1.3 声音的特性与应用（教学设计）科学新教材浙教版八年级上册

该初中科学教学设计聚焦声音的特性（音调、响度、音色）、声的利用及噪声控制，通过曾侯乙编钟演奏、《猴哥》视频等情境导入，承接前两节声音产生与传播知识，搭建从生活体验到科学原理的学习支架。 此设计以科学观念为基础，通过钢尺振动、音叉弹乒乓球等控制变量法实验，结合波形图模型建构培养科学思维，“材料隔音性能比拼”实验强化探究实践。融入曾侯乙编钟、潮汕英歌舞等文化元素，提升学生学习兴趣与环保意识，助力教师高效落实教学目标。

第 1 章 第 3 节 声音的特性与应用（教学设计） 年级 八年级 学科 科学 教师 课题 第 1 章 第 3 节 声音的特性与应用 教学 目标 科学观念 通过生活中与声音相关的现象，了解声音的特性，知道声音的音调与发声体振动的频率有关，声音的响度与发声体的振幅（以及距离发声体的远近）有关，不同发声体发出的声音音色不同；理解声音可以传递信息和能量；了解噪声的概念、来源和危害，知道控制噪声的基本方法。 科学思维 通过实验探究音调与频率、响度与振幅的关系，归纳出声音特性的规律，并能够推理出影响声音特性的关键因素；通过波形图，构建声音特性的物理模型，并能够用科学的语言解释现象，提升科学表达能力；能够将声音传递信息和能量的知识应用于实际生活和技术中，探索声呐、B超等现代科技中声音应用的实例，运用所学知识解决实际问题，如设计隔音措施、减少噪声污染等。 探究实践 通过实验探究音调与频率、响度与振幅的关系，学会运用控制变量法；设计实验探究声音传递能量与声源振幅、声源距离的关系，收集和分析实验数据，得出关于声音利用的结论，学会用科学的思维理解、解释声音的利用。 态度责任 体会现实世界中物体的发声是丰富多彩的，乐于探索自然现象和身边的科学道理，形成实事求是的科学态度；尊重科学研究的客观性，培养实验的严谨性，认识到科学技术的进步对人类社会的积极影响；提高环境保护的认识，增强对噪声污染的防范意识。 教材 分析 本节课是八年级上册第1章《对环境的察觉》第3节《声音的特性与应用》，分两个课时完成。 第1课时“声音的特性”，以曾侯乙编钟的演奏创设情境，通过“钢尺的振动”实验探究音调与频率的关系，通过“音叉弹开乒乓球”实验探究响度与振幅、距离发声体远近的关系，借助示波器波形图认识音色，并了解人耳的听觉范围、超声波与次声波，读表比较人和一些动物听觉和发声的频率范围。 第2课时“声的利用、噪声及其防治”，从雷声预示下雨、听诊器诊病等生活实例出发，认识声可以传递信息和能量（回声定位、声呐、倒车雷达、B超、超声波清洗与碎石等），再认识噪声的来源、等级与危害，归纳控制噪声的三条途径，最后通过“材料隔音性能比拼”实验加以应用。 学生在前两节已学习了感觉、声音的产生与传播及声波等内容，为本节课学习声音的特性及其应用打下了基础；本节内容是声学知识的综合应用，有助于学生形成初步的运动与相互作用观、能量观，发展科学探究能力。 学情分析 八年级学生在生活中对声音的高低、强弱和音色有丰富的感性经验，能区分“尖细”与“低沉”“响亮”与“微弱”，但往往把音调与响度混为一谈，误认为“声音高就是声音大”，对频率、振幅等物理量缺乏认识。 学生已学习声音的产生与传播，具备初步的实验观察和归纳能力，但用控制变量法设计实验、借助波形图建立物理模型等方法还需要在教师引导下逐步掌握。 对于声的利用和噪声，学生有较多生活体验（如倒车雷达、B超、装修噪声），但对其中的科学原理（回声定位、超声波碎石、噪声的三条控制途径等）缺乏系统认识，需要通过实验和实例分析加以建构。 教学重点 1.音调与频率的关系；响度与振幅、距离发声体远近的关系；音色由发声体的材料和结构决定。 2.声音可以传递信息和能量及其在生活、生产中的应用。 3.噪声的来源、等级与危害，控制噪声的三条途径。 教学难点 1.设计实验并运用控制变量法探究音调与频率、响度与振幅的关系，区分音调与响度。 2.借助波形图构建声音特性的物理模型，理解波形与频率、振幅、音色的对应关系。 3.区分声音“传递信息”与“传递能量”，理解噪声的界定具有相对性。 