们生活的三大污染之一。控制噪声污染应从防止噪声产生、阻断噪声传播和防止噪声进入人耳三个方面着手，下列事例中属于阻断噪声传播的是( )
【解析】 控制噪声的途径有3条，中考期间考场周边工地停止施工，汽车驶入市区禁止鸣喇叭，这样就没有了声音，是在声源处进行控制；飞机场附近居民采用双层窗，飞机起飞、飞行、降落时照常产生声音，人耳也会听到声音，只是听到的声音变小了，是在传播过程中控制；工人在工作时，机器会产生各种声音，声音在空气中仍在正常传播，戴防噪声耳罩会减弱人耳听到的噪声大小，属于在人耳处控制。
【答案】 B
四、尝试练习，掌握新知
《练习册》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习了解了噪声的来源和危害，知道防治噪声的途径，增强环境保护的意识。
六、深化练习，巩固新知
《练习册》相关作业部分。
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第1节 声音的产生与传播
第1课时 声音的产生与传播
第2课时 声速与回声
知识与技能
1．通过观察和实验，初步认识声音产生和传播的条件。
2．知道声音是由物体振动产生的。
3．知道声音传播需要介质，声音在不同介质中传播的速度不同。
过程与方法
1．通过观察和实验的方法，探究声音是如何产生的，声音是如何传播的。
2．通过学习，锻炼学生初步的观察能力和初步的研究问题的能力。
情感、态度与价值观
1．通过教师、学生双边的教学活动，激发学生的学习兴趣和求知欲望，使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。
2．注意在活动中培养与其他同学合作的意识。
重点
1．声音是由物体的振动产生的。
2．声音的传播需要介质，以及声是以声波的形式传播的。
3．声速与介质种类及介质温度有关。
难点
1．声音在介质中以声波形式传播。
2．设计探究实验。
3．声现象的分析、解释。
音叉、钢尺、小锤、铁架台、乒乓球(或泡沫塑料球)、水槽、水、真空玻璃罩、抽气机、细线、小鼓、白纸、小闹钟(或小收音机)、小石头、塑料袋、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
媒体播放：海涛声、砂轮与工件的摩擦声、优美的歌声、琴声、锣鼓声、神奇的超声波等。
引导提问：声音是怎样产生的呢？为什么会有各种各样、千差万别的声音？
导入课题：我们听到的如此优美的乐曲及大千世界里如此丰富多彩的声音是怎样产生的，又是怎样传播的呢？我们今天就来学习“声音的产生与传播”。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《练习册》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(一)声音的产生
实验探究：怎样利用桌上的器材，让它们发出声音，并探究物体发声时的共同特征。
参考器材：音叉、钢尺、小锤、铁架台、带有细线的乒乓球(或泡沫塑料球)、小鼓、纸屑等。
方案1：让学生用钢尺做一个简单的实验。使钢尺三分之二伸出桌面，一手将其另三分之一紧压在桌边上，另一手拨动伸出端，观察钢尺在发声时的现象，并用语言描述现象。
学生观察到的现象是：钢尺振动，并能听见声音。
方案2：将悬吊着的泡沫塑料球或乒乓球接触不发声的音叉，球并不跳动；将音叉敲响，再使球接触音叉，球跳动，如图所示。
方案3：让学生在小鼓鼓面撒一些纸屑，然后用手敲击鼓面，观察鼓面纸屑的跳动情况。
通过实验对比，思考：钢尺、音叉、鼓面在什么情况下跳动，在什么情况下停止跳动？
实验的物体 发声时现象 无声时现象 结论
钢尺 振动 不振动 钢尺的振动产生声音
音叉 振动 不振动 音叉的振动产生声音
小鼓鼓面 振动 不振动 鼓面的振动产生声音
归纳钢尺、鼓面、音叉等物体发声时具有的共同特征，验证自己当初的猜想，同时组织学生互相讨论、交流生活中有关的现象和体验。
归纳总结得到结论：声音是由物体的振动产生的，振动停止，物体就停止发声。
交流探究：物体的发声现象真是太多了，你能解释物体的发声原理吗？
