2.3《 超声波与次声波》课时教案-2025--2026学年沪科版八年级全一册物理

该教案聚焦超声波与次声波的定义、频率范围及应用，通过“听不见的尖叫”视频创设悬念，结合任务驱动引导学生寻找身边实例，以声音特性（音调、频率）为学习支架，实现从可听声到不可听声的认知过渡。 其亮点在于融合科学探究与科学态度，通过超声波测距实验（传感器模块操作）培养学生动手与数据处理能力，结合天坛回音壁等传统文化渗透文化自信，分层作业设计助力核心素养落地，为教师提供丰富活动资源，提升课堂效率。

2.3《 超声波与次声波》课时教案 学科 初中物理 年级册别 八年级全一册 共1课时 教材 沪科版《义务教育教科书·物理（八年级全一册）》 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容位于八年级上册第二章“声音的世界”中的第三节，是继“声音的产生与传播”“声音的特性”之后的重要延伸。教材通过介绍超声波与次声波的基本概念、频率范围及其在自然界和人类生活中的应用，帮助学生建立对声波频谱的完整认知。该部分不仅深化了学生对声音本质的理解，还体现了科学知识与技术应用的融合，为后续学习“声的利用”奠定基础。同时，教材通过“天坛回音壁”“双耳鱼洗”等中华传统声学案例，渗透文化自信与科学精神。 学情分析 八年级学生已掌握声音的产生与传播、响度与音调的基本概念，具备一定的实验观察与逻辑推理能力。他们对“听不见的声音”充满好奇，但对频率这一抽象概念理解较弱，易将“超声波”误认为“高频光波”或“辐射”。部分学生存在“声音必须靠耳朵才能感知”的错误认知。因此，教学需借助多媒体情境、生活实例与对比实验，引导学生从可听声拓展至不可听声的范畴，强化“频率决定音调高低”的核心观念，并通过探究活动突破认知障碍。 课时教学目标 物理观念 1. 能说出超声波与次声波的定义，明确其频率范围，建立声波频谱的完整认知。 2. 能解释超声波与次声波在自然界与科技中产生的原因，理解频率是区分不同声波的关键因素。 科学思维 1. 能通过比较可听声、超声波、次声波的频率数据，归纳出声波按频率分类的标准。 2. 能结合生活现象（如地震前动物异常）进行因果推理，发展基于证据的逻辑分析能力。 科学探究 1. 能设计并参与“模拟超声波探测”实验，观察并记录现象，提升动手操作与数据记录能力。 2. 能在小组合作中提出关于“次声波是否影响人体健康”的探究问题，并制定初步研究方案。 科学态度与责任 1. 能认同我国古代建筑中蕴含的声学智慧，增强民族自豪感与文化自信。 2. 能关注声污染与噪声危害，主动倡导保护听力、合理使用声学设备的社会责任意识。 教学重点、难点 重点 1. 超声波与次声波的频率范围及其定义。 2. 超声波在医疗、工业、军事中的典型应用原理。 难点 1. 理解“人耳听不到的声波也具有能量与信息传递功能”这一抽象概念。 2. 区分次声波与普通低频声波在传播距离与危害性上的差异。 教学方法与准备 教学方法 议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具准备 多媒体课件、超声波测距仪模型、次声波模拟音频文件、鱼洗盆实物或图片、平板电脑 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入：听见“看不见”的声音【5分钟】 一、创设悬念：从“听不见的尖叫”说起 （一）、播放一段无声视频片段 1. 教师展示一段视频：一只猫在深夜对着空气狂叫，画面中没有声音，但猫的表情极其紧张，尾巴炸起。 2. 提问引导：同学们，你们能听到这段视频里的声音吗？为什么猫会突然这么害怕？ 3. 引导学生思考：如果有一种声音，我们听不到，但它确实存在，而且可能对生物有影响，那它是什么？ 4. 教师揭示：这种声音就是“超声波”和“次声波”，它们虽然我们听不见，但真实存在于生活中。 5. 板书课题：第三节 超声波与次声波 6. 进一步提问：你知道哪些地方用到了这些“听不见的声音”吗？ 7. 预设回答：B超、倒车雷达、地震预警…… 8. 教师总结：今天我们就来揭开这些“隐形声波”的神秘面纱！ 二、任务驱动：寻找身边的“隐形声波” （一）、小组任务发布 1. 教师将全班分为6个小组，每组发放一张“隐形声波探秘卡”（含任务清单与线索提示）。 2. 任务要求：在5分钟内，找出至少两个日常生活中使用超声波或次声波的例子，并简要说明用途。 3. 教师巡视指导，提醒学生注意观察手机、家电、交通工具等设备。 