教学 器材 多媒体课件；钢尺、不同频率的音叉与橡胶小锤、细线悬吊的乒乓球、音响、分贝仪；机械闹钟、棉絮、泡沫塑料、铝箔纸、密封纸盒；曾侯乙编钟演奏、蝙蝠回声定位、B超检查等音视频素材；表1.3-1“人和一些动物的听觉和发声的频率范围”、波形图等图片。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 教学过程 教师活动 学生活动 第1课时 导入新课（5分钟） 1.情境创设：播放湖北省博物馆镇馆之宝——曾侯乙编钟的演奏视频，请同学们闭目凝神，感受两千年前青铜礼乐的宏大与悠扬，聆听历史的回响。 2.课堂启思：①听！不同编钟发出的声音为何有的尖锐高亢，有的低沉浑厚？②看！编钟的大小、厚薄与它发出的声音高低有什么联系？③想！这些奇妙的听觉体验背后，隐藏着声音的哪些特性？ 3.小结并板书课题：第3节 声音的特性与应用——第1课时 声音的特性。让我们一起走进声学的世界，探索音调、响度与音色的科学本质。 1.观看编钟演奏视频，感受声音的高低、强弱与特色。 2.思考并尝试回答问题，提出自己的猜想。 3.明确本节课的学习内容，记录课题。 第1课时 学习新课：任务一 音调（12分钟） 1.组织探究活动一 钢尺的振动： ①将钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意其振动的快慢； ②改变钢尺伸出桌面的长度，再次拨动钢尺，使钢尺两次振动的幅度大致相同，比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调。 2.引导分析现象并归纳：钢尺伸出桌面的长度越长，振动得越慢，发出声音的音调越低。音调的高低由发声体振动的频率决定：物体振动得快，音调就高；振动得慢，音调就低。 3.讲授频率的概念：频率是指物体在单位时间内完成周期性振动的次数，单位是赫兹（Hz），1赫兹表示物体每秒振动1次。 4.组织探究活动二 音叉与波形图：取一套音叉，音叉上的数据表示该音叉所产生的声音的频率；敲击不同的音叉，听一听音调的高低；再把音叉发出的声音信号输入计算机，观察声音的波形，比较不同音叉发出声音的波形有什么不同。 5.讲解唱歌发声的原理：肺部空气流过气管使声带振动发声，人通过喉部肌肉改变声带振动的频率，从而产生高低不同的音调。 6.介绍人的发声频率：一般来说，儿童说话的音调比成年人高，成年女性的音调比成年男性高；人的发声频率大约在85～1100 Hz之间，C调“1”（do）的频率是262 Hz，D调“1”（do）的频率是294 Hz。 7.设问：一只蜜蜂飞过耳边时，我们能听到它发出的声音，可蝴蝶飞过耳边时却听不见，这是为什么？ 8.讲解人耳的听觉范围与超声、次声：人能听到的声波范围约为20～20000 Hz；高于20000 Hz的声波叫超声波，低于20 Hz的声波叫次声波，一般人都听不到。蝙蝠、海豚等动物能发出和听到超声波。 9.出示表1.3-1“人和一些动物的听觉和发声的频率范围”，引导读表比较人与动物的差异。 10.复习链接：声音传播的快慢用声速描述，一般情况下v固＞v液＞v气；15℃时空气中的声速约为340 m/s，温度升高，声速增大。 1.分组完成钢尺实验，控制两次振动的幅度大致相同，观察振动快慢，比较音调高低。 2.归纳音调与频率的关系，记录频率的概念与单位。 3.听不同音叉的声音，观察计算机上的波形，发现频率越高、波形越密集。 4.了解人发声的频率范围，比较儿童、女性、男性音调的高低。 5.讨论蜜蜂与蝴蝶发声的问题，理解超声波和次声波的概念。 6.读表比较人和一些动物听觉、发声的频率范围。 第1课时 学习新课：任务二 响度（12分钟） 1.情境引入：我们听到的声音有强有弱，声音的强弱可用响度来衡量。越用力击鼓，听到的鼓声越响亮，响度就越大。响度是人们对声音强弱的主观感觉。那么，决定响度的因素是什么呢？ 2.