2.3 声的利用（教学设计）-【上好课】八年级物理上册同步备课系列（人教版）

第3节声的利用（教学设计）年级八年级授课时间课题2.3声的利用教学目标1.了解声的有关知识和应用，知道声可以传递信息，传递能量。2.通过学习声在现代技术中的应用，体会科学、技术与社会的联系。教材分析教材注意区分了声和声音这两个概念。声的概念比较广，包括声音、超声、次声等；而声音的概念相对而言要窄得多，它仅指人耳年能感觉到的那部分声。关于声和声音两个概念，教学中教师注意正确使用即可，不必对学生明示。声在实际生活中有着广泛的应用。限于篇幅，教材中只介绍“声与信息”和“声与能量”。课文列举了大量事例，让学生感知物理与生活的联系。本节的教学应鼓励学生自己从生活中的感知或查阅的资料中了解利用声的实例和它们的工作原理。另一方面，应发挥学生的想象力，鼓励他们制作一些利用声的小发明。学生在日常生活中已经接触过利用声的事例，因此，请学生说出所了解的利用声的现象。要求是当有人发言时，其他人必须仔细倾听，保证每个人充分发表自己的意见。在这种完全自由的情境下，一个人所提出的哪怕是很不成熟的观点也可能激发其他人的思维，产生一系列新的想法。在学生充分发表各自的看法后，教师可对声在社会生活中应用的情况进行分类。可以按照教材分为“声与信息”和“声与能量”两类，也可按照声在医疗、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。也可结合音像资料对天坛进行介绍，对学生进行爱国主义教育。 教学器材酒精灯、音箱（播放声音）、蜡烛、火柴等。多媒体课件ppt，包含视频《声传递信息》、《蝙蝠靠回声定位捕食》、《声波具有能量》、《声呐》。教学过程教师活动学生活动导入新课【创设情境，引入新课】人从呱呱坠地时起，就开始利用声音了。妈妈能从婴儿的啼哭声中发现宝宝情绪的变化；水手可以通过汽笛的回声判断悬崖的距离；医生会用各种各样的超声仪器为患者诊病……动物中也有不少是利用声的高手。你能举出一些例子吗？大象利用次声波交流大象利用次声波交流蝙蝠利用超声波捕食今天学习《2.3声的利用》。思考问题，进入情境。学习新课一、声与信息【展示图片，提出问题】请同学们分析以下场景有什么共同点？说明了什么问题？【小结】分析上述场景的共同点：当人们感知到不同的声音时，就会传递给人们不同的信息。1.声可以传递信息是指通过分析声音可以得到某些信息。2.声传递信息的应用（1）回声定位【提问】蝙蝠通常只在夜间出来活动和觅食。但它们从来不会碰到墙壁、树枝等障碍物，你知道蝙蝠是怎样判断目标的位置的吗？它采用的方法叫什么？【小结】蝙蝠在飞行时会发出超声波，这些超声波碰到墙壁或昆虫时会反弹回来，根据回声到来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的位置。这种根据回声探测目标的方法叫做回声定位。蝙蝠靠超声波发现昆虫蝙蝠靠超声波发现昆虫【播放视频】——《蝙蝠靠回声定位捕食》。（2）回声定位的应用【过渡】受蝙蝠的启发，现在，科学家们发明了超声导盲仪、声呐和倒车雷达等。【课件展示并讲解】声呐和倒车雷达的图片，讲解其原理。①倒车雷达：小轿车上的倒车雷达就是根据回声定位的原理制成的。由装置在车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后反射此声波，计算出车体与障碍物间的实际距离，然后提示给司机，使停车或倒车更容易、更安全。倒车雷达倒车雷达探测海底深度②声呐：根据回声定位原理，超声波遇到障碍物又会反射回来，于是，人们利用它制造出水下探测和通讯仪器——声呐。利用声呐系统，人们可以探测海洋的深度，绘出水下数千米的海底地形图；渔民利用声呐获得鱼群信息。海底深度的表达式：s=v水t/2【播放视频】——《声呐是如何工作的》。③超声导盲仪采用“回声定位”原理制成的超声导盲仪可以探测障碍物，帮助盲人出行。超声导盲仪通过发射超声波，接收障碍物反射的回波，经过处理后，将障碍物的距离信息转化为声音信息，反馈给使用者，达到“以听代视”的效果。超声导盲仪及其原理超声导盲仪及其原理（3）B超原理中医诊病通过“望、闻、问、切”四个途径，其中“闻”就是听。医生利用听诊器捕获人体内的声音信息，来诊断疾病。而借助超声波，医生还可以准确地获得人体内部脏器的图像信息。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。这就是常说的“B超”。