4. 任务完成后，各组派代表分享发现。 5. 教师汇总：B超检查、倒车雷达、地震监测、动物行为异常等。 6. 引出核心问题：为什么这些“听不见”的声音也能被利用？它们到底有什么特殊之处？ 1. 观看视频，感受猫的异常反应。 2. 思考“听不见的声音”是否真实存在。 3. 小组讨论，寻找生活中的声波应用实例。 4. 分享发现，初步形成“听不见≠无用”的认知。 评价任务 发现数量：☆☆☆ 解释准确：☆☆☆ 参与积极：☆☆☆ 设计意图 以“猫的异常叫声”为切入点，激发学生好奇心；通过小组任务驱动，让学生在真实生活情境中主动发现声波的应用，建立“听不见的声音也有价值”的初步观念，为后续概念建构铺垫情感与认知基础。 新知探究：揭秘频率的秘密【15分钟】 一、回顾旧知：声音的“高低”由什么决定？ （一）、复习音调与振动快慢的关系 1. 教师提问：上节课我们学习了音调，谁还记得音调高低是由什么决定的？ 2. 学生回答：物体振动越快，音调越高。 3. 教师补充：物理学中用“频率”来表示振动的快慢，单位是赫兹（Hz）。 4. 展示PPT动画：一个音叉振动频率从100Hz升到1000Hz，音调逐渐升高。 5. 引导学生理解：频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。 6. 提出问题：那么，人耳能听到的频率范围是多少？ 7. 学生尝试回答： 8. 教师揭示：正常人耳能听到的声音频率范围是20 Hz 到 20 000 Hz。 9. 板书：可听声范围：20 Hz ~ 20 000 Hz 二、定义新概念：超声波与次声波 （一）、引入超声波 1. 教师提问：如果某种声音的频率高于20 000 Hz，人耳还能听到吗？ 2. 学生回答：不能。 3. 教师强调：这种频率高于20 000 Hz的声音称为**超声波**（ultrasound）。 4. 举例说明：蝙蝠飞行时发出的声波、B超仪器使用的声波都属于超声波。 5. 播放蝙蝠夜间捕食的短视频，突出其发出高频声波的画面。 6. 提问：蝙蝠为什么用超声波？ 7. 引导学生思考：超声波方向性强，不易散射，适合用于定位。 （二）、引入次声波 1. 教师提问：如果声音的频率低于20 Hz呢？ 2. 学生回答：也听不到。 3. 教师强调：这种频率低于20 Hz的声音称为**次声波**（infrasound）。 4. 举例说明：地震前地壳断裂、火山爆发、大型动物（如大象）交流都会产生次声波。 5. 播放一段模拟次声波音频（低频嗡鸣），让学生感受身体轻微震动。 6. 提问：为什么我们会感到“震”？ 7. 引导学生理解：次声波虽听不见，但能引起物体共振，甚至影响人体器官。 8. 板书：超声波：> 20 000 Hz；次声波：< 20 Hz 三、对比分析：三种声波的异同 （一）、小组合作填写对比表 1. 教师发放“声波三兄弟”对比表格（含频率范围、能否听见、传播介质、典型应用等栏目）。 2. 小组合作完成，教师巡视指导。 3. 请两组代表上台展示，其他组补充。 4. 教师总结：可听声是中间部分，超声波与次声波是“两侧的隐形朋友”。 5. 强调：所有声波都是机械波，都需要介质传播，真空中无法传播。 1. 回忆音调与频率的关系。 2. 理解频率单位赫兹（Hz）的意义。 3. 接受“20 Hz ~ 20 000 Hz”为人耳听觉范围。 4. 认识超声波与次声波的定义及频率界限。 5. 参与小组合作，完成对比表格，构建系统认知。 评价任务 概念清晰：☆☆☆ 对比准确：☆☆☆ 合作高效：☆☆☆ 设计意图 通过复习旧知自然过渡到新概念，利用频率图像与真实案例强化“频率决定音调”的核心思想。通过小组合作填写对比表，实现知识结构化，突破“听不见=无用”的认知误区，为后续应用理解打下坚实基础。 应用探究：声波的“隐形力量”【15分钟】 一、探究活动：模拟“超声波探测” （一）、实验演示与分组实践 1. 教师展示超声波测距仪模型，连接蓝牙耳机，播放“倒车雷达”提示音。 2. 演示：当模型靠近障碍物时，发出“滴滴”声，距离越近，声音越急促。 3. 提问：这背后是什么原理？ 4. 学生回答：超声波遇到障碍物反射回来，根据时间差计算距离。 5. 教师解释：公式为 s = v × t / 2，其中v为声速，t为往返时间。 6. 将学生分成6个实验小组，每组发放一个简易超声波传感器模块（如HC-SR04）与Arduino开发板。 7. 任务：将传感器固定在支架上，调整角度，测量前方不同距离的物体，并记录“返回时间”与“显示距离”。 