四、人耳听不到的声音（教学设计）物理新教材苏科版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“人耳听不到的声音”，围绕人耳听觉频率范围、超声波和次声波概念展开。通过蚊子与蝴蝶飞行声音对比、蝙蝠捕食等情境导入，承接声音特性知识，为声的利用学习搭建支架。 资料亮点在于融合科学探究与科学思维，通过频率计软件体验不同频率声音，直观感受不可听声。结合声呐、B超等实例分析超声波应用，辨析信息与能量传递，培养学生观察归纳能力，为教师提供丰富情境与活动设计，提升教学效率。

四、人耳听不到的声音（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 四、人耳听不到的声音 教学 目标 物理观念 知道人耳的听觉频率范围（20 Hz～20 000 Hz）；知道频率高于20 000 Hz的声波叫超声波，频率低于20 Hz的声波叫次声波。 科学思维 通过对动物听觉频率范围的比较，理解不同生物对声音的感知能力差异；学习运用分类法对声波进行分类。 科学探究 通过体验不同频率的声音，经历观察、比较和归纳的过程，理解超声波和次声波的概念及其特性与应用之间的关系。 科学态度 与责任 了解超声波在现代科技中的广泛应用，认识次声波的危害及监测意义，关注声学知识在生活和科技中的重要价值。 教材 分析 本节内容选自新教材苏科版八年级上册第一章《声现象》第四节《人耳听不到的声音》。教材在前面已经引导学生认识了声音的产生、传播以及音调、响度、音色等基本概念，本节课在此基础上进一步拓展到人耳听不到的两类声音——超声波与次声波。 本节是声现象知识的拓展和延伸，起着承上启下的重要作用。向前承接声音的产生、传播和特性等核心概念，向后为后续学习声的利用等内容奠定基础。教材通过介绍超声波与次声波的频率范围、主要特性、实际应用以及对人类及自然环境的影响，引导学生认识声音既能传递信息，也能传递能量，体现“从生活走向物理、从物理走向社会”的课程理念。 教材还通过比较人和一些动物的听觉频率范围，将物理知识与生命科学有机融合，拓宽了学生的认知视野。本节课内容与学生的生活实际紧密联系，旨在激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的观察、思考和探究能力。 学情分析 八年级学生在学习了声音的产生、传播、特性以及噪声后，对“可听声”已经有了较为深入的认识，并知道音调的高低由频率决定。学生对声音的频率概念已有初步了解，为理解超声波和次声波的频率划分奠定了知识基础。 八年级学生思维活跃，好奇心强，对“超出人耳听觉范围的声音”充满好奇，并对其潜在的应用或危害有初步的了解。学生已具备一定的观察能力和实验操作能力，能够参与简单的实验并记录数据。但在实验设计和数据分析方面仍需进一步培养。 学生对声音的奥秘具有浓厚的兴趣，尤其是对超声波和次声波这类特殊声音。学生偏好通过实际操作和案例来理解抽象概念，喜欢互动式和探究式的学习方式。 教学重点 1. 人耳的听觉频率范围：20 Hz～20 000 Hz。 2. 超声波的概念、特性及其实际应用。 3. 次声波的概念、特性及其危害。 教学难点 1. 理解超声波和次声波的概念及其特性与应用之间的关系。 2. 区分实际例子中声音传递的是信息还是能量。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【创设情境，对比感知】播放蚊子飞行和蝴蝶飞行的视频片段（或图片），提问：“同学们，蚊子飞行时我们能听到声音，蝴蝶飞行时我们却听不到声音，这是为什么呢？” 【引导认知冲突】展示两张图片——①漆黑夜空中蝙蝠捕食；②大象远距离交流。提问：“蝙蝠在漆黑的夜晚是如何‘看见’并捕食目标的？大象之间真的在‘对话’吗？我们能听见大象的‘对话’吗？” 【引出课题】“有些声音我们听不到，但它们在自然界和人类生活中却发挥着重要作用。今天我们就一起来探究——人耳听不到的声音。”板书课题。 