2.3 声的利用 教学设计-2024-2025学年人教版（2024）物理八年级上册

本文围绕“声的利用”展开，承接前两节声现象知识，为学生深入理解声在生活、科技中的应用奠基。通过实例分析、实验探究等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养。 该教学设计亮点在于理论与实例紧密结合，采用启发式教学法。从学生层面看，提升观察总结能力；从教师层面看，提供清晰授课思路；从课堂效果看，有效突破理解声传递能量原理这一难点。

第3节 声的利用 教学目标 知道声能传递信息和能量，列举声的利用实例；了解超声波、次声波在实际中的应用。 通过分析生活现象、观看资料，归纳声的两类应用，培养观察和总结能力。 认识声在科技和生活中的价值，体会物理与实际的联系，激发科学探究兴趣。 重点难点 重点：区分声传递信息和能量的实例，了解超声波、次声波的应用。 难点：理解声传递能量的原理，解释相关现象的科学依据。 教学过程 备注 老师：同学们，在前两节中，我们深入探索了有趣的声现象，知晓了声的概念十分广泛，它涵盖了声音，也就是人耳能听到的声，还有超声波，即频率高于 20000Hz 的声，以及次声波，也就是频率低于 20Hz 的声。声在我们的生活实际、工农业生产以及现代科技中，有着极为广泛的应用。现在，请大家开动脑筋想一想，并相互讨论一下，生活中有哪些利用声的实例呢？ 学生 A：老师，我们日常说话交流就是在利用声音呀。 学生 B：还有上课的铃声，听到铃声我们就知道该上课或者下课了。 老师：同学们说得都很棒。像我们日常彼此之间的谈话，老师在课堂上的讲课声，同学们课间的交流声，还有那清脆的上课铃声，这些都是我们利用声音来传递信息的常见例子。其实，在大自然中，动物们也有它们独特的利用声音的方式。大家知道大象是怎么交流的吗？ 学生 C：大象好像能发出一种人类听不到的声音来交流。 老师：非常正确！大象能够发出次声波，并通过次声波相互交流。不同的动物，它们感受声波的频率范围是不一样的。有些动物对高频声波反应特别灵敏，而有些动物则更容易察觉到低频声波。比如说，海豚可以发出超声波，并且利用超声波来捕猎。还有蝙蝠，它也是利用超声波来捕猎和辨别方向的。那大家还能想到哪些动物利用声音的例子呢？ 学生 D：鸟儿的叫声，它们可能通过叫声来交流或者警示同伴。 老师：没错。在我们的生活中，声的利用真是无处不在。今天这节课，我们就一同来深入学习声的利用。首先，我们来看声与信息这部分内容。同学们先阅读教材第 38 页 “声与信息” 这部分，然后思考一下，在日常生活中，还有哪些事例能够表明人们可以利用声来传递信息呢？除了人类，动物界中还有哪些这样的例子呢？大家可以对这些例子进行分类。给大家几分钟时间阅读和思考，之后我们一起交流。 （学生阅读、思考） 老师：好，时间到。哪位同学先来分享一下自己的想法？ 学生 E：我觉得听天气预报，能知道天气情况，这就是声音传递信息。 老师：很好。还有其他同学有不同例子吗？ 学生 F：听广播，能听到新闻、音乐等各种信息，也是声音传递信息。 老师：非常好。我们来对这些利用声音传递信息的例子进行分类。我们一般把声音传递的信息分成两类，一类是利用物体直接发出的声音所携带的信息，另一类是利用物体反射回来的声音所携带的信息。而物体直接发出的声音所携带的信息又可以分成两类，一类是我们能听到的声音，另一类是我们不能听到的声音。哪位同学能举例说说哪些是我们能听到的声音，哪些是我们不能听到的声音呢？ 学生 G：我们能听到的声音，像人们说话声、汽车的喇叭声。我们听不到的声音，比如刚才说的大象交流用的次声波。 老师：非常棒。那物体反射回来的声音所携带的信息也可以分为两类，一类是反射的回声我们能听到，另一类是反射的回声我们听不到。谁来举例说说呢？ 