医生用B超查看胎儿发育情况超声波探伤仪医生用B超查看胎儿发育情况超声波探伤仪（4）超声波探伤仪超声波探伤仪是利用超声波能透入金属材料的深处，并由一界面进入另一界面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法。（5）次声波检测仪频率低于20Hz的声叫做次声波。地震、火山爆发、台风、海啸、核爆炸等发生时，都伴有次声波产生。对人类生命和财产造成严重威胁。次声波传播的距离很远，发生地震、台风、核爆炸时，即使在几千千米以外，使用灵敏的声学仪器——次声波检测仪也能接受到他们产生的次声波。处理这些信息可以确定这些活动发生的方位和强度。【播放视频】——《声与信息》。【例题1】如图所示，当轿车倒车时，尾部的非安全距离内遇到人或障碍物，倒车雷达就会发出警报，方便司机判断车尾与后部障碍物间的距离。在倒车雷达工作的过程中，会应用到下列物理知识中的（C）①声的反射；②超声波；③声音可以传递信息；④次声波A.①②B.③④C.①②③D.①②③④【解析】倒车雷达，即倒车防撞雷达，也叫泊车辅助装置，它能以声音或更为直观的显示告知司机车辆周围是否有障碍物。倒车时，利用超声波原理，由装置在车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后反射此声波，计算出车体与障碍物间的实际距离，然后提示给司机，使停车或倒车更容易、更安全，所以说倒车雷达应用了回声定位的原理，获得一些信息。所以倒车雷达工作过程中，应用了超声波、回声、声音可以传递信息，没涉及到次声波，故应用到的物理知识是①②③，④不符合题意。故选C。分析四幅图片的场景有什么共同点？说明了什么问题？与老师共同归纳出声可以传递信息。讨论交流问题，观看视频，说出蝙蝠是如何定位捕食的？知道什么是回声定位。列举生活中回声定位的应用实例，分析其原理。重点是倒车雷达、声呐、导盲仪。知道声传递信息在医疗、生产中的应用。观看视频，进一步理解声能够传递信息，知道应用.做例题并进行解析，理解回声定位原理。学习新课二、声与能量1.声具有能量，也可以传递能量【提问】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。树叶获得的能量是从哪里来的？发声扬声器旁的烛焰发声扬声器旁的烛焰这说明石头的能量通过水波传给了树叶。【追问】声波也是一种波动，那么，声波能传递能量吗？【演示实验】将扬声器对准烛焰，播放音乐，你看到了什么现象？这说明了什么问题？现象：发声扬声器旁的烛焰来回摆动。【总结】声具有能量，也可以传递能量。传递声的过程实际上就是传递能量的过程。【播放视频】——《声与能量》2.区分声音传递的是能量还是信息若声音能改变什么或引起物体变化，这说明声音传递的是能量，例如“超声碎石”。若声音能告诉我们什么，物体本身又没发生变化，说明声音传递的是信息。如利用“B超检查身体”。【做一做】下列是一些声的利用实例，请按照“声传递信息”和“声传递能量”进行分类。①海豚交流；②蝙蝠定位；③超声波洁牙；④超声波加湿器；⑤声呐；⑥B超；⑦超声波击碎结石；⑧超声波探伤仪；⑨倒车雷达；⑩超声波导盲仪；⑪超声波清洗钟表等精密仪器。声传递信息声传递信息声传递能量①海豚交流；②蝙蝠定位；⑤声呐；⑥B超；⑧超声波探伤仪；⑨倒车雷达；⑩超声波导盲仪等。③超声波洁牙；④超声波加湿器；⑦超声波击碎结石；⑪超声波清洗钟表等精密仪器。【例题2】下列现象说明声音能够传递能量的是（B）A．120救护车发出急促刺耳的声音B．高强度爆炸声震碎了居民楼的所有窗玻璃C．老师讲课的声音D．声呐探测海底鱼群【解析】A．救护车发出急促的声音，传递的是人生命危急的信息，故A不符题意；B．高强度爆炸声具有强大的能量，所以将玻璃震碎了，说明声音能传递能量，故B符合题意；C．讲课的声音，传递的是正在上课的信息，不是能量，故C不符题意；D．声呐探测海底鱼群，是因为反射回来的超声波带回了鱼群的信息，故D不符合题意。所以选B。3.声传递能量的应用【过渡】声是以波的形式传播的，声波传递能量应用很广。【以下知识利用课件展示讲解】（1）超声波清洗机超声波可以用来洗涤精密的仪器。把需要清洗的物体放在清洗液中，超声波穿过液体并引起激烈的振动，振动把物体上的污垢敲击下来而不会损坏被洗的物体。用超声波清洗钟表、首饰、钱币、水果、电子元件等。超声波清洗机超声波碎石机超声波清洗机超声波碎石机（2）超声波碎石外科医生常利用超声波振动除去人体内的结石。向人体内结石发射超声波，结石会被击成细小的微粒或粉末，再通过服用辅助排泄的药物，结石就可以顺畅地被排出体外。