第3节 声波的应用和控制（教学设计）物理沪科版（五四学制）2024八年级上册

第3章 第3节 声波的应用和控制 一、教材分析 《声现象》第3节“声波的应用和控制”置于声学单元的收束位置，既是对前两节“声音的产生与传播”“声音的特性”的应用拓展，又为后续学习电磁波、信息技术等内容奠定“信息—能量”双重视角的物理观念基础。课文用“长江口二号”古船整体打捞的真实案例导入，通过声呐定位、超声诊断、自动泊车、次声波监测等实例集中展示声波在信息获取与能量传递方面的多元应用，同时引入噪声及其危害与控制策略，彰显学科与社会、技术、环境的紧密联系。 从课程标准要求看，本节是落实“科学、技术、社会与环境”STS理念的理想载体，利于学生形成“声音携带信息与能量”“科学改善生活、守护健康”的核心素养体验。教学中应凸显以下关键： 1. 注重从真实情境出发，激发学习兴趣； 1. 以“声波应用—噪声危害—噪声控制”主线，突出逻辑关联； 1. 通过动手探究“不同材料降噪效果”培养学生的探究和评价能力； 1. 融合学科、工程、技术视角，引导学生关注国家重大工程和生态文明建设。 二、教学目标 1. 物理观念 · 理解声波既能传递信息又能传递能量的本质属性。 · 知道超声波、次声波的特殊物理特征及其在工程、医学、生态监测中的典型应用。 · 认识噪声的物理本质（无规律振动产生的声音）及其危害，树立“人与自然和谐共生”意识。 1. 科学思维 · 能用“源—介质—接收者”模型分析声波应用实例。 · 运用因果关系解释超声探伤、声呐成像、自动泊车等技术方案。 · 能对比评价多种降噪材料的有效性，并提出改进方案。 1. 科学探究 · 设计并实施“包裹蜂鸣器”的对照实验，采集、记录、分析降噪效果数据。 · 在“练一练”中完成信息/能量分类、生活噪声调查与对策提出。 · 使用简单测声 App（可选）或主观听感评分法，对环境噪声进行定性测量，体验规范记录与数据处理流程。 1. 科学态度与责任 · 树立“科学技术服务社会、守护生命”的责任感。 · 关注身边噪声污染问题，愿意主动采取合理措施降低噪声，维护个人与公众健康。 · 欣赏科研人员在古船打捞、水下考古等国家重大工程中的创新与坚守，培养家国情怀与工程伦理观念。 三、学情分析 1. 知识准备 · 学生已学习“声的产生和传播”“声音的特性”，能够描述音调、响度、音色，了解声速与介质关系。对日常噪声、自身健康等体验强烈，但对超声、次声等概念较模糊。 1. 认知特点 · 好奇心强、经验具体化明显，易受真实案例吸引；操作动手能力逐步增强，愿意通过实验获得直观结论。 1. 潜在困难 · 对“声波传递能量”的宏观概念缺乏定量印象；对噪声控制措施与原理关联不够清晰；易将“声音大小”与“噪声”简单等同。 1. 学习资源 · 学校配备蜂鸣器、笔盒、纸巾、海绵、分贝仪或手机测声 App；多媒体支持声呐动画、超声影像、地下轨道隔音视频等。 四、教学重难点 1. 重点 0. 声波在信息传递与能量传递两方面的典型应用； 0. 噪声的危害与三种基本控制途径。 1. 难点 0. 从实验数据归纳不同材料降噪效果并解释原因； 0. 运用“源—途径—受体”系统思维规划综合降噪方案。 五、教学过程 （一）导入新课——沉船打捞的“千里眼” 1. 多媒体展示图片「长江口二号古船整体打捞」（教材图3-3-1），播放30秒新闻片段。 1. “昏暗浑浊、能见度几乎为零的江口水域，考古人员怎样才能‘看清’水底古船的形貌与位置？” 学生抢答——“声呐”“B超”等。 1. 教师揭题：今天我们一起探索《声波的应用和控制》，看看声音除了被我们“听到”还能做什么，又该如何治理恼人的噪声。 （二）新课讲授 1. 声波传递信息的应用 (1) 声呐定位 • 情境再现：声呐装置发出超声波，遇到沉船反射。 • 板书并引导学生推导测距公式 · 其中 为声源到目标的距离， 为声速， 为发射到接收的时间间隔。 · • 课堂演练：若 ，（水中声速），则沉船距离？ · 学生计算：，强化“往返折半”概念。 · •点评：声呐利用超声波高频、指向性强优势，可实现水下测距、测速、成像。 (2) 超声波探伤与B超诊断 • 展示图3-3-3、3-3-4，讲解超声波穿透金属、人体软组织并在界面反射的特点。 • 分析“信息呈现”方式：探伤仪用回波幅度变化显示缺陷位置，B超用灰阶图像显示组织界面。 • 课堂互动：为什么金属焊缝内部的气泡易被超声探伤发现？——因不同介质声阻抗差异大，反射强。 (3) 动物与自动泊车的回声定位 • 海豚“十四连环”捕食微视频；汽车自动泊车系统结构模型。 • 引导学生将教材练习①⑤②填入“声波传递信息”栏目，并补充实例：（可听声：火车汽笛传递行车信息；超声：手机超声定位标签；次声：鲸群呼叫远方同伴）。 2. 声波传递能量的应用 (1) 超声碎石 • 图片展示超声碎石机。 •问：为何超声波能打碎体内结石而不损伤软组织？学生猜想：频率高→空化效应集中在硬质结晶。 •教师补充“空化”原理：超声波引起液体微气泡周期性振荡，瞬间崩塌产生微射流⚡️冲击结石，释放大量局域能量。 (2) 超声清洗 • 拆解家用超声眼镜清洗器，演示5 mL 水中高速“气泡雾化”现象。 •引导学生观察水面“白雾”，感受超声传递能量。 (3) 超声加湿 •实物展示加湿器，学生触摸雾化片振动。 •总结：声波不仅“告诉你”信息，还能“帮你做功”，体现能量传递。 (4) 表格归纳：练习③④⑥填入“声波传递能量”栏目，并补充实例： • 脉冲超声理疗； • 士兵用声波拆除炸药。 3. 特殊声波——次声波 定义：频率 ，人耳难以听见。 特性：波长长、衰减小、绕射强，可远距离传播。 应用：• 地震监测前兆；• 火山喷发远程预警；• 鲸类长距离通信。 拓展：2022年汤加海底火山喷发，我国沿海监测站检测次声波。 4. 噪声及其危害 (1) 利用示波器或软件现场捕捉钢锯条摩擦声与音叉纯音波形对比，直观体验无规则振动。 (2) 讨论噪声带来的心理和生理危害：分散注意力、升高血压、损伤听觉、损坏精密仪器。 (3) 设置课堂快答：哪一类噪声你最反感？引发情感共鸣。 5. 控制噪声的三种基本途径 0. 从声源控制 • 例：潜水艇螺旋桨特殊合金、低噪洗衣机直驱电机、城市夜间禁鸣喇叭。 0. 传播途径控制 • 例：隔声屏障、吸音棉、真空玻璃、建筑声学设计。 • 自主活动：对比纸巾包裹与海绵包裹蜂鸣器的效果，测量分贝仪读数。记录： 材料 距声源1 m处噪声/ 降噪效果 无包裹 85 基准 纸巾 78 △7 dB 海绵 68 △17 dB · 归纳：多孔、厚实、弹性好的材料吸声效果佳。 0. 受噪声影响对象保护 • 例：机场地勤耳罩、建筑工人耳塞、音乐会观众防噪耳机。 • 学生角色扮演：若你是城市噪声治理规划师，如何为“嘈杂十字路口”设计三层防护？ （三）课堂练习（约8 min） 1. 课本练一练同步完成（P64）： 0. 表 3-3-1 信息/能量分类：学生小组讨论后填写并补充实例（如“蝙蝠超声捕虫”“超声蚀刻清洗”）。 0. 交通标志题、第3题选择题快速抢答，教师即时反馈。 0. 第4题调查题布置为作业（收集生活噪声）。 1. 生成迁移 · 教师出示两道拓展题： 0. 声波在水中速度约。声呐装置发射超声波经海底反射后，后被探测器接收，求海水深度。 计算：。 0. 机场跑道噪声，若采用隔声屏障衰减，佩戴耳罩再衰减，地勤人员最终接收多少分贝？，仍高于安全阈值，应缩短暴露时间。 六、课堂小结 1. 声波“信息+能量”双能力： · • 超声→回声定位、医学影像、探伤、加湿、碎石； · • 次声→跨洋监测火山、地震、鲸类通信。 1. 噪声本质、危害、控制三途径： · 源头—途径—受体环环相扣，体现系统工程思想。 1. 科学素养提升： · 将声学知识服务于考古、交通、医疗、生态监测，为国家重大工程与公共健康提供技术支撑。 七、板书设计 第3节 声波的应用和控制 1. 声波传递信息 · • 声呐 • 超声/B 超 • 回声定位 • 自动泊车 · 超声： 穿透强、指向性好 · 次声： 衰减小、传播远 1. 声波传递能量 · 超声雾化 碎石 理疗 清洗 1. 噪声 · • 定义：无规律振动的声音 · • 危害：干扰—损伤—破坏 · • 控制：源头（静音设计、减震）途径（吸声、隔声）受体（耳塞、真空窗） 八、作业布置 1. 完成教材 P64 练一练第4题： 0. 调查学校/小区周边常见噪声源各2个； 0. 每类噪声提出至少1条可行的降噪建议，标明属于“源头/途径/受体”哪一类。 1. 课外阅读与思考 · 查阅“探月工程嫦娥五号采样仓降落过程中的声学测量”资料，写出声波技术在航天领域的两种应用，不少于150字。 1. 拓展探究（选做） · 利用家中小音响、透明瓶、水、手机频谱仪 App 设计实验，观察不同频率声波对水面振动模式的影响，拍摄并分享视频（1 min 内）。 九、教学反思 2 学科网（北京）股份有限公司 $$