3.3 声波的应用和控制（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级上册

该初中物理课件聚焦声波的应用（传递信息与能量）和噪声控制，以“长江口二号”古船打捞场景导入，通过实例分析、实验探究、动画演示构建从现象到原理再到应用的学习支架，帮助学生系统掌握声波特性及噪声控制方法。 其亮点在于融合科学探究（如扬声器振烛焰实验、示波器观察噪声波形）与科学思维（实例辨析信息与能量区别），结合社会热点（古船打捞）和科技应用（超声导盲仪），培养学生物理观念。教师可借助视频、例题提升教学生动性，学生能在实践中理解知识，增强解决实际问题的能力。

物理八年级上册 沪科版五•四学制 第3章 声现象 第3节 声波的应用和控制 学习目标——本节主要内容和行文逻辑 1. 通过节首图展示古船打捞的场景，引出声波的应用。 2. 通过实例，介绍声波能传递信息和能量，了解声波的应用。 3. 通过实验，归纳减弱噪声的方法，了解噪声的危害。 教学重难点 教学难点 教学重点 声波的应用；控制噪声。 声传递信息与声传递能量的区别。 课堂引入 在这种复杂的情况下，如何开展水下探测呢？ 图为“长江口二号”古船整体打捞工程的主作业船。2022年11月21 日，经过长达7年的水下考古调查勘探，“长江口二号”古船被成功打捞出水，实现了我国水下考古的历史性突破。 作业船打捞古船前，需先确定古船在水底的情况，而长江口是江海交汇水域，水下能见度几乎为零。 知识点一 声波的应用 知识点一：声波的应用 1. 声波能传递信息 ①列车鸣笛声有严格的规范标准：‌ 长声持续3秒，短声持续1秒，声响间隔1秒‌，不同的长短组合对应明确的运行指令，列车员可据此精准判断列车状态。 （1）探究声波能传递信息 请同学们分析以下场景有什么共同点？说明了什么问题？ 列车员通过列车鸣笛声的长短可判断列车运行的情况。 知识点一：声波的应用 ②医生用听诊器听心跳的声音: 获得的信息：心脏的健康状况。 ③听到远处隆隆的雷声 获得的信息：大雨就要来临。 知识点一：声波的应用 分析上述场景发现：当人们感知到不同的声音时，就会传递给人们不同的信息。 归纳总结： （2）声波可以传递信息。 知识点一：声波的应用 人们根据声波在水中能远距离传播的特点，制成声呐装置。可以进行声呐定位、探知海洋的深度等。 （1）声呐原理：从船上发出声脉冲至海底，通过测算接收，然后将接收到的回声所经历的时间自动转换为深度值显示出来。 2. 声呐 探测海底深度 设声波在海水中的传播速度为 v，声呐系统向海底垂直发射声波，经时间t后收到回波，则海水的深度： s= （声波通过的距离是海底深度的2倍） 知识点一：声波的应用 （2）声呐定位 如图所示，利用声呐装置能对水下物体进行定位。在探测“长江口二号”古船位置的过程中，我国考古工作者和科技人员利用声呐设备对长江口水域进行全面勘测，最终确定了 “长江口二号”古船的外形及沉船位置处的水底地貌，为整体打捞工作提供了重要的基础数据。 声呐 知识点一：声波的应用 探测鱼群位置 声呐探测海底结构 我们平常看到的海底结构图就是根据声呐提供的数据绘制的。 探测潜艇位置 （3）声呐的一些应用 例如，探测鱼群、潜艇位置、绘制水下数千米地形图等。 知识点一：声波的应用 动画讲解——《声呐是如何工作的》 知识点一：声波的应用 （1）超声波有较强的穿透能力 在生产实践中，技术员用超声波探伤仪检测钢结构的缺陷，可以检测出其内部有没有裂纹，甚至还可以知道裂纹有多大、多深。 图中医生用B型超声波观察母体中胎儿的发育情况。 3. 