8. 教师巡视，指导接线、编程与数据读取。 9. 一组学生展示数据：距离10cm时，返回时间约0.0006s，计算得距离约10.2cm，误差小于5%。 10. 教师总结：超声波探测利用的是“发射-反射-接收”机制，广泛应用于汽车倒车雷达、机器人避障等。 二、情境研讨：次声波的“双面性” （一）、案例分析：地震前的“先兆” 1. 教师播放一段新闻片段：某地地震前，居民报告听到奇怪的低沉轰鸣，动物集体躁动。 2. 提问：这可能是什么信号？ 3. 学生回答：可能是次声波。 4. 教师补充：地震发生前，地壳应力释放会产生次声波，传播速度远快于地震波，可用于早期预警。 5. 播放模拟次声波音频，让学生闭眼感受身体微震。 6. 提问：次声波对人体有害吗？ 7. 学生讨论后回答： 8. 教师揭示：长期暴露于高强度次声波环境中，可能引发头痛、失眠、心律不齐等。 9. 强调：虽然次声波无处不在，但一般强度下不会造成伤害，只有极强时才需警惕。 10. 引出“声污染”概念：过强的声波，无论是否可听，都可能破坏环境与健康。 1. 观察实验装置，理解超声波测距原理。 2. 小组合作搭建传感器，测量距离并记录数据。 3. 分析数据，验证公式正确性。 4. 观看地震预警案例，讨论次声波的预警价值。 5. 体验次声波，思考其潜在影响。 评价任务 操作规范：☆☆☆ 数据可靠：☆☆☆ 思维深入：☆☆☆ 设计意图 通过动手实验，让学生亲历“超声波探测”的全过程，将抽象原理转化为具体技能；通过真实案例研讨，引导学生辩证看待次声波的“预警价值”与“潜在风险”，培养科学批判性思维与社会责任意识。 拓展升华：古今智慧的回响【5分钟】 一、文化传承：中国古建筑中的声学奇迹 （一）、聚焦天坛回音壁 1. 教师展示天坛回音壁的全景图与局部剖面图。 2. 提问：为什么一个人在墙边说话，另一人站在远处也能听到？ 3. 学生回答：声音沿墙面多次反射。 4. 教师揭示：这其实是声波在曲面上传播的“聚焦效应”，与现代声学设计原理相通。 5. 引出：古人虽不懂频率，却巧妙利用了声波的反射特性。 6. 播放短视频：讲解“三音石”“圜丘”如何利用回声增强声音效果。 7. 提问：这些设计与超声波/次声波有关吗？ 8. 学生思考后回答：不直接相关，但体现了对声音传播规律的深刻理解。 9. 教师总结：中华文明的智慧，早已融入声学的基因。 二、行动倡议：做声音的守护者 （一）、发起“护耳行动” 1. 教师展示一组数据：长期佩戴耳机听音乐，听力损伤率高达30%。 2. 提问：我们该如何保护听力？ 3. 学生回答：控制音量、减少使用时间、避免噪音环境。 4. 教师补充：合理使用声学设备，不制造噪音，尊重他人听觉空间。 5. 发起倡议：每位同学写下一条“护耳承诺”，贴在班级“声之墙”上。 6. 教师总结：科学知识不仅用于探索世界，更应服务于人类福祉。 1. 观看天坛视频，了解古代声学智慧。 2. 思考古建筑与现代声学的关系。 3. 书写个人“护耳承诺”，参与班级倡议。 评价任务 文化认同：☆☆☆ 责任意识：☆☆☆ 行动表达：☆☆☆ 设计意图 将科学知识与中华优秀传统文化相融合，增强学生的民族自豪感；通过“护耳承诺”行动，将科学态度转化为具体行为，落实“科学态度与责任”目标，实现从知识到价值观的升华。 课堂小结：构建知识网络【5分钟】 一、思维导图梳理 （一）、师生共同构建“声波家族”知识图谱 1. 教师在黑板上画出中心节点“声音”，向外发散三条主干： - 可听声（20 Hz ~ 20 000 Hz） - 超声波（> 20 000 Hz） - 次声波（< 20 Hz） 2. 每条主干下添加分支： - 超声波：B超、倒车雷达、清洗、焊接 - 次声波：地震预警、动物通信、工业检测 - 可听声：音乐、语言、自然声响 3. 强调：所有声波都需要介质，真空中无法传播。 4. 提问：我们今天学到的“看不见的声音”有哪些特点？ 5. 学生回答：频率高或低、听不见、有能量、可应用。 6. 教师总结：声的世界远比我们想象的丰富，而科学正是打开这扇门的钥匙。 二、布置作业：延续探究之旅 （一）、课后任务发布 1. 作业1：查阅资料，写一篇小论文《昆虫是如何发声的？》，不少于300字。 2. 作业2：调查家中是否有使用超声波或次声波的设备，记录名称、用途与工作原理。 3. 作业3：设计一份“校园噪音调查表”，下周进行实地调研。 1. 跟随教师构建知识思维导图。 2. 回顾本节课核心知识点。 3. 记录作业任务，明确探究方向。