典例解读
【例1】小明和小华一起做了下面的实验：小明把手放在喉咙处大声讲话，感觉喉头振动了；小华把正在发声的音叉放在水中，水面激起了水花。通过对这两个实验现象的分析，你能得出的结论是：__________________。小华同学用手使劲敲桌子，桌子发出了很大的声响，但他几乎没有看到桌子的振动，为了明显地看到实验现象，你的改进方法是：________________________________________________________________________。
Ｚ【解析】 ＺＺ小明大声讲话时，发出声音，喉头振动；水面溅起水花，是因为音叉的振动产生的，而音叉发出了声音。两者的共同之处是：有声音，物体在振动。所以可得出结论：发声的物体在振动。使劲敲桌子，听见了声音，但是看不见桌子振动，这时需要把桌子微小的振动放大，故可采用转换法，放一些微小的容易振动的物体在桌子上，将桌子的微小振动放大。
【答案】 ＺＺ发声的物体在振动 在桌面上撒一些纸屑或放一些轻小物体
(二)声音的传播
花样游泳运动员，当她们的耳朵在水中时还要靠音乐的节奏，才能使自己的动作和其他队员保持协调一致，声音是如何传到耳朵的？宇航员在太空中近在咫尺为什么还要靠无线电波而不直接交谈呢？
思考：声音是怎样从发声体传播到远处人的耳朵里的，是否需要什么媒介？有物体在振动我们就一定可以听到声音吗？太空比地球表面缺少了什么？
猜想与假设：声音要传播出去，可能需要物质来作媒介。
实验探究：可以将学生分成几个小组，分别探究固体、液体、气体能否传声。
实验1：气体传声实验
列举事例：我们可以听到身边同学的讲话，可以听到美妙动听的音乐，打雷时我们和雷电没有接触，但我们却能听到隆隆的雷声。说明此声音是由空气传播的。
进一步猜想：如果连空气都没有呢？声音能不能传播呢？
实验探究：如图所示，把正在发声的电铃放在玻璃罩内，电铃和罩的底座之间垫上柔软的泡沫塑料。逐渐抽出罩内的空气，你听到的电铃声音会有什么变化？再让空气逐渐进入罩内，电铃声音又怎样变化？电铃和罩的底座之间为什么要垫上柔软的泡沫塑料？
现象一：抽出部分空气后，听到电铃的声音明显变小；
现象二：当空气全部抽出后，听不到电铃的声音；
现象三：当空气逐渐进入罩内，听到电铃声逐渐变大。
结论：声音可以在气体中传播。声音不能在真空中传播。
思考：声音在空气中如何传播呢？
多媒体演示水波的运动。
提问：(1)谁能描述一下你看见了什么？(一圈圈的水波，而且不断地向四周扩散。)
(2)水面上为什么出现了水波？
(3)我手中有一张纸，怎样才能让它发出声音？
学生体验：抖动手臂，引起纸的振动，发出声音。
追问：(1)纸的振动会影响到周围的空气吗？
(2)水滴使水面振动，发出声音，以水波的形式传播；振动的纸发出声音，在空气中会以什么形式传播呢？我们可不可以用水波类比一下呢？
播放多媒体声波动画让学生有初步的认识，并提出声波这个概念。
如图甲，音叉振动时，附近空气随音叉振动，形成一系列疏密相间的形状向四周传播，这就是声波。这就像石块落入水中击起水波一样，如图乙。
鼓声在空气中传播方式：鼓面向右振动，压缩右面的空气，使这部分空气变密；鼓面向左振动，使右面的空气变稀疏；鼓面左右振动，空气中就形成了疏、密相间的声波，由近及远向四周传播出去。
结论：声以波的形式传播着，我们把它叫做声波。
实验2：液体传声实验
将能发声的物体(如小闹钟或小收音机)放在密封的塑料袋中，塑料袋浸没在水里后，仍能听到发声体发出的声音，说明液体能够传声。
也可以在水槽里装水，然后在水里敲打石头，耳朵贴在容器壁上听。水中的鱼儿可以被声音吓跑等，如图所示。
结论：声音可以在液体中传播。
实验3：固体传声实验
(1)两个学生合作，同学甲在长条桌的一端用铅笔在白纸上用力均匀地写“一”，同时同学乙在桌子的另一端把耳朵贴在桌面上听。
(2)同学乙将耳朵离开桌面(注意调整耳朵与笔的距离，保证与上次实验时耳朵与笔的距离相同)，同学甲在相同的条件下继续写“一”，与上次实验进行比较，有什么不同？说明了什么？
从以上的活动中你可以得出什么结论？(固体可以传声)
你还可以想出其他的生活事例或者实验方案来支持固体可以传声这个观点吗？(让学生举例，例如小学里曾经制作的土电话、“隔墙有耳”。)