（3）超声波雾化器超声波加湿器超声波加湿器药液雾化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。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）次声波武器由于次声波传播的路程远、穿透能力强、且较低频率的次声波达到一定强度时可以致人死亡，所以在科技发达的今天，次声波可以作为武器。【例题3】声能够传递“信息”和“能量”。下面事例中，主要利用声传递“能量”的是（B）A．利用超声波给金属工件探伤B．利用超声波排除人体内的结石C．医生通过听诊器给病人诊病D．利用次声预报仪判断地震的方位和强度【解析】A．利用超声波给金属探伤，属于利用声音传递信息，故A不符题意；B．利用超声波排除人体内的结石，利用声音传递能量，故B符合题意；C．医生通过听诊器诊病，属于利用声音传递信息，故C不符题意；D．利用次声预报仪判断地震的方位和强度，属于利用声音传递信息，故D不符合题意。所以选B。会区分声音传递的是能量还是信息。按照“声传递信息”和“声传递能量”进行分类。做例题2，区分声波传递的是信息还是能量。清洗机、碎石机加湿器等。做例题3，进一步理解声传递“能量”的应用。学习新课三、建筑声学的杰作——圜丘学生阅读P40《科学世界》，了解天坛“圜丘”奇妙的声学现象。对学生进行爱国主义教育，并讨论交流下列问题。（1）为什么人站在天坛的圜丘中央台上说话，会感到声音特别洪亮？（2）为什么在音乐厅里听音乐与在旷野里听到的不一样？【归纳总结】（1）当人在台中心喊叫一声，传向四处的声音有一部分被四周的石栏杆反射，射到稍有倾斜的台面后又反射到台中心。因为圜丘第三层半径仅11.5m，从发声到回声返回中心约需0.07s，所以回声跟原来的声音混在一起，分辨不开，只觉得声音格外响亮，还使人觉得似乎有声音从地下传来。（2）圜丘等反映出我国古代高水平的建筑声学成就。现在建筑如礼堂、音乐厅等，也有着很高的声学要求。设计师通过选择吸声材料和特别的声学设计，使听到的声音更加饱满悦耳。【例题4】下列建筑不属于声音的利用的是（B）A．北京天坛的回音壁 B．录音棚墙壁做成凸凹不平状C．北京天坛的三音石 D．北京天坛的圜丘【解析】北京天坛里的回音壁、三音石和圜丘三处建筑是我国古代建筑师利用声音的反射造成的音响效果，有非常美妙的声音现象，故ACD属于声音的利用；录音棚壁做成凹凸不平，则是为了声音在反射时能量会相互抵消，以此减弱声音的反射，使声音能够听得更清楚，故不属于声音的利用，所以，符合题的是B，故选B。阅读P40《科学世界》，讨论交流问题且进行回答。了解天坛“圜丘”奇妙的声学现象，做课堂练习课堂练习1.某昆虫的翅膀在2s内振动了600次，人类_______（选填“能”或“不能”）听到该频率的声音。眼镜店清洗眼镜的设备是利用_____（“超”/“次”）声波使清洗液发生剧烈振动达到去污作用，这是利用声波传递______；另一方面，科学研究发现，7Hz的声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土给人伤害，用这种_____（“超”/“次”）声波制成的武器威力巨大，可以传得很远，如果要减少伤害，可以制造_____隔离罩，从而有效的阻止声波的传播。【答案】能，超，能量，次，真空。【详解】昆虫的翅膀在2s内振动了600次，故此昆虫的翅膀振动频率为f=600/2HZ=300HZ人耳能够听到的声音频率为20Hz-20000Hz，故此时人耳能够听到此声音。声音既可以传递信息也可以传递能量，超声波具有破碎的能力，可以传递能量，超声波可以使清洗液发生剧烈振动达到去污作用。次声波的振动对于建筑物或人会有损害，7Hz的声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土给人伤害，由于声音无法在真空中传播，故可以通过制造真空隔离罩的方式有效的阻止声波的传播。2．（多选题）下列事例属于利用声传递信息的是（）A．蝙蝠靠超声波发现昆虫B．医生用B超查看胎儿的发育情况C．利用超声波倒车雷达引导倒车D．超声波清洗机清洗眼镜上的污渍【答案】B。【解析】ABC．蝙蝠靠超声波发现昆虫、医生用B超查看胎儿发育情况、超声波倒车雷达引导倒车都是利用声音可以传递信息，故符合题意；D．利用超声波清洗眼镜上的污渍是利用声音可以传递能量，D不符合题意。所以选ABC。3．如图所示，将一支点燃的蜡烛放在扬声器的前方，可以看到烛焰随着音乐的节奏晃动。