组织探究活动三 音叉与乒乓球：如图1.3-5所示，将乒乓球用细线悬吊起来，用正在发声的音叉轻触乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度；再敲击音叉使其发出不同响度的声音，重做上面的实验；在距离音叉较近处与较远处听音叉发出的声音，比较声音的强弱。 3.引导归纳：用力小，乒乓球被弹开的幅度小，声音弱；用力大，乒乓球被弹开的幅度大，声音强。同一声源发出的声音，响度与声源的振动幅度有关，振动幅度越大，响度越大；距离声源越远，声音越分散，响度越小。 4.组织探究活动四 距离与响度：用相同音量的音响播放相同的声音，让同学分别站在距音响约1 m和约3 m的位置，辨别听到声音的强弱差异。距离越远，声波扩散范围越大，能量越分散，响度就越小。 5.介绍分贝（dB）：分贝是计量声音强弱的单位，数值越高代表声波能量越大。结合图片讲解：0～40 dB是安静的理想环境；70～90 dB有明显嘈杂干扰；超过100 dB会造成不可逆的听觉损伤。日常环境声音建议不超过90 dB，卧室噪音应控制在50 dB以下，经历高强度噪音后要给耳朵充分的“静音恢复期”。 1.观察击鼓图片，说出声音有强弱之分。 2.分组完成音叉弹开乒乓球的实验，观察并比较不同响度下乒乓球被弹开的幅度。 3.在不同距离听音叉发声，归纳响度与振幅、距离的关系。 4.参与“距离与响度”体验活动，记录现象与结论。 5.了解分贝的意义和声音强弱的等级，关注听力的保护。 第1课时 学习新课：任务三 音色（10分钟） 1.出示钢琴、小提琴、长笛的图片，讲解音色是声音的“指纹”，反映声音的品质与特色；即使音调和响度完全相同，我们也能凭音色准确分辨出不同的发声体。 2.出示示波器波形图：当音叉、钢琴、长笛发出音调相同的声音时，波形形状截然不同，这种形状上的差异正是音色的体现——“波形即指纹”。 3.归纳：音色由发声体的材料和结构决定。人们常常将音调、响度和音色叫作声音的三要素。"听其声，如见其人"，正是因为每个人的声带结构和共鸣腔都独一无二。 4.拓展——乐器的音调： ①弦乐器：短而细的弦振动频率高，音调高；长而粗的弦振动频率低，音调低。演奏者通过手指在弦上不同位置的按压改变弦振动的频率。 ②管乐器：演奏者吹气使管内空气柱振动发声，通过按压活瓣、移动拉管或开闭音孔改变空气柱的长度，空气柱越长，音调越低。 ③打击乐器：鼓皮张得越紧，鼓面振动越快，音调越高；击鼓的力量越大，鼓皮振动的幅度越大，声音越响亮。 5.联系生活：出示潮汕英歌舞的图片，请同学们思考观看表演时为什么能分辨出“鼓声”和“英歌槌击打声”。 1.观察乐器图片，交流辨别不同乐器的依据。 2.观察波形图，理解音色与波形形状的对应关系。 3.归纳声音的三要素，理解音色由发声体的材料和结构决定。 4.了解弦乐器、管乐器、打击乐器的发声原理和调节音调的方法。 5.结合英歌舞情境，运用音色知识解释生活现象。 第2课时 导入新课（5分钟） 1.情境创设：播放视频《猴哥》，请同学们闭目静听，直观感受声音的独特性。提问：“大家听出这是谁的声音了吗？”“为什么看不到人，我们也能认出对方？” 2.引出课题并板书：第2课时 声的利用、噪声及其防治。音色是辨别不同发声体的依据，声音不仅能帮我们“识人辨物”，更是一种传递信息和能量的重要载体。 1.观看视频，听音辨人，体会音色的作用。 2.明确本节课的学习内容，记录课题。 第2课时 学习新课：任务一 声能传递信息（15分钟） 1.组织听音活动：依次播放雷声、用听诊器听到的心跳声、汽车发动机的声音，请同学们回答：这些声音说明了什么？ 2.归纳 声能传递信息：轰隆隆的雷声预示着积雨云的靠近、将要下雨；医生用听诊器放大心肺的声音，诊断心脏和肺部的健康状况；铁路工人敲击铁轨，根据声音判断铁轨是否有裂纹；司机凭发动机运转的声音判断是否存在故障。声音传递信息的本质，是利用声波来反映物质的结构与状态。 3.讲解 回声与回声定位：声音在介质中传播遇到墙壁、山崖等障碍物会发生反射，当反射回来的声波与原声的时间间隔大于0.1秒时，人耳就能分辨出回声。