超声波的特点与应用 超声探伤 B 型超声波诊断 知识点一：声波的应用 蝙蝠靠超声波发现昆虫 《蝙蝠靠回声定位捕食》 （2）超声波具有较强指向性 ●回声定位： 蝙蝠在飞行时会发出超声波，这些超声波碰到墙壁或昆虫时会反弹回来，根据回声到来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的位置。这种方法叫做回声定位。 知识点一：声波的应用 汽车自动泊车系统通过计算发射超声波与接收障碍物反射信号的时间差，获得障碍物与车辆之间的距离，从而实现自动泊车。 ●汽车自动泊车系统 自动泊车 知识点一：声波的应用 采用“回声定位”原理制成的超声导盲仪可以探测障碍物，帮助盲人出行。 超声导盲仪通过发射超声波，接收障碍物反射的回波，经过处理后，将障碍物的距离信息转化为声音信息，以可听声的形式反馈给使用者，达到“以听代视”的效果。 超声导盲仪及其原理 ● 超声导盲仪 知识点一：声波的应用 （1）次声波的来源 次声波主要来源于地震、火山爆发、海啸、龙卷风、雷暴、台风等自然现象。此外，火箭发射、飞机飞行、机器运转等过程中也会产生次声波。 4. 次声波 海啸产生次声波 火山爆发产生次声波 知识点一：声波的应用 （2）次声波的一些应用 ●大象、鲸等动物能用次声波交流信息。 ●灾害监测‌：捕捉地震、火山爆发、海啸等灾害发生前辐射的次声波，提前发出预警，为避险争取时间。 ●军事监测‌：远距离探测核爆炸、火箭发射的位置与参数，是国际核试验监测的重要技术手段。 大象利用次声波交流 核弹爆炸对比图 知识点一：声波的应用 （1）声具有能量，也可以传递能量 传递声的过程实际上就是传递能量的过程。 将扬声器对准烛焰，播放音乐，你看到了什么现象？这说明了什么问题？ 会看到烛焰跳动。 说明声音具有能量。 发声扬声器旁的烛焰来回摆动 5. 声波传递能量与应用 知识点一：声波的应用 （2）声传递能量的应用 ●超声波清洗机 超声波产生的振动比可闻声更加强烈，常被用来清洗物体。把被清洗的物体放在清洗液里，超声波穿过液体并引起激烈的振动，振动把物体上的污垢敲击下来而不会损坏被洗的物体。 超声波牙刷、洗牙也是利用了超声波的振动原理。 超声波清洗眼镜 超声波牙刷 超声波洗牙 知识点一：声波的应用 超声波碎石是利用电能转变成声波，声波在超声转换器内产生机械振动能，通过超声电极传递到超声探杆上，使其顶端发生纵向振动，当与坚硬的结石接触时产生碎石效应，但对柔软的组织并不造成损伤。不用开刀，不会对身体造成伤害。 超声波碎石机 ●超声波碎石机 知识点一：声波的应用 超声波雾化器 超声波雾化器是指应用于医疗方面雾化设备。其基本原理：来自主电路板的振荡信号传递给超声晶片，超声波晶片把电能转化为超声波能量，超声波能量在常温下能把水溶性药物雾化成1um到5um的微小雾粒，以水为介质，利用超声定向压强将水溶性药液喷成雾状，借助内部风机风力，将药液喷入患者气道，再被患者吸入，直接作用于病灶，主要用于内科、外科、五官科、儿科等方面。 ●超声波雾化器 知识点一：声波的应用 次声波传播时能量损失小，能绕过障碍物传播得很远。所以较低频率的次声波达到一定强度时可以致人死亡，所以在科技发达的今天，次声波可以作为武器。 ●次声波武器 知识点一：声波的应用 地震、火山爆发、台风、海啸、核爆炸等发生时，都伴有次声波产生。对人类生命和财产造成严重威胁。次声波传播的距离很远，发生地震、台风、核爆炸时，即使在几千千米以外，使用灵敏的声学仪器——次声波检测仪也能接受到他们产生的次声波。处理这些信息可以确定这些活动发生的方位和强度。 ●次声波检测仪 知识点一：声波的应用 6. 区别声传递信息与传递能量 （1）声可以传递信息，也可以传递能量 凡是声音引起其他物体变化的例子，均属于声音传递能量；声音未能引起其他物体的变化，而是根据声音对物体的状况或某些特征作出判断，属于声音传递信息。 如“雷声震耳欲聋”，说明雷声具有能量； 而“听到了雷声预示着将要下雨”，这是雷声传递信息。 