【设计意图】通过蚊子与蝴蝶飞行声音的对比、蝙蝠捕食和大象交流等生动情境，制造认知冲突，激发学生的好奇心和探究欲望，自然引出“人耳听不到的声音”这一课题。 观察图片和视频，思考并回答老师提出的问题，分享自己的想法和猜测。 学习新课 听觉频率范围 1. 自主阅读，获取信息 引导学生阅读教材相关内容，完成以下任务： 人耳能听到的声音频率范围是多少？ 什么是超声波？什么是次声波？ 2. 归纳讲解 学生回答后，教师归纳并板书： 可听声波：人耳能听到的声音，频率范围通常为20 Hz～20000 Hz。 超声波：频率高于20000 Hz的声音。 次声波：频率低于20 Hz的声音。 3. 体验活动——感受不同频率的声音 利用频率计软件或播放从低频到高频不同频率的声音音频，让学生亲身感受： 播放低于20 Hz的声音（学生听不到，但能感受到振动） 播放20 Hz～20000 Hz范围内的声音（学生能听到） 播放高于20000 Hz的声音（学生听不到） 提问：“为什么有些频率的声音你们听不到？” 4. 拓展——不同个体的听觉差异 讲解：不同的人听觉的频率范围不完全相同。有些年轻人能听到频率低于20 Hz的声音；一般情况下，人的年龄越大，能听到的声音的频率范围越小。不同动物听觉的频率范围差别也很大。 展示“人和一些动物的听觉频率范围”表格，提问： “图中能听到次声波的动物有哪些？”（狗、大象） “图中能听到超声波的动物有哪些？”（蝙蝠、海豚、猫、狗） 【设计意图】通过自主阅读培养学生的信息获取能力；通过体验不同频率声音的活动，让学生直观感受“听不到的声音”的存在，突破“人耳听觉范围”这一认知难点；通过动物听觉范围的拓展，拓宽学生视野，激发学习兴趣。 自主阅读教材，获取关键信息。 参与不同频率声音的体验活动。 观察动物听觉频率范围表格，回答问题。 学习新课 超声波 1. 超声波的特点 提问：“超声波有哪些特点？请同学们阅读教材相关内容，小组讨论后回答。” 学生讨论回答后，教师归纳： 方向性好：超声波传播时方向性强，不易散射 在水中传播距离远 穿透能力强 声能易集中 2. 超声波的应用 （1）回声定位（声呐） 讲解：蝙蝠在黑暗中捕食飞虫，不是靠眼睛看清目标，而是靠发射超声波和接收反射回来的超声波进行目标定位的——这就是回声定位原理。 展示图片或动画：蝙蝠捕食时的回声定位过程。 提问：“人类从蝙蝠身上得到启发，发明了什么？”引出声呐——用于水下目标的探测、定位、跟踪、识别，以及水下导航、通信等。 公式拓展：回声测距公式 s=vt/2（s为距离，v为声速，t为从发出超声波到接收到回声的总时间）。 （2）B超诊断 讲解：超声波穿透能力强，可以成像。医院里用B超检查身体，就是利用超声波在人体不同组织界面反射形成的图像来诊断疾病。 展示B超检查的图片或视频。 （3）超声波清洗 讲解：展示超声波清洗机的图片或实物。超声波在液体中传播时会产生剧烈振动，能够清洗精密零件、眼镜、首饰等。 （4）超声波的其他应用 金属探伤：利用超声波检测金属材料内部的缺陷 超声波焊接 测速：利用超声波测速仪测量车速 3. 知识辨析——传递信息还是能量 提问：“在上述超声波的应用中，哪些是利用声音传递信息？哪些是利用声音传递能量？” 引导学生辨析： 传递信息：回声定位、B超诊断、金属探伤、测速 传递能量：超声波清洗、超声波焊接 【设计意图】通过“阅读—讨论—归纳”的方式，培养学生自主学习与合作探究的能力；通过大量生活实例让学生理解超声波特性与应用之间的科学联系；通过“传递信息还是能量”的辨析，突破教学难点。 【例题1】有一种导盲杖，其工作原理是利用内置的声波传感器发射___________（超声波或次声波），通过计算声波反射时间确定障碍物位置，再通过震动来提示盲人前方有障碍。 【答案】超声波 【例题2】“奋斗者”号是我国自主研发的万米载人潜水器。如图所示，下潜前“奋斗者”号利用声音可以在__________中传播，通过声呐系统向海底竖直发射__________（选填“超声波”或“次声波”）进行探测。 