蝙蝠飞行时不断发出人耳听不到的高频超声波，超声波遇到昆虫等物体被反射回来，蝙蝠通过分析回声的时间差、强弱与方位，判断目标的距离、大小和形状，实现导航与捕食。 4.介绍回声定位的应用：科学家受蝙蝠回声定位的启发发明了声呐，可测量海深、绘制海底地形、探测鱼群；汽车倒车雷达通过发射和接收超声波，实时计算车辆与障碍物的距离，消除倒车盲区。 5.讲解超声波传递信息——B超检查：医生用B超诊断仪向人体内发射超声波脉冲，超声波遇到脏器、胎儿等不同密度的组织界面会发生反射，仪器接收反射波并通过计算机处理，转换为实时影像，供医生观察器官形态与结构、监测胎儿发育。 6.讲解次声波传递信息：大象能利用次声波进行超远距离交流；地震、海啸、台风等自然灾害发生前都会释放次声波，科学家利用精密仪器捕捉这些信号，为防灾减灾争取宝贵时间。 1.观看视频，听音辨人，体会音色的作用。 2.参与听音活动，说出声音所反映的信息。 3.归纳声能传递信息及其在生活、生产中的应用。 4.了解回声的形成和蝙蝠回声定位的原理。 5.了解声呐、倒车雷达、B超、次声波预警等应用，体会科学与技术的联系。 第2课时 学习新课：任务二 声能传递能量（8分钟） 1.讲解 声能传递能量：“震耳欲聋”说明当声波的振幅足够大时会携带巨大的能量，这种能量作用于人体耳膜会产生强烈的机械振动，甚至造成听力损伤，这是声能存在的最直接证明。 2.介绍超声波传递能量的应用： ①超声波碎石：利用聚焦后的巨大能量将体内结石击碎成细小颗粒，随尿液自然排出，安全高效、无创； ②超声波清洗：利用高频振动产生微小气泡，气泡破裂的冲击波剥离污垢，广泛用于清洗眼镜、珠宝首饰及精密仪器零件； ③超声波洁牙：利用超声波能量震碎顽固牙垢，实现深层清洁； ④雾化与加湿：利用超声波的高频振荡能量，将水或药液打散成微米级的细小雾滴，用于空气加湿或治疗哮喘、咽炎等呼吸道疾病。 3.难点辨析：传递信息还是传递能量？判断标准是声音是否引起了物体的实质性物理变化——声音仅作为“信号”被接收、让我们“知晓”某事，物体并未发生物理变化的，是传递信息；声音使物体发生振动、破碎、雾化或运动的，是传递能量。 1.理解声波具有能量。 2.列举超声波传递能量的应用实例。 3.讨论辨别“传递信息”与“传递能量”，完成典型实例的判断。 第2课时 学习新课：任务三 噪声及其控制（12分钟） 1.组织讨论：出示生活中噪声来源的图片，认识乐音与噪声的区别——乐音的声源振动有规律，听起来悠扬悦耳；噪声的声源振动无规律，听起来嘈杂刺耳。从环境保护的角度，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音，都属于噪声。噪声的界定具有相对性，例如深夜的音乐即便再优美，也可能成为噪声。 2.讲解噪声的等级与危害：声音强弱的等级用分贝（dB）表示。0 dB是人刚能听到的最微弱的声音；30～40 dB是较理想的安静环境；超过50 dB会影响睡眠和休息；70 dB以上会干扰工作学习；90 dB是保护听力的警戒线；长期处于90 dB以上的环境，听力会造成不可逆的损伤。噪声已被列为国际公害，长期暴露还会引发神经衰弱、高血压等疾病。 3.讲解控制噪声的三条途径： ①在声源处减弱（消声）：摩托车安装消声器，在学校、医院等区域设置“禁止鸣笛”标志，工厂更换低噪声设备，给机器轴承加润滑油； ②在传播过程中减弱（吸声、隔声）：在高架路、铁路沿线设置隔音墙、隔声屏，室内使用多孔吸声材料，种植树木花草形成绿化带； ③在人耳处减弱（隔声）：佩戴防噪耳塞、隔音耳罩，必要时佩戴防噪头盔。 4.组织探究实验 材料隔音性能比拼：提出问题——如何有效阻隔闹钟的嘀嗒声？棉絮、泡沫和铝箔纸，哪种材料的隔音效果最好？器材——机械闹钟（声源）、分贝仪（测量）、待测材料（棉絮、泡沫、铝箔）、密封纸盒。步骤——将闹钟放入纸盒，分别用等量的不同材料塞满缝隙，在相同距离用分贝仪测量响度。结论——分贝仪示数越低，材料的隔音性能越好，疏松多孔的材料（如棉絮）通常隔音效果更佳。 1.结合生活经验举例说明噪声的来源，理解乐音与噪声的区别。 2.了解噪声的等级划分与危害。 3.