烛焰的晃动说明声音具有_____。下列没有运用此结论的是_____。（选填字母）A．超声波碎石B．超声波清洗牙齿C．B超D．焊接【答案】能量，C.【解析】扬声器的纸盆由于振动发出声音，声音通过空气传到烛焰处，烛焰的晃动说明声音具有能量。A．超声波碎石属于声音传递能量，故A不符合题意；B．超声波清洗牙齿属于声音传递能量，故B不符合题意；C．B超属于声音传递信息，故C符合题意；D．焊接属于声音传递能量，故D不符合题意。所以选C。4．下列有关声现象的说法正确的是（）A．医生用听诊器检查病情时，提高了声音的音调B．超声波能够粉碎人体内“结石”是因为声波能够传递能量C．“公共场所不要大声喧哗”是要求人们说话时音调放低些D．人们能够分辨出钢琴和小提琴发出的声音，是因为发声的响度不同【答案】B。【解析】A．医生用听诊器检查病情时，提高了声音的响度，故A错误；B．声可以传递信息，也可以传递能量，超声波能击碎人体内的“结石”，是因为声波能够传递能量，故B正确；C．响度指声音的强弱，“公共场所不要大声喧哗”是要求人们说话时响度放小些，故C错误；D．不同乐器发出声音的音色不同，所以人能分辨出不同乐器发出的声音，其辨别声音的主要依据是音色，故D错误。所以选B。5.关于声的利用，下列说法中错误的是（）A.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，这说明声可以传递信息B.医生利用超声波可以准确地获得人体内部疾病的信息，说明声可以传递信息C.医生利用超声波除去人体内的结石，这说明声可以传递能量D.蝙蝠利用“超声”探测障碍物，这说明“超声”可以传递能量【答案】D。【解析】D.蝙蝠利用“超声”探测障碍物，是利用了“超声”传递信息，并不是能量，所以该选项错误，符合题意。选项A、B、C都是正确的。故选D。6.关于声音的应用，下列说法中不正确的是（）A．中医诊病通过“望、闻、问、切”四个途径，其中“闻”是利用声音来获得身体各方面的信息的B．超声波能够传递能量，因此利用超声波可以清洗精密机械C．教师在教室里讲课，回声起到了增强原声的作用D．声在工农业生产、医疗、军事等方面有很重要的应用，没有危害【答案】D。【解析】ABC.中医诊病通过“闻”获得信息；超声波能够传递能量，可清洗精密机械；教师在教室里讲课，回声起到了增强原声；故ABC正确。D.声有重要应用，但也有危害，如次声波对建筑物的破坏作用。所以选D。7.现在大多数汽车都有倒车雷达，如图所示，打开倒车雷达，在显示器上就能显示出障碍物与汽车之间的距离，避免倒车时与障碍物相撞，关于倒车雷达，下列说法不正确的是（）A．倒车雷达利用了回声定位原理B．倒车雷达利用声传递能量C．倒车雷达利用声传递信息D．倒车雷达发出的声波我们听不到【答案】B。【解析】倒车雷达发出超声波，根据声传递信息，进行回声定位。倒车雷达不是利用声传递能量，所以选项B错误。8．汽车已进入千家万户，给人们的出行带来方便。司机倒车时因看不到车后的障碍物容易撞到障碍物，为了安全，轿车装有倒车雷达。（1）倒车防撞超声波雷达安装在车的____（选填“前”、“中”或“尾”）部；（2）倒车防撞超声波雷达是利用______测距原理来测量距离的。这种倒车雷达_______（选填“能”或“不能”）用在月球探测车上预防月球车撞到障碍物。原因是_________。（3）倒车防撞超声波雷达向障碍物发出超声波信号后，经过0.02s后其接收装置收到返回的信号，则车尾与障碍物之间的距离大约是多少？【答案】（1）不能；（2）回声，不能，声音不能在真空中传播；（3）3.4m.【详解】（1）倒车防撞超声波雷达安装在车的尾部，防止车的尾部撞到障碍物。（2）倒车防撞超声波雷达是利用回声测距原理来测量距离的，根据声音发出到接收的时间t和声速v，由s=vt/2得到距离的远近。月球表面是真空，声音不能在真空中传播，这种倒车雷达不能用在月球探测车上预防月球车撞到障碍物。（3）超声波到达障碍物所用的时间t=0.02s/2=0.01s车尾与障碍物之间的距离s=vt=340ms×0.01s=3.4m9.各国航船在定位和测量海深时都要用到超声测位仪（如图所示）。（1）超声测位仪是利用声音可以在______中传播来工作的。（2）若海的深度是6.75km，声音在海水中的速度是1500m/s，则测位仪发出信号后需经过多长时间才能接收到信号。【答案】（1）液体；（2）9s.【详解】（1）超声测位仪是利用声音可在液体中传播工作的。（2）声音通过的距离s=675