师生归纳总结，得出结论：
(1)声音传播需要物质，声音不能在真空中传播，传播声音的物质可以是固体、液体、气体。
(2)物理学中把能传播声音的物质叫介质。
典例解读
【例2】下列关于声的说法，错误的是( )
A．我们能听到远处的雷声，说明空气可以传声
B．人在岸上大声说话也能惊动水中的鱼，说明水能传声
C．将耳朵贴在长钢管的一端，让他人在另一端敲击一下，你会听到1次敲击声
D．宇航员在太空中不能直接对话，说明真空不能传声
【解析】声音传播需要介质，声音可以在液体、固体和气体中传播，真空不能传声；声音在不同介质中的传播速度不同。
【答案】C
(三)声速
有时候在电影里看见这样的画面，演员的口形与观众听到的话不是同一时间的，听到的声音要比演员的口形慢半拍，这说明声音的传播需要一定的时间。
1．声速
声音传播的快慢用声速描述，其大小等于声音在每秒内传播的距离。
思考：既然固、液、气都能传声，为什么游击队员为了听远处的火车声，将耳朵贴在铁轨上？声音在固体、液体、气体中传播的速度是否一样快？
学生阅读课本P30“小资料”，了解一些介质中的声速。
小结：(1)声音在不同介质中的传播速度一般不同。
(2)声速与介质的温度有关。15 ℃时空气中的声速为340 m·s－1。
(3)声音在固体中的传播速度最快，其次是在液体中，在气体中传播的速度最慢。
问题1：在一根空的长铁管的一头敲一下，在另一头可以听到几次声音(抢答并说出理由)？如果要想在另一头听到三次敲击声，你该怎么做？
学生思考并回答。在思考的过程中体会传声速度与传播时间的关系。
说明声速不仅与介质的种类有关，还与介质的温度有关。
问题2：如果我们想知道声音在室温状态下空气中的传播速度，应该怎么办？说出实验方案。
引导：要测声速，必须知道哪些量？你准备用什么办法解决这些量？需要用到哪些器材？
组织学生讨论，要求想出一个测量声速的方法。
说明：在设计实验的时候，要注意实验方案的可行性。声源离人耳的距离适当，不宜过近。测时间的工具也尽可能准确。当然学生会出现各种各样的实验方案，只要原理得当，应该给予鼓励。
学生讨论交流回答：方法一：百米赛跑时，测出计时员与发令枪的发令地点之间的距离s，再测出计时员从看到发令枪发令时的烟雾到听到枪声的时间t，利用v＝就可以计算出声音在空气中的速度。
方法二：测出海底的深度s，把恰好没在海面下的钟敲响，测出钟声传到海底，再反射回海面共用的时间t，利用v＝就可以算出声音在海水中的速度。
方法三：对着山崖喊话，测出从喊声发出到听到回声所用的时间t，再测出喊话者距山崖的距离s，利用v＝，就可以计算出声音在空气中的速度。
方法四：利用声呐对着墙壁发出超声波，它会自动记录从发出超声波到接收到被墙壁反射回来的超声波共用的时间t，再测出声呐与墙壁之间的距离s，利用v＝计算出声音在空气中的速度。
方法五：两个同学相距较远的距离s，让其中的一位同学喊话，并记下开始喊话的时刻t1；当另一位同学听到喊声时，也记下听到喊声的时刻t2，则利用v＝计算出声音在空气中的速度。
2．回声
如果对着山崖大喊一声，会发生什么现象？这种现象产生的原因是什么？
由此引入回声的概念：声波在传播过程中遇到障碍物会反射回来的现象，如图所示。
提问：如果对着教室的墙大喊一声，有回声产生吗？
学生讨论：听到回声的条件。
学生总结：(1)回声到达人耳应比原声晚0.1 s以上。
(2)如果相差不到0.1 s，回声和原声混在一起，使原声加强。
思考：(1)开山放炮时为什么能听到隆隆不绝的响声？
(2)人在屋里说话为什么比在旷野里听起来响亮？
说明：(1)声波在传播过程中遇到障碍物会发生以下情况：一部分声波在障碍物表面反射；另一部分声波有可能进入障碍物，被该物体吸收甚至穿过障碍物，我们能隔墙听到相邻房间中的声音就是这种情况；
(2)不同的障碍物对声波的反射和吸收能力不同，通常，坚硬光滑的表面反射声波的能力强，松软多孔的表面吸收声波的能力强；
(3)当两个声音传到人耳时间大于0.1 s时，人耳就能分辨这两个声音。若小于0.1 s则原声加强(如图所示)。
学生阅读课本P30“科学世界”，了解人耳是怎样听到声音的。