知识点一：声波的应用 （2）声传递信息、传递能量的实例 声传递 信息 声传递 能量 利用回声测距、定位（声呐） 超声波清洗仪器、碎石、洁齿 用“B超”查体 超声波雾化器 利用超声波探测金属内部裂纹 次声波武器 利用次声波预测地震、监测核爆炸 次声波的破坏作用 知识点一：声波的应用 视频欣赏——《声波的能量》 知识点一：声波的应用 【例题1】下列声现象中能说明声传递能量的是（ ） A．声呐探测海深 B．超声清洗眼镜 C．B超检查 D．倒车雷达 B 【解析】A．声呐探测海深，是利用声音传递信息，故A不符合题意； B．超声清洗眼镜，是利用声音传递能量，利用声音的能量将眼镜上的污垢与眼镜分离，故B符合题意； C．B超检查，是利用声音传递信息，故C不符合题意； D．倒车雷达，是利用声音传递信息，故D不符合题意。 故选B。 知识点一：声波的应用 【例题2】下列有关声音的事例，能说明声音可以传递信息的有（　） A．利用超声波清洗精密元件上的污渍 B．铁路工人用铁锤敲击钢轨，从异常的声音中发现松动的螺栓 C．利用超声波振动除去人体内的某些结石 D．炸弹强烈的爆炸声震破了附近房屋的玻璃窗 B 【解析】A．利用超声波能清洗精密元件，这说明声音可以传递能量，故A不符合题意；B．铁路工人通过声音，判断螺栓是否松动，利用声音传递信息，故B符合题意； C．利用超声波振动除去人体内的某些结石，是声音可以传递能量，故C不符合题意；D．炸弹的爆炸声会把居民家的窗玻璃振破，说明声音可以传递能量，故D不符合题意。故选B。 知识点二 噪声的控制 知识点二：噪声的控制 1. 噪声 （1）演示实验 利用示波器观察泡沫塑料块刮擦玻璃板时产生的噪声的波形，并与音叉发出的声音的波形做比较。 视频—《噪声的波形》 知识点二：噪声的控制 实验现象: 噪声的波形没有规则、杂乱无章的。 音叉发声时所产生的声音的波形有规则。 音叉的波形 （2）实验结论 大量的实验证明：噪声的波形没有规则，而乐音的波形有规则。 噪声的波形 知识点二：噪声的控制 （3）噪声的概念 ①噪声：物理学中，将声源做无规律振动时发出的声音称为噪声。 从环境保护角度而言，干扰人们的生活、学习、工作的声音都属于噪声，如考场外的喧闹声、列车驶过的呼啸声、建筑工地机械的运转声等。 ②乐音：通常，人们将有规律的、好听悦耳、使人愉快的声音叫做乐音。如悠扬的音乐、优美的歌声等。 音乐会上的钢琴演奏声 乐 音 建筑工地上机器的轰鸣 噪 声 知识点二：噪声的控制 ③声音的影响还会因人、因时而异。 例如，音乐给人享受，然而在夜深人静时欣赏音乐，若音乐声过大，则会影响他人休息，以致音乐声变成了噪声； 喜庆的鞭炮给一些人带来欢乐，但也会破坏其他人的安宁，成为令人讨厌的噪声； 摩托车轰鸣给一些人带来刺激，却给其他人带来烦恼。 知识点二：噪声的控制 （4）乐音与噪声的区别与联系 项目 乐音 噪声 区别 物理学 角度 环保角度 联系 有规律的振动，波形规则 无规律的振动，波形不规则 悦耳动听且不 影响他人的声音 妨碍人们正常休息、 学习和工作的声音 乐音和噪声都是由物体振动产生的，并没有严格的界限，有些声音从物理学角度看属于乐音，但从环保的角度看却属于噪声 知识点二：噪声的控制 交通噪声 建筑噪声 社会生活噪声 你周围有哪些噪声？请说说自己的感受并找到这些噪声的来源。 在我们周围，噪声通常来自汽车、火车等交通工具，电机、机床等工业机械，以及空调、冰箱等家用电器等。 2. 噪声的来源 知识点二：噪声的控制 3. 噪声的危害 噪声会使人感到不适，轻则分散注意力，影响情绪；重则伤害身体，造成听力损伤。特别强的噪声还会对仪器设备和建筑结构带来严重的破坏，因此控制噪声十分必要。 