【答案】 液体 超声波 · 阅读教材，小组讨论超声波的特点和应用。 观看回声定位、B超等图片或视频。 参与“传递信息还是能量”的辨析讨论。 学习新课 次声波 1. 次声波的特点 讲解：频率低于20 Hz的声音叫作次声波。 提问：“次声波有哪些特点？请同学们阅读教材相关内容。” 学生回答后，教师归纳： 传播距离远：次声波在传播过程中能量衰减慢，能绕过障碍物传播很远 穿透能力强：能穿透建筑物等障碍物 2. 次声波的来源 提问：“自然界中哪些现象会产生次声波？” 引导学生列举： 地震 台风、海啸 火山爆发 核爆炸 大象等动物发出的低频声音 3. 次声波的危害与应用 （1）次声波的危害 讲解：次声波虽然人耳听不到，但对人体有危害。次声波与人体器官的固有频率相近时会引起共振，可能导致内脏受损、头晕恶心等症状，严重时危及生命。 （2）次声波的应用 提问：“次声波虽然有危害，但人类也能利用它做什么？” 引导学生了解： 预测自然灾害：监测次声波可以预报地震、台风、海啸等自然灾害 监测核爆炸：用于监测核试验 【设计意图】通过自然现象和生活实例让学生理解次声波的特性；通过辩证讨论培养学生的批判性思维，引导学生科学看待科技发展的两面性。 【例题3】下列有关次声波的事实描述中，说法不正确的是（　　） A．通过监测次声波，可预报海啸、台风 B．火山爆发、地震、海啸、雷电均能产生次声波 C．次声波可以传得很远，但不容易绕过障碍物 D．次声波的频率低对人体有伤害作用 【答案】C 【例题4】下列说法中不属于利用声音传递信息的是（     ） ①医生用听诊器检查心、肺；②用超声波粉碎结石；③蝙蝠发出超声波觅食；④敲响的鼓面吹灭蜡烛；⑤工人听铁轨传声判断螺栓是否松动；⑥人听广播、录音。 A．②④⑤ B．②④ C．②③ D．②③④ 【答案】B 阅读教材，了解次声波的特点和来源。 观看地震、台风等自然灾害的图片或视频。 参与辩证讨论，发表自己的观点。 · 课堂练习 1．医生用听诊器诊断病情，是利用了声音可以传递______；倒车雷达利用_____（选填“超声波”或“次声波”）探测障碍物，帮助司机倒车。 【答案】 信息 超声波 【详解】声音的利用分为传递信息和传递能量两类，医生通过听诊器获取人体内部的声音来判断病情，属于利用声音传递信息； 超声波具有方向性强、易反射的特点，适合用于近距离探测障碍物，倒车雷达正是利用该特性工作。 2．某种昆虫的翅膀在2min内振动了600次，它振动的频率是 _____Hz。如果借助扩音器把这种声音放大，则人耳 _______（选填“能”或“不能”）听到。曾经印尼地震引发了海啸，造成巨大人员伤亡和财产损失，远在数百公里以外的有些人感到恶心、胸闷，这是由于地震和海啸发生时产生的 ________而引起的。 【答案】 5 不能 次声波 【详解】频率是发声体每秒振动的次数，时间 振动的频率 人耳的听觉频率范围为，该昆虫翅膀振动频率为5Hz，低于人耳听觉下限；扩音器仅放大声音的响度，不会改变声音的频率，因此人耳不能听到。 地震和海啸发生时会产生次声波（频率低于20Hz的声波），次声波会对人体的平衡器官造成影响，使人出现恶心、胸闷等症状。 3．我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成了万米级海试。尽管马里亚纳海沟两侧都是非常陡峭的海山，但是“奋斗者”号安装有声呐设备，声呐能通过发射和接收________信号来发现障碍物。该潜水器能在漆黑的万米深海中精准避障，这说明声音可以在_________中传播，且能传递________。 【答案】 超声波 液体/水 信息 【详解】声呐设备是通过发射和接收超声波来探测障碍物的，超声波具有方向性强、穿透能力强的特点，适合在海洋环境中进行探测工作。 潜水器在漆黑的深海中借助声呐避障，声音是通过海水传播的，这说明声音可以在水（或液体）中传播。 通过声呐获取障碍物的位置等相关信息来实现精准避障，这体现了声音能够传递信息。 4．