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 任务明确：☆☆☆ 思维延伸：☆☆☆ 设计意图 通过可视化思维导图，帮助学生系统梳理知识脉络，形成结构化认知；布置开放性作业，引导学生从课堂走向生活，实现“从学到用”的迁移，延续科学探究兴趣。 作业设计 一、基础巩固 1. 请判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1) 超声波的频率高于20 000 Hz。 （ ） (2) 次声波是人耳能听到的低频声音。 （ ） (3) 声音在真空中可以传播。 （ ） (4) B超检查利用的是超声波的穿透性。 （ ） (5) 地震前动物异常行为可能与次声波有关。 （ ） 2. 选择题： (1) 下列不属于超声波应用的是（ ） A. 倒车雷达 B. 蝙蝠导航 C. 电风扇转动 D. 超声波清洗机 (2) 以下哪种声音最有可能是次声波？（ ） A. 音乐会上的小提琴声 B. 暴风雨来临前的雷鸣声 C. 地震发生时的地壳震动声 D. 人说话的声音 3. 填空题： (1) 人耳能听到的声音频率范围是______ Hz 到 ______ Hz。 (2) 超声波的频率______ 20 000 Hz，次声波的频率______ 20 Hz。 (3) 声波在传播过程中，若遇到障碍物会发生________现象。 二、能力提升 4. 请简述“倒车雷达”是如何利用超声波工作的？写出其基本原理和步骤。 答：_________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ 5. 你家附近的工厂或工地是否有噪音问题？请结合本节课所学，提出两条降低噪音的建议。 答：_________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ 三、拓展探究 6. 请你查阅资料，完成以下任务： (1) 找出一种会发出超声波的动物，并描述它的发声方式。 (2) 举例说明次声波在自然界中的一个实际应用（如地震预警）。 (3) 写一篇不少于300字的小论文，题目为《我眼中的“隐形声音”》，谈谈你的认识与感悟。 【答案解析】 一、基础巩固 1. (1) √　(2) ×　(3) ×　(4) √　(5) √ 2. (1) C　(2) C 3. (1) 20；20 000　(2) 大于；小于　(3) 反射 二、能力提升 4. 原理：利用超声波在空气中传播，遇到障碍物后反射回来的特性。 步骤：① 发射器发出超声波脉冲；② 超声波遇到障碍物反射；③ 接收器接收回波；④ 根据时间差计算距离并发出警报。 5. 建议示例： ① 在工厂安装隔音屏障，减少噪音外泄。 ② 合理安排施工时间，避开休息时段，减少对居民的影响。 三、拓展探究 6. 示例答案： (1) 蝙蝠在飞行时通过喉部发出高频超声波，通过耳朵接收回波来判断障碍物位置，实现精准导航。 (2) 地震发生前，地壳断裂会产生次声波，地震监测站可通过接收这些信号提前几秒至几十秒发出预警，为人员疏散争取宝贵时间。 (3) 小论文略（参考要点：超声波与次声波虽听不见，但具有强大能量和信息传递能力；它们在医疗、科研、防灾等领域发挥重要作用；我们应正确认识并合理利用声波，同时保护听力，减少声污染）。 板书设计 第三节 超声波与次声波 一、频率决定音调 → 20 Hz ~ 20 000 Hz：可听声 → > 20 000 Hz：超声波 → < 20 Hz：次声波 二、超声波应用 • B超检查 • 倒车雷达 • 清洗/焊接 三、次声波应用 • 地震预警 • 动物通信 • 工业检测 四、文化智慧 天坛回音壁 → 声波反射 双耳鱼洗 → 振动共鸣 五、科学责任 护耳承诺：控音量、限时间、减噪音 教学反思 成功之处 1. 以“猫的异常叫声”为情境导入，成功激发学生好奇心，课堂参与度极高。 2. 通过“超声波测距”实验，学生在动手实践中真正理解了“发射-反射-接收”原理，实现了从抽象到具象的转化。 3. 将中华传统声学智慧融入教学，有效增强了学生的文化自信与民族认同感。 不足之处 1. 部分学生对“频率”概念仍感抽象，后续需加强类比教学，如用“心跳频率”“眨眼频率”辅助理解。 2. 实验器材有限，仅6组完成实操，部分学生只能旁观，未来可考虑增加分组或采用虚拟仿真软件替代。 3. 课后作业中“小论文”要求较高，部分学生写作困难，可提供范文模板或分步指导。 学科网（北京）股份有限公司 $