知识点二：噪声的控制 声源的振动 产生声音 空气等介质 传播声音 鼓膜的振动 引起听觉 防止噪声 产生 阻断噪声 传播 防止噪声 进入人耳 4．噪声的控制 怎样才能减小噪声的影响呢？人们通常从噪声的产生、噪声的传播及噪声的接收这三个环节进行控制。 （1）人耳听到声音的三个阶段及控制噪声的途径 知识点二：噪声的控制 （2）控制噪声 ①从控制声源入手 如在车辆的排气管上安装消声器，潜水艇的螺旋桨采用特殊合金制造，即使螺旋桨高速转动，发出的声音也很轻。 汽车消声器 潜水艇的螺旋桨 知识点二：噪声的控制 高架两旁的隔音墙 ②在噪声传播途径中来降低噪声 使用吸音材料（如录音室、音乐教室等墙壁上常安装图所示的吸音材料）； 高架道路两旁建隔音墙； 道路旁植树等都可以有效地降低噪声。 植树种草(吸收阻断噪声) 吸收声音的材料 知识点二：噪声的控制 ③保护受噪声影响对象 用手捂住耳朵 防噪声耳塞 控制噪声还可从保护受噪声影响对象方面着手。机场的地勤人员在指挥飞机停机时会佩戴耳罩；工厂里的工人带防噪声耳塞、隔音帽；或用手捂住耳朵等。 隔音帽 戴隔音帽 知识点二：噪声的控制 视频欣赏——《噪声的危害和控制》 知识点二：噪声的控制 【例题3】下列关于控制噪声的说法中，错误的是（ ） A．“禁止鸣笛” 是在声源处减弱噪声 B．控制噪声可以完全消除噪声的影响 C．戴耳塞是在人耳处减弱噪声 D．高架路安装隔音墙是在传播过程中减弱噪声 B 【解析】A．“禁止鸣笛” 是直接对产生噪声的车辆进行限制，属于在声源处减弱噪声，故A 正确； B．控制噪声只能减弱噪声，无法完全消除噪声，故B 错误； C．戴耳塞是在人耳处减弱噪声，故C正确； D．高架路安装隔音墙是在传播过程中减弱噪声，故D正确。 本题选择错误的，故选B。 知识点二：噪声的控制 【例题4】下列控制噪声的措施中，属于在声源处减弱噪声的是（ ） A．关闭门窗，减少外界噪声干扰 B．摩托车安装消声器 C．道路两旁种植行道树 D．机场工作人员佩戴防噪声耳罩 B 【解析】A.关闭门窗是阻挡声音传播，属于在传播过程中减弱噪声，故A错误； B.摩托车安装消声器是让发声体（排气管）发出的声音减弱，属于在声源处减弱噪声，故B正确； C.行道树通过反射、吸收声音减弱噪声，属于在传播过程中减弱噪声，故C错误； D.佩戴耳罩是防止噪声进入人耳，属于在人耳处减弱噪声，故D错误。故选B。 课堂小结 课堂小结 声波的 应用 ①声波可以传递信息，也可以传递能量。 ②超声波的特点：有较强的穿透能力，具有较强指向性。 ③次声波的来源：地震、火山爆发、海啸、龙卷风、台风等。 ④声波传递信息的应用：例如声呐、倒车雷达、导盲仪等。 ⑤声波传递能量的应用： 排除人体结石、超声波清洗机等。 ①物理角度：将声源做无规律振动时发出的声音称为噪声。 ②环保角度：妨碍人们正常休息、学习和工作的声音是噪声。 ③主要来源：工业生产、交通运输和社会生活。 ④噪声的控制：●控制声源；●在噪声传播途径中降低噪声； ●保护受噪声影响对象。 噪声的 控制 声波的应用和控制 课堂小结 课堂练习 课堂练习 【解析】A．声呐探测海深，是利用声音传递信息，故A不符合题意； B．超声清洗眼镜，是利用声音传递能量，利用声音的能量将眼镜上的污垢与眼镜分离，故B符合题意； C．B超检查，是利用声音传递信息，故C不符合题意； D．倒车雷达，是利用声音传递信息，故D不符合题意。故选B。 1.下列声现象中能说明声传递能量的是（ ） A．声呐探测海深 B．超声清洗眼镜 C．B超检查 D．倒车雷达 B 课堂练习 【解析】A．B超查看胎儿的发育情况，利用的是超声波，因为超声波能够成像，可清晰显示胎儿的情况，故A不符合题意； B．金属探伤仪检测金属零件有无裂纹，运用的是超声波，超声波可以穿透金属等材料，根据反射情况判断内部是否有裂纹，故B不符合题意； C．