人耳是由耳廓、外耳道、鼓膜、前庭、耳蜗及听觉神经等构成，如图所示。
外界传来的声音引起鼓膜振动，这就像鼓槌击鼓使鼓面振动一样。鼓膜振动通过前庭及其他组织传到听觉神经，听觉神经将信号传给大脑产生听觉。其过程如下：
典例解读
【例3】甲同学把耳朵贴在一根有水的长铁管的一端，乙同学在长铁管的另一端敲一下这根铁管，则甲同学听到的声音情况是( )
A．响了一下，声音是从铁管传来的
B．响了两下，先听到从空气传来的声音
C．响了两下，先听到从铁管传来的声音
D．响了三下，先听到从铁管传来的声音
【解析】 声音在不同的介质中传播的速度一般不同，声音在固体中传播最快，在液体中次之，在气体中最慢。敲一下有水的铁管，能听到三次敲击声，第一次是通过铁管传来的，第二次是通过水传来的，第三次是通过空气传来的。
【答案】 D
【例4】某学习小组同学合作测量两距离较远的建筑物间的距离。
(1)他们选择了两座建筑物A、B(相距约150 m)做实验，且当时气温大约是15 ℃，需要的实验器材是______。
(2)实验步骤如下，请你将实验操作步骤补充完整。
A．某同学在A处大喊一声，并同时开始计时，听到回声时停表，将测得的时间t记录下来。
B．两建筑物间的距离的表达式是：______。
C．重复上述步骤，再测两次，并求出距离的平均值，这样做的目的是______。
(3)请写出造成本实验误差的原因之一：____________。
【解析】 t时间内，声音的传播距离为两座建筑物间的距离的2倍，传播时间为发出声音到听到回声的时间差，利用公式s＝v声t/2(v声＝340 m/s)可以计算出两建筑物间的距离。人的反应时间会造成实验误差。
【答案】 (1)停表
(2)s＝v声t/2 减小误差
(3)人的反应时间
四、尝试练习，掌握新知
《练习册》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习知道了声音是由物体振动产生的；声音的传播需要介质，真空不能传声；声音在所有介质中都以声波形式传播；声速的大小与介质的种类、介质的温度有关，声在不同介质中的声速不同。
六、深化练习，巩固新知
《练习册》相关作业部分。
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第2节 声音的特性
第1课时 音调
第2课时 响度和音色
知识与技能
1．了解声音的特性包括：音调、响度和音色。
2．知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关，响度跟发声体的振幅有关。
3．不同发声体发出声音的音色不同。
过程与方法
1．通过做“音频与频率有关的实验”和“响度与振幅有关的实验”进一步了解、学习用科学探究的方法研究物理问题。
2．学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释具体问题。
3．培养学生合作的能力，初步的评估和听取反馈意见的意识。
情感、态度与价值观
1．乐于探索自然现象和身边的物理道理，乐于参与观察、实验、探究活动。
2．有主动与他人合作交流的愿望，敢于发表自己的见解。
3．体会现实世界物体的发声是丰富多彩的，从而更加热爱世界，热爱科学。
重点
音调、响度、音色的概念及其相关因素。
难点
探究决定音调、响度的因素。
钢尺、示波器、音叉、小锤、乒乓球(系有细绳)、铁支架、话筒、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
生活中我们接触到的声音各种各样，千差万别。其中有许多声音让我们感到悦耳、动听。例如：音叉发出的声音、人歌唱的声音、各种乐器的演奏声等，它们都是物体做规则振动时发出的声音，物理学中把这类声音叫做乐音。有的声音听起来音调高，有的声音听起来音调低，声音为什么会有音调高低的不同呢？让我们一起来做下面的探究活动。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《练习册》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(一)音调