学生 H：反射回来我们能听到的声音，比如打雷时的隆隆雷声；反射回来我们听不到的声音，像蝙蝠的回声定位。 老师：说得很准确。我们先看从异常声音中获取信息的例子。大家想想，轰隆隆的雷声预示着什么呢？ 学生们：预示要下雨。 老师：没错。那医生用听诊器听心跳声，能判断什么呢？ 学生 I：能判断心脏的情况。 老师：非常好。还有，铁路工人用铁锤敲击铁轨，从声音中能发现什么呢？ 学生 J：能发现螺栓是否松动。 老师：对啦。修车师傅听汽车发动机的声音，又是为了判断什么呢？ 学生 K：判断汽车发动机是否有故障。 老师：很好。在中医诊病中，有个环节叫 “闻”，其实就是听，通过听来诊断病情。这些都是从异常声音中获取信息的例子。接下来，我们看看次声传递信息的情况。大自然的许多活动，像地震、海啸、火山爆发、台风等，都会伴有次声产生。人们利用这些次声的前兆，就可以预测自然灾害，提前做好预报，加以预防。刚刚我们提到大象等动物可以利用次声交流，这也是次声传递信息的体现。现在，我们重点来讲讲超声波传递信息。大家都知道蝙蝠飞行时会发出超声波，这些声波遇到障碍物会反射回来，蝙蝠利用反射回来的声波就可以确定目标的位置，蝙蝠采用的这种方法叫做回声定位。那在生活中，利用回声定位的应用都有哪些呢？ 学生 L：超声导盲仪。 老师：非常好。超声导盲仪可以探测前进道路上的障碍物，能够帮助视障人士出行。还有吗？ 学生 M：倒车雷达。 老师：没错。倒车雷达也是利用超声波来定位的。当我们倒车时，倒车雷达发出超声波，超声波遇到障碍物反射回来，根据反射回来的时间，就能判断出障碍物的距离，从而提醒我们注意安全。除了超声导盲仪和倒车雷达，科学家利用回声定位的原理，还发明了声呐。大家知道声呐有什么作用吗？ 学生 N：可以探测海洋深度。 老师：对。利用声呐系统，人们不仅可以探知海洋的深度，还能绘出水下数千米处的地形图，而且在捕鱼时，声呐还可以帮助渔民获得水中鱼群的信息。我们再看看超声波传递信息的其他应用。比如 B 超检查，大家知道 B 超是怎么回事吗？ 学生 O：是检查身体的。 老师：没错。用超声波检查身体时，由于人体各部分器官对声波的反射情况不同，利用计算机、图像显示设备，通过屏幕就可以清晰地将心、肝、肾等人体内部器官的结构显示在屏幕上。根据图像，医生很快就能找出病变所在的位置。超声探查对人体是没有伤害的。还有超声波测速，大家在高速公路上可能看到过一些测速设备，有些就是利用超声波来测速的。它通过发射超声波，根据反射回来的超声波的频率变化，就能计算出车辆的速度。另外，在工业生产中，常常运用超声透射法对产品进行无损探测，这就是超声波探伤。超声波发生器发射出的超声波能够透过被检测的样品，被对面的接收器所接收。如果样品内部有缺陷，超声波就会在缺陷处发生反射，这时对面的接收器便收不到或者不能全部收到发生器射出的超声波信号。这样，就可以在不损伤被检测样品的情况下，检测出样品内部有无缺陷。所以说，声音可以传递信息，它在我们生活的各个方面都发挥着重要作用。下面，我们通过一些例子来巩固一下这部分知识。（展示题目）由以下事例可得出一个共同的结论是什么呢？①蝙蝠可以利用超声波来探测飞行中的障碍物和发现昆虫；②渔民利用声呐发现鱼群；③医生用听诊器给病人检查病情；④科学考察船利用声呐探测海洋。大家思考一下。 学生 P：声可以传递信息。 老师：非常正确。通过这些例子，我们更加清楚地看到了声音在传递信息方面的广泛应用。接下来，我们学习声与能量的知识。老师先给大家做两个实验。（实验 1：去掉可乐瓶的瓶底，给开口处蒙上橡皮膜扎紧，对着火焰敲橡皮膜，由于膜的振动，压缩空气，靠空气的挤压，可将烛焰吹灭。实验 2：在扬声器前放一支点燃的蜡烛，开启喇叭，使音量大一些，可以看见摇曳的火焰。）同学们，通过这两个实验，你们观察到了什么现象？思考一下这是利用了声音的什么性质呢？ 学生 Q：火焰有变化，说明声音具有能量。 