用声音清洗手表，是利用超声波的能量，使污垢脱离手表，属于超声波的应用，故C不符合题意；D．海啸、地震等自然灾害发生时会产生次声波，通过监测次声波可以预报海啸，故D符合题意。故选D。 2. 次声波虽然无法被人耳直接感知，但因其传播距离远、穿透力强，能为人类提供应用价值。下列关于声音的事例中，应用了次声波的是（　　） D A．B超查看胎儿的发育情况 B．金属探伤仪检测金属零件有无裂纹 C．用声音清洗手表 D．通过声音预报海啸 课堂练习 【解析】利用声音传递信息的有：①探伤（了解工件内部情况）、②诊病（了解身体内部情况）、⑤雷声预示下雨（获取天气信息）； 利用声音传递能量的有：③排石（改变结石状态）、④加湿器（改变水的状态）、⑥次声波武器（改变内脏状态）； 故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 3.下列事例中，属于利用声音传递能量的是（ ） ①利用超声波给金属工件探伤 ②医生用听诊器给病人诊病 ③利用超声波排除人体内的结石 ④超声波加湿器 ⑤听到隆隆的雷声预示着可能要下雨 ⑥利用次声波武器使敌人的内脏破裂 A．①②⑤ B．③④⑥ C．①③④ D．②⑤⑥ B 课堂练习 【解析】A．道路旁设置隔音板，属于在传播过程中减弱噪声，故A不符合题意； B．噪声监测仪仅能测量噪声的强弱等级，不具备减弱噪声的功能，故B符合题意； C．嘈杂环境中佩戴耳塞，属于在人耳处减弱噪声，故C不符合题意； D．市区禁止机动车鸣笛，属于在声源处减弱噪声，故D不符合题意。 4. 控制噪声是城市环境保护的重要项目之一，下列措施中不能直接减弱噪声的是（ ） A．在道路两旁设置隔音板 B．在街头安装噪声监测仪 C．在嘈杂环境中佩戴耳塞 D．市区禁止机动车鸣笛 B 故选B。 课堂练习 5. 图中的四幅图所包含的一些信息与声现象都有联系，下列说法正确的是（　　） A．图1：8个相同玻璃瓶装不同高度的水，敲击它们时发出声音的音色不同 B．图2：敲击编钟时，若用力越大，编钟发出声音的音调就会越高 C．图3：超声波清洗眼镜，主要是利用了声音能够传递能量 D．图4：在强噪声环境中，工人需要佩戴耳罩是在传播过程中减弱噪声 C 课堂练习 【解析】A．图1：8个相同玻璃瓶装不同高度的水，敲击它们时瓶子振动的频率不同，发出声音的音调不同，故A错误； B．图2：敲击编钟时，若用力越大，编钟振动的幅度越大，发出声音的响度就会越大，故B错误； C．图3：超声波清洗眼镜，主要是利用了声音能够传递能量，利用超声波传递的能量将眼镜上的污垢清除，故C正确； D．图4：在强噪声环境中，工人需要佩戴耳罩是防止噪声进入人耳，是在人耳处减弱噪声，故D错误。 故选C。 课堂练习 6.下列声音中，从物理学角度属于噪声的是______；从环保角度属于噪声的是__________。（填序号） ① 音乐厅里的交响乐声 ② 深夜里的钢琴声 ③ 工厂车间机器的轰鸣声 ④ 早读课上同学的读书声 ⑤ 图书馆里的说话声 ③ ②③⑤ 课堂练习 【解析】从物理学角度，噪声是发声体做无规则振动产生的声音，只有机器轰鸣声属于无规则振动产生的噪声。故选③。 从环保角度，噪声是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音。②深夜钢琴声妨碍休息、③机器轰鸣声影响工作、⑤图书馆说话声影响学习，都属于噪声；①交响乐在音乐厅里不影响他人，是乐音；④早读读书声是正常学习声音，不属于噪声。故选②③⑤。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练一练” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 $