同学们在讲话时，女同学的声音尖细，男同学的声音粗哑。声音的这种差别物理中用音调高低来反映。女同学的音调高，男同学的音调低。乐器中小提琴的音调高，大提琴的音调低。声音为什么会有音调高低的不同？什么因素决定音调的高低？
提示：声音是由物体振动产生的，音调的高低一定与发声体的振动有关。大家先用一张硬卡片先后快拨和慢拨木梳的齿，注意听卡片发出的声音有什么不同？哪一次卡片振动得快？你认为声音的高低与声源振动的快慢有关吗？有什么关系？
再用钢尺来探究这个问题。
把钢尺紧压在桌面上，一端伸出桌边，拨动钢尺，听它振动发出的声音的高低，并注意观察它振动的快慢。
(1)钢尺伸出桌边的长度短一些，注意观察钢尺振动发声时振动的快慢及声音的特点。
(2)使钢尺伸出桌边的长度较长一些，再次拨动，注意要使钢尺两次振动的幅度大致相同，比较两种情况下钢尺振动的快慢和发出声音的音调。
总结：物体振动得快，发出的声音音调就高，振动得慢，发出的声音音调就低。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，物理学中用频率来描述物体振动的快慢。
请同学们阅读课本有关内容，回答下面的问题：
(1)频率的物理意义是什么？什么叫频率？
(2)在国际单位制中，频率的单位是什么？
(3)物体振动的快慢、频率跟音调的关系是什么？
(4)大多教人能够听到的频率范围是多少？
(5)什么叫超声波？什么叫次声波？
总结：频率是用来描述物体振动快慢的物理量，物理学中把物体在每秒内振动的次数叫频率。
在国际单位制中，频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。
实验表明，频率决定声音的音调。物体振动得快，频率高，发出的声音音调高。物体振动得慢，频率低，发出的声音音调低。
大多数人能够听到的频率范围是从20 Hz到20000 Hz。其中20 Hz是人类听觉的下限，20000 Hz是人类听觉的上限。
频率高于20000 Hz的声音叫做超声波。频率低于20 Hz的声音叫做次声波。
有趣的是很多动物都有完善的发射和接收超声波的器官。例如蝙蝠，飞行中不断发出超声波的脉冲，依靠昆虫身体的反射波来发现食物。海豚也有完善的“声呐”系统，使它能在浑浊的水中准确地确定远处小鱼的位置。
观察声波的波形。
提问：(1)通过示波器观察两个频率不同的音叉发出声音的波形，比较不同频率的声音的波形有什么差别。
(两个频率不同的音叉发出声音的波形相似，但频率高的音叉的波形要密一些。)
(2)通过示波器观察不同的男、女同学发出声音的波形，比较男、女学生声音的波形有什么不同。
(男、女学生声音的波形不同，女同学的音调比男同学高，波形就密一些。)
(3)轻敲和重敲同一个音叉(即频率相同的音叉)，音叉发声的波形有什么不同？
(轻敲音叉时，波形的幅度小；重敲音叉时，波形的幅度大。但两种情况下，波形的疏密程度相同。)
思考：振动会发出声音，为什么我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音，却能听到讨厌的蚊子声？请同学们分组讨论。
(蝴蝶的翅膀一秒钟振动不超过10次，蚊子的翅膀一秒钟振动500～600次，由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳能够听到的频率下限，当然人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听频范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。)
典例解读
【例1】如图所示，在同一个轴上固定着三个齿数不同的齿轮。当齿轮旋转时，用纸片分别接触齿轮，使纸片发出声音的音调最高的是(填“上面”“中间”或“下面”)的齿轮。
【解析】 影响音调的因素是发声体振动的频率，发声体振动越快，频率就越高，音调就越高。用纸片接触齿轮时，由于下面的齿轮间隔最小，纸片振动次数最多，频率最高。
【答案】 下面
(二)响度
声音有音调的不同，也有强弱的不同。物理学中把声音的强弱叫做响度。响度也就是我们平常所说的声音的大小。怎样才能使物体振动发出的声音更响？响度与什么因素有关呢？同学们能设计一些实验来证实你们的猜想吗？