老师：非常棒。这两个实验充分说明了声是以波的形式传播的，声波具有能量，声波也可以传递能量，并且在生活中有很多应用。我们先来看用超声波清洗精密器件。大家知道一些精密的手表、眼镜等器件很难清洗干净，直接擦拭可能还会损伤它们。但是利用超声波就可以很好地解决这个问题。超声波能使液体剧烈振动，液体剧烈振动时能产生很多小气泡，小气泡瞬间破裂，破裂时能产生很强的微冲击波。这些小气泡破裂时产生的微冲击波不停地冲击精密器件各个角落的表面，从而达到清洗的目的。再比如利用超声波动手术。有些患者体内长有结石，传统的开刀手术对患者身体伤害较大。现在医生可以向人体内有结石的地方发射超声波，超声波可把结石击成碎片，甚至极细小的粉末，在中药的疏导下，碎片、粉末可以顺畅地排出体外。还有药液雾化器，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破碎成小雾滴，让病人吸入，能够增进疗效。另外，利用超声波还可以对钢铁、陶瓷、宝石、金刚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，这就是超声波切割加工。所以说，声音可以传递能量，在医疗、工业等领域都有重要应用。下面我们来看一道相关的题目。（展示题目）以下有关超声波利用的说法中正确的是（ ）A. 由于超声波遇到物体会反射回来，所以可以利用超声波清洗眼镜 B. 由于超声波可以使水产生强烈振荡，所以可以利用超声波进行探测 C. 由于超声波在人体内不同组织的交界面上会反射，所以可以利用 “B 超” 诊断病情 D. 由于人感觉不到超声波，所以可以利用超声波击碎人体内的结石 大家思考一下，应该选哪个选项呢？ 学生 R：选 C。 老师：非常正确。A 选项中，超声波清洗眼镜是利用超声波使液体振动产生小气泡冲击清洗，而不是因为反射；B 选项，利用超声波进行探测是利用回声定位原理，不是因为使水振荡；D 选项，利用超声波击碎人体内的结石是因为超声波具有能量，而不是人感觉不到。所以正确答案是 C。接下来，我们看看建筑中的声学利用。请同学们阅读教材 P40 页《科学世界》，然后解释一下以下现象：①在教室里说话听起来比在操场上说话响一些，这是为什么？②音乐厅、影剧院的墙壁做成粗糙不平，俗称 “燕子泥”，这是为什么？大家先自己思考一下，然后我们一起交流。 （学生阅读、思考） 学生 S：在教室里说话听起来响一些，是因为声音遇到墙壁会反射回来，反射回来的声音可以使原声加强，而在操场上声音向四周传播，没有反射回来加强原声的效果。 老师：非常好。那第二个现象呢？ 学生 T：音乐厅、影剧院的墙壁做成粗糙不平，是为了减少回声，因为声音遇到光滑墙壁会反射形成回声，影响声音效果，而粗糙墙壁可以让声音向不同方向反射，减弱回声。 老师：非常棒。同学们理解得很到位。在建筑中，合理利用声音的反射等特性，可以改善声音效果。比如回音壁，它是北京天坛皇穹宇的围墙，围墙的弧度十分规则，墙面极其光滑整齐。当人们在墙的一端轻声说话时，声音会沿着墙壁连续反射前进，在另一端的人能够清楚地听到声音，这就是利用了声音的反射加强原声。还有三音石，站在上面拍手，能听到三次回声。圆丘也是类似，人站在上面说话，会觉得声音特别洪亮，这都是建筑中巧妙利用声学原理的例子。 这节课我们学习了声的利用，知道了声音可以传递信息，比如通过各种声音我们能获取不同信息，像蝙蝠回声定位、声呐探测、B 超检查等；声音还可以传递能量，比如超声波清洗精密器件、超声手术、药液雾化、超声波切割加工等；在建筑中也有很多声学利用，像回声壁、三音石、圆丘等。希望同学们课后能继续观察生活，发现更多声的利用的例子。 ( 第 1 页 共 1 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$