归纳控制噪声的三条途径，并举出相应的实例。 4.分组完成隔音材料对比实验，记录分贝仪示数，得出结论。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．在AI歌手的虚拟演唱会中，工程师通过声纹重组技术对相关参数进行调整，使AI歌手的原声频率更高。这主要改变了声音的（　　） A．音调　　B．响度　　C．音色　　D．传播速度 【答案】A 【解答】解：音调是指声音的高低，与频率有关，振动的频率越高，音调越高。工程师通过声纹重组技术对相关参数进行调整，使AI歌手的原声频率更高，发出声音的音调更高，故A符合题意，BCD不符合题意。故选：A。 2．李白在《夜宿山寺》中写道：“不敢高声语，恐惊天上人。”其中“高声语”指声音的（　　） A．音调高　　B．响度大　　C．音色好　　D．频率高 【答案】B 【解答】解：“不敢高声语，恐惊天上人”中的“高”指声音的大小，所以指声音的响度大，故B正确，ACD错误。故选：B。 3．自潮汕英歌舞登上春晚舞台后，世界看到中华文化“燃”到骨子里的生命力。观看表演过程中，小明分辨出“鼓声”和“英歌槌击打声”原因是（　　） A．音调　　B．音色　　C．频率　　D．响度 【答案】B 【解答】解：音色是由发声体的材料、结构决定的，不同发声体发出声音的音色不同。“鼓声”和“英歌槌击打声”的发声体材料和结构不同，所以声音的音色不同，人们可以根据音色来分辨不同的声音，故B正确，ACD错误。故选：B。 4．以下无法说明声音具有能量的是（　　） A．先看到闪电，后听到雷声　　B．用超声波清洗机洗眼镜、首饰 C．烛焰放在音响前，打开音响，烛焰晃动　　D．爆竹、鞭炮声震得耳朵发疼 【答案】A 【解答】解：A．先看到闪电后听到雷声，说明光的传播速度大于声音的传播速度，属于声速和光速的比较，与声音是否具有能量无关，故A符合题意； B．超声波清洗利用声波产生强大的冲击力来剥离污垢，说明声音能够做功、具有能量； C．声波引起周围空气的振动传递到烛焰上，对烛焰做功使其晃动，说明声波具有能量； D．巨大的声音引起鼓膜剧烈振动甚至造成痛感，说明声音能够对人体组织做功，具有能量。故选：A。 5．下列情景中的声音属于噪声的是（　　） A．音乐厅中的演奏声　　B．教室里的读书声　　C．报告厅中的演讲声　　D．建筑工地上嘈杂的响声 【答案】D 【解答】解：A、B、C中的声音都没有影响他人的学习、工作和生活，不属于噪声；D、建筑工地上嘈杂的响声会影响别人的学习和生活，属于噪声。故选：D。 板 书 设 计 第 3 节 声音的特性与应用 一、声音的特性（第1课时） 1.音调——声音的高低，由发声体振动的频率决定，频率越高，音调越高（频率单位：Hz） 2.响度——声音的强弱，与声源的振幅有关，还与距离发声体的远近有关（等级单位：dB） 3.音色——声音的品质与特色，由发声体的材料和结构决定 4.人耳听觉范围20～20000 Hz；超声波＞20000 Hz；次声波＜20 Hz 二、声的利用（第2课时） 1.声传递信息（物体不发生物理变化）：回声测距、声呐、倒车雷达、B超、次声波预警 2.声传递能量（物体发生物理变化）：超声波清洗、洁牙、碎石、雾化加湿 三、噪声及其控制 1.乐音与噪声：声源振动无规律、妨碍人们正常休息学习和工作的声音都是噪声 2.控制途径：在声源处减弱（消声）、在传播过程中减弱（吸声、隔声）、在人耳处减弱（隔声） 课 堂 小 结 第 3 节 声音的特性与应用 1.音调：声音的高低，由发声体振动的频率决定，频率越高音调越高。 2.响度：声音的强弱，与发声体的振幅有关，还与距离发声体的远近有关。 3.音色：声音的品质与特色，由发声体的材料和结构决定。音调、响度和音色是声音的三要素。 4.人耳能听到20～20000 Hz的声波，超声波和次声波人耳听不到。 5.声的利用：声音既能传递信息（回声定位、声呐、B超），也能传递能量（超声波清洗、碎石）。 6.噪声及其控制：从声源处、传播过程中和人耳处三个环节减弱噪声，养成保护听力、减少噪声污染的意识。 作 业 教学反思 $