随着医疗水平的发展，医院里通常使用超声波雾化技术将药物（溶液或粉末）分散成微小的雾滴或微粒，使其悬浮于气体中，并进入呼吸道及肺内，达到良好疗效，此过程中（     ） A．雾化机发出的超声波是由物体振动产生的 B．雾化机发出的超声波不能通过空气传播 C．人听不到超声波，是因为超声波的响度太小 D．超声波雾化药物说明了声音能够传递信息 【答案】A 【详解】A．所有声音（包括超声波、次声波这类不可听声）都是由物体振动产生的，故A符合题意； B．超声波属于声波，声波可以在空气这种介质中传播，故B不符合题意； C．人听不到超声波是因为超声波频率高于，超出人耳听觉范围，不是因为响度太小，故C不符合题意； D．超声波雾化药物，是利用超声波的能量打散药物，说明声音能够传递能量，不是传递信息，故D不符合题意。 故选 A。 5．如表是几种动物的听觉范围，在远离震中的地方能接收到地震所产生的次声波的是（　　）。 部分动物的听觉范围 蝙蝠 1000~120000Hz 海豚 150~150000Hz 猫 60~65000Hz 大象 1~20000Hz A．蝙蝠 B．海豚 C．猫 D．大象 【答案】D 【详解】次声波是频率低于20Hz的声波，由表格中数据可知，只有大象的听觉范围包含了次声波的频率范围，所以只有大象在远离震中的地方能接收到地震所产生的次声波。故选D。 6．关于声音的利用，下列说法正确的是（     ） A．用超声波击碎人体内的结石是利用了声音可以传递信息 B．倒车雷达的原理与蝙蝠的“回声定位”不相同 C．通过灵敏的声学仪器接收超声波等信息可判断地震的方位和强度 D．城市里安装噪声监测装置，是通过声音的强弱等级来反映噪声大小的 【答案】D 【详解】A．超声波击碎人体内结石，是利用声音可以传递能量，不是传递信息，故A错误； B．倒车雷达和蝙蝠的“回声定位”原理相同，都是利用超声波反射获得障碍物信息，故B错误； C．地震发生时会伴随产生次声波，是通过接收次声波判断地震的方位和强度，不是超声波，故C错误； D．噪声监测装置的作用就是通过测量噪声的强弱等级，反映噪声的大小，故D正确。 故选D。 7．如图是一种能发出超声波的电动牙刷，直达牙刷棕毛刷不到的地方，这样刷牙既干净又舒服。关于电动牙刷发出的超声波。下列说法正确的是（     ） A．超声波不是声波 B．超声波的频率低于20Hz，所以人听不到 C．超声波是由于物体振动产生的 D．刷牙时，人听不到超声波，是因为超声波不能在空气中传播 【答案】C 【详解】A．超声波属于声波，是频率高于的声波，故A错误； B．频率低于的是次声波，超声波的频率高于，超出人耳听觉范围所以人听不到，故B错误； C．所有声波都是由物体振动产生的，超声波属于声波，因此也由物体振动产生，故C正确； D．超声波可以在空气中传播，人听不到超声波是因为它的频率超出人耳的听觉范围（），故D错误。 故选C。 板书设计 第二节 声音的特性 一、人耳的听觉频率范围 可听声波：20 Hz ～ 20000 Hz 超声波：频率 > 20000 Hz 次声波：频率 < 20 Hz 二、超声波 1. 特点：方向性好、穿透力强、水中传播远、声能易集中 2. 应用： · 回声定位（声呐）——传递信息 · B超诊断——传递信息 · 超声波清洗、焊接——传递能量 · 金属探伤——传递信息 三、次声波 1. 特点：传播距离远、能量衰减慢 2. 来源：地震、台风、火山爆发、核爆炸等 3. 应用：预报自然灾害、监测核爆炸 4. 危害：与人体器官共振，损害健康 ※ 声波既能传递信息，也能传递能量 教学反思 本节作为声学单元的最后一节，较好地完成了引导学生认识人耳听不到的声音——超声波和次声波的教学目标。学生通过体验活动、阅读讨论、案例分析等方式，既获得了系统的知识，也拓宽了对声现象的认知视野，感受到了物理知识在现代科技中的重要作用。后续教学中将继续注重实验探究与概念建构的结合，通过更多实践活动帮助学生将所学知识内化为科学素养。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $