2.4 让声音为人类服务（教学设计）物理新教材沪粤版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“让声音为人类服务”，涵盖声音在音乐、建筑中的应用，超声次声特性及用途，噪声危害与控制。通过对比播放钢琴曲与马路噪声导入，衔接声音产生、传播等前序知识，搭建学习支架。 特色在于融合物理观念（明确超声次声频率与应用、噪声控制途径）、科学思维（对比归纳声波差异、构建降噪逻辑）与科学探究（隔音材料实验、校园噪声调研），结合天坛回音壁视频、B超原理拆解等实例。助力学生提升应用能力与文化自信，为教师提供丰富教学资源与实践活动设计。

2.4 让声音为人类服务（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 2.4 让声音为人类服务 教学 目标 物理观念 1．了解声音在音乐、建筑中的实际应用与对应声学原理； 2．掌握超声、次声的频率界定，明晰其在医疗、探测中的典型用途； 3．理解噪声的危害，熟练掌握“声源-传播-人耳”三条降噪途径。 科学思维 1．能对比归纳可听声、超声、次声的频率界限与功能差异； 2．能构建“声源阻断、传播隔离、人耳防护”的系统化降噪逻辑； 3．能辩证分析声音的双重性，建立客观理性的科学认知视角。 科学探究 1．能拆解B超、声呐等超声技术的工作原理与应用场景； 2．能实地调研校园、社区噪声源，设计并评估可行的降噪方案； 3．能通过简易实验探究隔音材料的特性，总结声学控制的实践方法。 科学态度 与责任 1．感知声学科技在医疗、国防、民生领域的核心价值； 2．树立噪声防护意识，自觉践行文明发声与环保行为规范； 3．了解天坛回音壁等古代声学智慧，增强民族文化自信与认同。 教材 分析 本节是第二章《声音与环境》的收官课，是声学基础知识向实际应用延伸的核心课时。教材从“声音的利用”与“噪声的防控”两大维度展开，依次介绍声音在音乐、建筑中的应用，超声与次声的特性及科技用途，以及噪声的危害与控制方法，将本章的声现象知识进行系统化整合与生活化落地。本节课充分体现了“从物理走向社会”的课程理念，兼具科技性、人文性与实践性，既完善了声学知识体系，也培养了学生的科学应用意识与环保观念。 学情分析 1．知识储备：学生已掌握声音的产生与传播、声音三大特性等基础知识，对生活中的声学应用有丰富感性经验，但对超声、次声的技术原理认知较浅，对噪声控制途径的判断易出现混淆。 2．思维能力：学生具备一定的实例分析与归纳能力，但对“传递信息”与“传递能量”的应用辨析不够精准，对多场景降噪方案的系统设计能力有待提升。 3．学习特点：学生对科技应用、生活实例类内容兴趣浓厚，乐于参与调研与实践活动，但对概念的精准辨析和原理的深度理解需要教师逐步引导 教学重点 1．超声与次声的特性及对应应用场景； 2．噪声控制的三大途径及生活实例判断； 3．声音在建筑、医疗、探测等领域的多元服务价值。 教学难点 1．超声与次声易混应用的辨析，精准区分“传递信息”与“传递能量”； 2．噪声控制途径的精准判断，厘清不同措施所属的控制环节； 3．回声测距类计算中“往返路程”易错点的突破。 教学 器材 多媒体素材：天坛回音壁科普视频、超声应用动画、噪声危害科普短片； 演示器材：简易分贝仪、不同隔音材料（泡沫、棉布、木板）、闹钟； 实践资料：校园噪声调研记录表、降噪方案设计模板 教师活动 学生活动 导入新课 【情境对比引入】播放两段音频：一段优美的钢琴曲，一段嘈杂的马路噪声。 【提出问题】同样是声音，为什么给人的感受截然不同？为什么我们能听到蚊子的嗡嗡声，却听不到蝴蝶翅膀振动的声音？ 引导学生思考：声音对人类有哪些价值？又有哪些危害？我们如何让声音更好地为人类服务？ 引入课题：今天我们就一起来学习2．4让声音为人类服务，全面认识声音的利与弊。 聆听两段音频，感受声音的双重影响；结合生活经验思考问题，带着对声音应用与危害的好奇进入新课学习。 学习新课 一、声音与音乐 1．音乐的声学本质 讲解：音乐家运用不同的音调、响度，搭配伴音、和声，组成千变万化的旋律，表达丰富的情感。声音的研究推动了音乐的发展。 2．现代音乐技术 介绍计算机数字合成音乐技术，能够逼真模仿各种乐器声音，满足文化艺术需求。 3．文化拓展 简单介绍《吕氏春秋》中关于音乐本源的记载，感受古人对声学与音乐的朴素认知。 理解音乐的声学基础，知道音调、响度、音色是构成音乐旋律的物理要素；了解数字音乐技术的原理，感受物理与艺术的融合；通过古代文献拓展文化视野。 学习新课 二、声音与建筑 1．古代声学建筑——天坛回音壁与三音石 播放天坛回音壁的科普视频，讲解其利用声音反射（回声）的声学原理，体现我国古代建筑声学的智慧。 2．现代建筑声学 提问：为什么音乐厅、礼堂的墙壁要做成蜂窝状小孔？ 讲解：多孔材料可以吸收声音、减弱回声，保证听觉效果清晰；现代建筑通过吸音设计、回声控制，优化声音效果。 3．双耳效应与立体声 讲解双耳效应：声音传到双耳的时间、强弱有差异，人因此可以判断声源方位；立体声就是利用这一原理，带来沉浸式听觉体验。 4．典例分析 讲解例1（盲人判断方位）、例2（蜂窝状墙壁的作用），巩固知识点。 观看视频，理解回音壁的回声原理，惊叹古代建筑声学成就；思考音乐厅墙壁设计的原因，理解吸声减回声的原理；了解双耳效应与立体声的关联，能解释生活中的方位判断现象；完成典例练习，强化知识应用。 学习新课 三、超声与次声 1．频率范围界定 复习人耳听觉范围：20Hz~20000Hz。 明确概念： ①超声波：频率高于20000Hz的声波； ②次声波：频率低于20Hz的声波。 二者都无法被人耳直接听到。 识记三类声波的频率界限，建立清晰的概念边界； 2．超声波的应用 分类讲解： ①传递信息：B超检查、声呐探测、金属探伤、倒车雷达； ②传递能量：超声清洗眼镜首饰、超声碎石、超声焊接钻孔。 强调特点：方向性好、穿透能力强、能量集中。 分类梳理超声波的两大应用方向，能准确区分“传递信息”与“传递能量”的实例； 3．次声波的特点与应用 讲解： ①产生：地震、海啸、火山喷发、核爆炸等剧烈活动都会产生次声波； ②特点：传播距离极远、穿透力强； ③应用：风暴预警、火箭发射监测； ④危害：高强度次声波会引发人体不适，损伤器官。 了解次声波的产生与特点，知道其在灾害预警中的作用，认识其潜在危害； 4．典例分析 讲解例3（超声传递信息与能量的辨析），强化分类判断方法。 完成典例练习，掌握超声应用的辨析方法。 学习新课 四、噪声的危害与控制 1．噪声的定义 从两个角度解读： ①物理学角度：发声体做无规则振动产生的声音，波形杂乱； ②环保角度：干扰人们正常休息、学习、工作，对身心健康有害的声音。 从两个维度理解噪声的定义，知道噪声不仅是物理概念，更是环保概念； 2．噪声的等级与危害 介绍噪声单位：分贝（dB）。 分级说明：0dB是听觉下限；55dB以下是理想安静环境；70dB以上干扰工作学习；长期处于80~100dB环境会损伤听力。 说明噪声是四大环境污染之一，危害生理与心理健康。 了解分贝等级，识记关键分贝值对应的环境影响，认识噪声的危害； 3．控制噪声的三条途径 系统讲解并对应实例： ①在声源处减弱（消声）：最根本途径。如汽车装消声器、城区禁鸣喇叭、机械减震。 ②在传播过程中减弱（隔声/吸声）：如高架隔音屏障、室内吸音棉、双层真空玻璃。 ③在人耳处减弱（护耳）：最后一道防线。如防噪耳塞、隔音耳罩、降噪耳机。 总结原则：源头控制优先，传播阻断为辅，终端防护兜底。 系统掌握三条降噪途径，能准确判断生活中各类降噪措施所属的环节； 4．典例分析 讲解例4（声现象综合辨析），巩固噪声控制途径与声现象综合知识。 完成典例练习，提升综合辨析能力。 课 堂 练 习 1．判断声源方向的重要基础是 效应。 【答案】双耳 【解析】一般声源到两只耳朵的距离不同，声音传到两只耳朵的时刻、强弱及其他特征也就不同。这些差异就是判断声源方向的重要基础，这就是双耳效应。 2．在武侠小说或电影里，经常会看到一位双目失明的大侠，还能判断出前来攻击他的敌人的方位，这是因为 A．他的眼睛原来没有失明 B．他的耳朵有特异功能 C．这是一种巧合 D．由于双耳效应，他可准确判断声音传来的方向 【答案】D 【解析】武侠电影里经常描写一大侠双目失明，还能判断出攻击者的方位，主要是因为声音传到武侠者的两只耳朵的时刻和强弱以及其他特征也不同，这些差异就是他用耳朵判断声源方位的重要基础，也就是双耳效应，正是由于双耳效应，人们可以准确地判断声音传来的方位，故D正确． 3．善于观察的同学一定会发现影剧院、大礼堂、音乐厅或录播室的墙壁上有许多跟蜂窝状似的小孔，这样设计的主要目的是（　　） A．减弱回声对原声的影响 B．增强声音的反射 C．增大声音的响度 D．提高装饰的效果 【答案】A 【解析】影剧院、大礼堂、音乐厅或录播室的墙壁上有许多跟蜂窝状似的小孔，可以减弱声音的反射；当声音传到这些墙面后，被反射到了不同的方向或被多次反射而吸收掉，这样就能减弱回声对原声的影响，保证较好的听觉效果。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．下列事例中，主要利用了声传递能量的是（　　） A．用听诊器给病人诊病 B．用超声波给工件探伤 C．用次声波预报海啸 D．用超声波清洗眼镜 【答案】D 【解析】A．用听诊器给病人诊病可以知道病人的病情，属于声传递信息，故A不符合题意； B．用超声波给工件探伤可以了解工件的质量问题，属于声波传递信息，故B不符合题意； C．用次声波预报海啸可以提前预知灾害的来临，做好应对准备，属于声波传递信息，故C不符合题意； D．用超声波清洗眼镜是利用超声波引起污渍的共振，使其脱离眼镜，属于声波传递能量，故D符合题意。 故选D。 5．学习科学要学会利用书籍的信息进行反思，并从中获取新的信息。 （1）关于声音的速度，课本上是这样描述的：“15℃时空气中的传播速度是340m/s”。从描述中我们可以得到：声音的传播速度与 和介质有关，一般在 中传播最慢（选填“固体”“液体”或“气体”）； （2）声呐能够向水中发射声波，声波的频率大多在10kHz～30kHz之间，由于这种声波的频率较高，声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，反射回来的声波被声呐接收，根据声信号的往返时间就可以确定目标的距离。 声呐发出的声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，如果接收到的回声音调升高，说明目标正向声呐靠近；如果回声的音调变低，说明目标正远离声呐。 ①根据如图和文中描述的信息，人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是 kHz到 kHz；狗 （选填“能”或“不能”）听到频率为16Hz的次声波； ②停在海水中的潜艇A继续监视潜艇B，突然接收到经潜艇B反射回来的声波频率是变高的，说明潜艇B正在 （选填“远离”或“靠近”）潜艇A。 【答案】 温度 气体 10 20 能 靠近 【解析】（1）[1]在说声音的时强调了介质与温度，说明声速与介质与温度有关。 [2]一般来说，声音在气体中传播最慢的。 （2）[3][4]读图可知，人耳能够听到20Hz~20000Hz（kHz）范围内的声音，而声呐发出的声波为10kHz~30kHz，所以人能听到的声呐发出的声波范围是10kHz~20kHz。 [5]狗能听到的最低音调为15Hz，所以它能听到16Hz的声音。 [6]声呐接收到的声波的频率变高，说明目标与声呐的距离变小。 6．地震是一种常见的自然灾害。发生地震时，被困人员可以敲击周围坚硬物体求救。下列说法错误的是（　　） A．地震时会产生超声波 B．声音可以传递信息 C．声音在固体中传播更快 D．声音的传播需要介质 【答案】A 【解析】A．地震时会伴随有低频的振动，产生次声波，故A错误，符合题意； B．被困人员通过敲击方式求救主要是利用声音可以传递信息，故B正确，不符合题意； CD．被困人员通过敲击方式求救，由于声音的传播需要介质、声音在固体中传播更快，故CD正确，不符合题意。 故选A。 7．发生地震时，有些动物比人提前感觉到，是因为地震时伴有 声波产生；在相同的介质条件下，假设次声波的传播速度为v1，超声波的传播速度为v2，则它们的大小关系是v1 v2（选填“>”“=”或“＜”）。 【答案】 次 = 【解析】[1]发生地震时，有些动物比人提前感觉到，是因为地震时伴有次声波产生。 [2]在相同温度和介质的条件下，声音传播的速度是一定的，则次声波的传播速度为与超声波传播速度相同，即v1=v2。 8．人们能分辨出不同乐器的演奏声，是因为它们所发声音的 不同。小明学习时，听到邻居家传来的钢琴声，这属于 （乐音/噪声）。 【答案】 音色 噪声 【解析】[1]不同乐器由于材料，结构不同，故音色不同，即人们能分辨不同乐器的演奏声是由于音色不同。 [2]从环保的角度，只要妨碍人们学习，工作、休息的声音，都属于噪声。 9．明在家里学习，对他来说，广场舞的音乐声属于 （选填“噪声”或“乐声”）。如图A、B所示是两种声音的波形图，从图形可知：图 是噪声的波形。 【答案】 噪声 B 【解析】[1]广场舞的音乐声影响了小明的学习，对小明来说这属于噪声。 [2]从图形可知，图A的波形振动有规律，是乐音的波形；图B的波形振动无规律、杂乱，是噪声的波形，故图B是噪声的波形。 10．噪声与乐音 （1）乐音：人们把物体 的振动产生的、听起来 的声音叫乐音。 （2）噪声 ①从物理学角度：噪声是指哪些 、 的声音，是发声体做 时产生的； ②从环保的角度：凡是 人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生 的声音，都属于噪声； ③噪声的波形：如图所示，从甲的波形图可知，物体的振动是有规律的，产生的声音是 ；从乙的波形图可知，物体的振动杂乱无章、无规律，产生的声音是 。 【答案】 有规律 心情舒畅 刺耳难听 令人厌烦 无规则振动 妨碍 干扰 乐音 噪声 【解析】（1）[1] [2] 乐音和噪声都是由物体振动产生的，物体有规律振动产生的，听起来让人心情舒畅的声音叫乐音。 （2）①[3] [4] [5] 从物理学角度：噪声是发声体做无规则振动时产生的，刺耳难听、令人厌烦的声音是噪声。 ②[6][7] 从环保的角度：凡是妨碍人们正常休息、学习、和工作，以及对人们要听的声音产生干扰的声音，都属于噪声。 ③[8] [9] 由甲图可知，物体的振动有规律，所以产生的声音是乐音，由图乙可知，物体振动杂乱无章、没有规律，产生的声音是噪声。 11．在与声有关的四幅图中，属于在声源处控制噪声的是（　　） A． 居民区街道禁鸣喇叭 B．飞机旁的工作人员佩戴有耳罩的头盔 C． 街头设置的噪声监测仪 D．高架路某些路段两侧设有透明板墙 【答案】A 【解析】A．居民区街道禁鸣喇叭，是在声源处减弱噪声，故A符合题意； B．飞机旁的工作人员佩戴有耳罩的头盔，在人耳处减弱噪声，故B不符合题意； C．街头设置的噪声监测仪，只能起监测作用，不能控制噪声，故C不符合题意； D．高架路某些路段两侧设有透明板墙，在传播过程中减弱噪声，故D不符合题意。 故选A。 12．如图是生活中的两个情境，左图是居民小区噪声监测器，显示环境噪声为55. 5分贝。右图是钢琴调音师正在用手机上的一个调音软件播放音叉256、512、1024、2048（Hz）的标准音来校准琴音。下列说法正确的是（　　）    A．人们以分贝为单位来表示声音强弱的等级 B．分贝是音调的单位 C．2048Hz的音属于次声波 D．256Hz的音和2048Hz的音比较，256Hz的声音音调更高 【答案】A 【解析】AB．声音的强弱用响度表示，分贝（dB）是声音强弱等级的单位，故A正确，B错误； C．频率低于20Hz的声波是次声波，频率高于20000HZ的声波是超声波，2048Hz的音不属于次声波，故C错误； D．声音振动的频率越高，音调越高，256Hz的音和2048Hz的音比较，2048Hz的声音音调更高，故D错误。 故选A。 板 书 设 计 2.4让声音为人类服务 一、声音与音乐 音调、响度、音色构成旋律 数字合成音乐 二、声音与建筑 1．回声应用：回音壁、三音石 2．吸声减噪：蜂窝状墙壁 3．双耳效应：判断方位、立体声 三、超声与次声 1．可听声：20~20000Hz 2．超声波（>20000Hz）：方向性好、穿透强 ①传信息：B超、声呐、探伤；②传能量：清洗、碎石 3．次声波（<20Hz）：传得远，灾害预警 四、噪声的危害与控制 1．定义：无规则振动、干扰生活 2．单位：分贝（dB） 3．控制途径：①声源处减弱（消声）；②传播中减弱（隔声）；③人耳处减弱（护耳） 课 堂 小 结 作业布置 1．基础作业：完成课后“自我评价与作业”； 2．实践作业：调查校园或社区的主要噪声源，设计一份简易降噪方案； 3．拓展任务：查阅资料，了解更多中国古代声学建筑的原理。 教学反思 1．亮点：本节课从“利”与“害”双线展开，逻辑清晰，体系完整；融入古代建筑声学与现代科技应用，兼顾文化浸润与科技视野；通过实例辨析、分类归纳的方式，突破了超声应用、降噪途径等易错点，落实了知识与能力目标。 2．不足：超声与次声的原理讲解深度有限，部分学生对其技术本质理解不够透彻；实践探究环节受课堂时间限制，隔音材料实验未能充分展开，学生的动手体验不足；噪声调研的实践作业缺乏后续的展示与交流。 3．改进：补充超声成像、声呐测距的原理动画，加深技术本质的理解；增设简易隔音效果对比小实验，让学生在动手中感知吸声材料的作用；安排课下成果展示环节，分享噪声调研与降噪方案，提升实践能力与表达能力。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 $