(1)用细线把乒乓球吊起来，使乒乓球静止在竖直位置，恰好跟音叉的一个叉股接触。轻敲音叉，观察乒乓球被弹开的幅度。
(2)重敲音叉，使音叉发出响度更大的声音，观察乒乓球被弹开的幅度。
(3)比较音叉发出不同响度的声音时，乒乓球被弹开的幅度有什么不同。
(4)通过上面的探究活动，可以得出什么结论？
总结：物体振动的幅度叫振幅。物体的振幅越大，声音的响度就越大。
实际中，响度还跟听者与发声体的距离有关。距发声体越远，听到的声音越小，响度越小。因为声音在传播过程中，越到远处越分散。
请同学们讨论并回答，蚊子的叫声与黄牛的叫声相比，哪个音调高？哪个响度大？
指出：音调和响度是声音的两个不同的特征。响度大的声音，音调不一定高；音调高的声音，响度也不一定大。
音调和响度可以从三个方面区别：定义方面，音调指声音的高低，即日常生活中所说的声音尖粗，声音尖的音调高，声音粗的音调低；决定因素方面，音调由声源振动频率决定，响度由振幅决定，还与距离声源的远近有关；波形方面，音调相同的不同乐器发出声音的波形总体上的疏密程度是相同的，响度相同的不同乐器发出声音波形的高低程度相同。
典例解读
【例2】下列说法正确的是( )
A．声源离我们越近，振幅越大，响度就越大
B．鼓面每秒振动的次数越多，音调就越高，响度也越大
C．棒击鼓面的力越大，鼓面振幅越大，音调越高，响度也越大
D．声源离我们越远，振幅越大，响度就越小
【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。物体振动频率的高低决定了声音音调的高低，声音的响度决定于物体振幅的大小，振幅与音调无关。
【答案】 A
(三)音色
频率的高低决定声音的音调，但是不同的物体发出的声音，即便音调相同，我们还是能够分辨它们。这表明在声音的特征中还有一个因素是十分重要的，它就是音色。
物理上，把不同的物体发出的声音具有不同的特色叫音色。
播放录音(分别用小提琴和二胡演奏的《二泉映月》)。让学生分辨出哪一段是用小提琴演奏的，哪一段是用二胡演奏的。
找几名同学站在教室后面念一首诗，每人读一句，其他同学不许回头，能否判断出每一句分别是哪一位同学念的。
总结：我们之所以能听出熟悉的人、熟悉的乐器的声音，是因为不同的人、不同的乐器发出的声音音色不同。
观察波形。
将话筒接在示波器的输入端，用不同的乐器对着话筒发出相同音调的声音(都发C调的“1”)，比较各波形有何异同。
实验结论：音调相同的不同乐器发出的波形总体上的疏密程度是相同的，即频率相同，但是波的形状不同，即音色不同。
典例解读
【例3】CCTV青年歌手大赛中有道题：“先听音乐，后判断该音乐是用哪种乐器演奏的”。歌手能判断出用哪种乐器演奏是根据声音的( )
A．音调 B．音色
C．响度 D．三者均可
【解析】 解答此题把握两点：一是理解声音三特性本身的含义；二是弄清影响三特性的因素。响度是主观上听到的声音大小，与振幅和距离发声体的远近有关；音调反映的是声音的高低，与发声体的频率有关；而音色是由于不同的发声体结构、材料、发声方式等不同，造成发出声音的音色不同，故可以通过音色判断乐器和人等发声体。
【答案】 B
四、尝试练习，掌握新知
《练习册》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习了声音的特性包括：音调、响度和音色；知道乐音的音调跟发声体的振动频率有关，响度跟发声体的振幅有关；不同发声体发出声音的音色不同。
六、深化练习，巩固新知
《练习册》相关作业部分。
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第3节 声的利用
知识与技能
了解现代技术中与声有关知识的应用。
过程与方法
通过观察、参观或看录像等有关的文字、图片、音像资料，获得社会生活中声的利用方面的知识。
情感、态度与价值观
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。
重点
1．了解通过声音可以获得信息，利用声波获得的信息在人类社会及其发展中的应用；
2．认识声波是一种波动，声波能传递能量，声波传递能量的性质可以应用在许多方面。
难点
回声定位原理的理解，声波能传递能量的认识。
可乐瓶、橡皮膜、扬声器、蜡烛、塑料薄膜、小鼓、手电筒、多媒体课件。
一、创设情境，导入新知
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？
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《练习册》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
(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？
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
学生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？
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。
课件展示：介绍2004年印度洋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？它采用的方法是什么？
(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，主要应用：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。
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。
思考：“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。
交流讨论：超声波在生活中的其他应用
典例解读
【例1】下列事例中，不属于利用声波传递信息的是( )
A．铁匠用铁锤敲击铁皮
B．医生给病人做“B超”检查
C．我国次声波站探知到某国的核武器实验
D．利用超声波检查金属、陶瓷、塑料、混凝土等材料制品的内部结构
【解析】 铁匠敲击铁皮是为了把铁皮敲平或敲成想要的形状，不是传递信息。B、C、D都是利用声波的反射波带回的信息帮助人们作出合理的判断，故B、C、D是利用声波传递信息。
【答案】 A
(二)声与能量
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？
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，当鼓面振动使塑料薄膜振动时，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击碎病人体内的结石；
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。
(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。
典例解读
【例2】声波可以用来传递信息和能量。下列事例中属于利用声波传递能量的是( )
A．播放歌曲
B．教师讲课
C．超声波洁牙
D．敲打西瓜鉴别生熟
【解析】 播放歌曲，人耳听见的是动听的旋律，传递的是信息；教师讲课传递的也是信息；敲打西瓜通过听声音辨别西瓜的生熟，还是在传递信息；而清洁牙齿时，超声波会把牙齿上的污垢去掉，而去掉污垢需要用力，说明超声波具有能量。
【答案】 C
四、尝试练习，掌握新知
《练习册》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习了解了通过声音可以获得信息，利用声波获得的信息在人类社会及其发展中的应用；认识声波是一种波动，声波能传递能量，声波传递能量的性质可以应用在许多方面。
六、深化练习，巩固新知
《练习册》相关作业部分。
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