3.4 声波的应用（教学设计）物理新教材北师大版八年级上册同步

该初中物理教学设计聚焦“声波的应用”，核心知识点涵盖声波传递信息与能量的区分，超声波、次声波的特点及应用，语音识别。通过情景导入（如铃声、听诊器传递信息，扬声器前蜡烛晃动实验演示能量），衔接声音产生、传播等前序知识，构建学习支架。 特色在于以核心素养为导向，物理观念上明确声波两类作用及超声、次声波特性，科学思维上建立“信息看情况、能量产效果”判断方法，科学探究中对比B超与超声清洗分析原理。结合实验演示、视频资料和例题练习，帮助学生清晰区分易混概念，提升分析能力，为教师提供结构化教学资源，提高课堂效率。

3.4 声波的应用（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 3.4 声波的应用 教学 目标 物理观念 知道声波既能传递信息又能传递能量，能区分两类应用；知道超声波和次声波的特点，识记超声波、次声波的主要应用场景。 科学思维 能根据现象的特征判断声波在其中起的是传递信息还是传递能量的作用，建立“看得到情况就是信息、产生了效果就是能量”的判断思路。 科学探究 结合B超、超声清洗等实例，分析同样是超声波的振动为什么会带来两种不同的效果。 科学态度 与责任 了解声学技术在医疗、工业、国防、气象等领域的应用，学会合理利用声学技术，规避次声波和强噪声对人体的伤害。 教材 分析 本节是北师大版八年级上册第三章《声现象》的第四节，也是本章的收尾。前面三节分别研究了声音的产生与传播、声音的特性和噪声的控制，本节转向“声能为我们做什么”：先从生活情景归纳出声波能传递信息、也能传递能量这两大作用，再分别介绍超声波和次声波的特点与应用，最后介绍语音识别这一现代声学技术。本节知识点分散、实例多，教学的关键不是记住所有例子，而是掌握“信息还是能量”的判断方法，并把超声波的特点与它的每一项应用对应起来。 本节内容由“超声波的应用”“次声波的应用”“语音识别”三部分构成。声波传递信息与传递能量的区分、超声测距与医疗应用、次声波与灾害预警是这节课的重点；在复杂综合的情景中准确区分信息与能量两类作用是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已经知道声音的产生、传播和三个特性，生活中也听说过B超、超声波清洗、声呐；但没有“声波能传递能量”的概念，更没想过同样的超声波为什么既能成像又能碎石。 2. 思维能力分析：八年级学生能记住实例，但遇到新情景时容易只凭“是不是医院用的”来判断，需要教给他们统一的判断标准——人们得到的是情况、位置等信息，还是声音直接产生了震动、清洗、破碎等效果。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对B超、导盲杖、大象用次声波交流等内容兴趣浓厚，课堂气氛活跃；但本节实例多，容易听得热闹却记不牢，需要及时用表格归类和当堂练习加以巩固。 教学重点 声波能够传递信息和传递能量；超声波的特点及其在测距、医疗、探伤、清洗、焊接等方面的应用；次声波的特点、来源及其在灾害预警、核试验监测等方面的应用。 教学难点 在复杂综合的情景中准确区分声波起的是传递信息还是传递能量的作用。 教学 器材 扬声器与蜡烛（演示声波传递能量）、超声波清洗机（或视频）、加湿器；B超图像、声呐探海、探伤仪的图片或视频资料。 多媒体ppt，包含视频：《声音传递能量》《B超的原理》《次声波与自然灾害》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【情景一】听到上课铃声就知道该进教室，医生用听诊器了解病人心肺的情况，渔民用声呐寻找鱼群——在这些情景中，声音起到了什么作用？ 【归纳】声音是信息的载体，可以传递信息。 【情景二】把点燃的蜡烛放在扬声器前，播放音量较大的音乐，可以看到烛焰随着音乐不停地晃动。 【归纳】烛焰晃动说明空气在振动、有能量传给了它。可见声音不仅可以传递信息，也能传递能量。 【引入】这节课我们就来看看，人们是怎样利用声波为生产生活服务的。 分析三个情景中声音起的作用。 观察烛焰随音乐晃动的实验。 归纳出声波的两大作用，进入新课。 学习新课 一、声波的两大作用 1. 声波可以传递信息 铃声告诉我们上课了，隆隆的雷声预示着可能下雨，医生用听诊器判断心肺的工作情况，敲击西瓜听声音判断生熟——这些都是从声音中获得了信息。 2. 声波可以传递能量 声音大到一定程度时能震得窗玻璃嗡嗡作响，声波能吹动烛焰，超声波能把结石震碎——这些都说明声波携带着能量。 3. 怎样区分 判断的关键是看人们从声音中得到了什么：如果得到的是位置、深度、结构、状况等“情况”，那就是传递信息；如果声音直接使物体振动、发热、破碎、清洁，产生了实际的效果，那就是传递能量。 【小窍门】能“听出点什么”的是信息，能“做点什么”的是能量。 【例题1】　科学技术人员利用超声波能传递信息的特性，发明了声呐、超声诊断仪、超声探伤仪等；人们还利用超声波能传递能量的特性，发明了超声清洗机、超声焊接机、超声雾化器等。 【答案】信息；能量 【详解】声呐靠回波确定目标的方位和距离、超声诊断仪靠回波成像了解体内的情况、超声探伤仪靠回波发现零件内部的裂纹，它们得到的都是“情况、位置、结构”这类信息，利用的是声波能传递信息。超声清洗机靠超声波的振动把污垢从物体表面震落、超声焊接机靠超声波的能量使金属熔合、超声雾化器靠超声波把液体打散成雾，它们都是让声波“做功”，利用的是声波能传递能量。 举出声波传递信息的实例。 举出声波传递能量的实例。 掌握区分两类作用的方法，做例题1。 学习新课 二、超声波的应用 1. 超声波的特点 超声波的频率高于20000 Hz，波长短，方向性好，几乎沿直线传播，容易发生反射，在水中传播的距离远，穿透能力强，并且具有很强的振荡、冲击和破坏作用。 2. 超声波传递信息 （1）方向性强——声呐：在船上用声呐向海中发射一束超声波，依靠回波可以探测海洋的深度、发现鱼群和暗礁； （2）方向性强——倒车雷达：汽车的倒车雷达也是根据超声波的回波判断车后障碍物的远近； （3）反射能力强——超声检查（B超）：超声波在人体不同组织的交界面上会反射，利用反射回来的信号可以形成人体内部组织结构的图像； （4）穿透力强——超声探伤仪：工业上用超声波探查金属零件内部的裂纹、气孔等隐患，而不必把零件破坏。 3. 超声波传递能量 （1）超声波清洗器：超声波使清洗液剧烈振动，把眼镜、首饰、钟表零件表面缝隙里的污垢震落； （2）超声波粉碎机：用超声波振碎细胞、把体内的结石击碎； （3）超声波焊接：利用超声波的能量使金属接触面熔合在一起； （4）超声波加湿器：超声波把水打散成极细的雾滴喷入空气中。 【对比】同样是超声波，用回波“看”东西就是传递信息，用振动“做功”就是传递能量。 【例题2】　市场上有一款“超声波传感器”导盲杖，正常使用时导盲杖会持续发出超声波。若前进方向上有障碍物，导盲杖就能接收到超声波的反射信号并发出“滴滴”的提示音，离障碍物越近提示音越尖锐，提醒盲人绕开障碍物。下列说法中错误的是（　　） A．盲人不能听到这种超声波 B．该导盲杖利用了声音能够传递能量 C．超声波的频率比“滴滴”提示音的频率高 D．提示音“越尖锐”指的是声音的音调越高 【答案】B 【详解】超声波的频率高于20000 Hz，超出了人耳20～20000 Hz的听觉范围，所以盲人听不到导盲杖发出的超声波，A正确；导盲杖是靠接收反射回来的超声波来判断前方有没有障碍物、障碍物有多远，获得的是“信息”，利用的是声波传递信息，不是传递能量，B错误；“滴滴”提示音是人能听到的声音，频率低于20000 Hz，而超声波的频率高于20000 Hz，C正确；声音“尖锐”是指听起来高而细，反映的是音调高，D正确。本题选错误的，故选B。 记住超声波的特点。 把超声波的每项应用归入信息或能量。 解释B超与超声碎石的区别。 做例题2，学会在情景中判断。 学习新课 三、次声波的应用 1. 次声波的特点 次声波的频率低于20 Hz，人耳听不到；它传播的距离远，不容易被吸收，具有很强的穿透能力。 2. 次声波的来源 地震、台风、火山爆发、龙卷风、海啸等自然现象，以及核试验、导弹发射等人类活动，都会产生次声波。 3. 次声波的应用 （1）预报灾害：次声波的传播速度大于风暴移动的速度，人们利用它预报风暴、火山爆发、雷暴等自然灾害； （2）监测核试验与导弹发射：通过接收和分析次声波信号，可以判断核试验、导弹发射的位置和当量； （3）探测大气：次声波在大气层中传播时会受到气流、大气温度分布等因素的影响，测定次声波的传播特性可以探测大规模气象活动的性质和规律； （4）动物的“语言”：大象、鲸等动物能发出并接收次声波，用来进行远距离的交流和联系。 4. 次声波的危害 较强的次声波能引起人体内脏的共振，使人头晕、恶心、烦躁，严重时会造成内脏损伤。海上强风暴产生的次声波曾使整船人员遇难，因此要注意防范。 【例题3】　一艘国际商船在“火地岛”附近发现了多年前神秘失踪的“马可波罗”号帆船，船上的一切设备及物品却完好无损。经科学家们多年的研究和探索，终于揭开了这些遇难者的“死亡之谜”——原来他们都死于风暴所产生的次声波。 【答案】次声波 【详解】海面上的强风暴与海浪相互作用时会产生很强的次声波。次声波的频率低于20 Hz，人耳听不到，但它传播距离远、不容易被吸收、穿透能力强；当次声波的频率与人体内脏器官的固有频率接近时，会引起内脏的强烈共振而使人受到伤害甚至死亡。船上的设备和物品不会共振，所以完好无损，这正是“死亡之谜”的答案。 【例题4】　很多动物都有它们自己的“语言”。大象可以发出次声波，并能利用次声波呼叫远处的大象。次声波是由物体振动产生的，大象利用次声波交流说明声可以传递信息。 【答案】振动；信息 【详解】一切声音都是由物体振动产生的，次声波也不例外，只是它的振动频率低于20 Hz，人耳听不到。大象用次声波呼唤同伴，同伴接收到后知道了“谁在哪里、发生了什么”，传递的是信息，所以说明声可以传递信息。次声波频率低、传播距离远、不易被吸收，很适合用于远距离联络。 记住次声波的特点与来源。 说出次声波的四类应用。 知道次声波对人体的危害。 做例题3、例题4，理解次声波传递信息的实例。 学习新课 四、语音识别 1. 什么是语音识别 语音识别技术就是让机器把语音信号转变为相应的文本或命令的高新技术。我们对手机说“打开地图”，手机就能听懂并执行，用的就是这项技术。 2. 语音识别的原理 每个人说话的声音，其发声部位的结构和振动方式各不相同，因而音色各不相同。语音识别技术正是利用了每种声音的音色不同这一特征，先把声音的波形转换成电信号，再与已存储的声音特征进行比对，从而识别出说话的内容或说话人的身份。 【联系】声纹锁、声控门禁能“认人”，靠的是音色；语音输入法能“认字”，靠的是对语音特征的分析。 3. 声学技术的发展 从最初用耳朵听，到用声呐探海、用B超看病、用语音识别与机器交流，人类对声的利用越来越深入。学习本章后，我们既要会用声，也要学会防噪声、护听力，让声音更好地服务生活。 知道语音识别技术的含义。 说出语音识别利用的是声音的哪个特性。 举出身边应用语音识别的例子。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图所示，B超是一种利用超声波成像的医学检查技术，它通过探头向体内发射超声波，接收反射信号，经计算机处理后生成实时图像。下列有关说法正确的是（　　） A．超声波能在真空中传播　　B．人耳可以直接听到超声波 C．B超主要是利用声传递能量　　D．超声波的振动频率高于20000 Hz 【答案】D 【详解】超声波也是声波，声的传播需要介质，真空不能传声，A错误；人耳能听到的声音频率范围是20～20000 Hz，超声波的频率高于20000 Hz，人耳听不到，B错误、D正确；B超是靠接收体内不同组织界面反射回来的超声波成像，医生由图像了解体内的情况，利用的是声传递信息而不是能量，C错误。故选D。 2．声音既可以传递信息，也可以传递能量。下列事例中，主要利用声音传递能量的是（　　） A．渔民捕鱼时利用声呐探测鱼群的位置 B．医生利用超声波给病人治疗肾结石 C．医生通过听诊器可以了解病人心肺的工作情况 D．蝙蝠利用“回声定位”确定目标的位置 【答案】B 【详解】判断的关键是看人们从声音中得到的是“情况、位置”这类信息，还是让声音“做功”产生了效果。声呐探测鱼群的位置、听诊器了解心肺工作情况、蝙蝠回声定位确定目标位置，得到的都是信息，A、C、D都是利用声传递信息；用超声波击碎病人体内的结石，是靠超声波剧烈振动携带的能量把结石震碎，属于利用声传递能量。故选B。 3．运用声呐系统可以探测海洋的深度。如图所示，在与海平面垂直的方向上，声呐向海底发射超声波，如果经6 s接收到来自海底的回波信号，则该处的海深为4500 m（海水中的声速是1500 m/s）；不能（选填“能”或“不能”）使用声呐技术来测量地球到月球的距离。 【答案】4500；不能 【详解】超声波从声呐发出到海底再返回声呐，共用时6 s，去、回两段路程相等，所以超声波单程传播的时间t＝6 s÷2＝3 s。由v＝s/t得，海深s＝vt＝1500 m/s×3 s＝4500 m。地球与月球之间是真空，声波不能在真空中传播，所以不能用声呐技术测量地月距离，实际测量用的是激光。 板 书 设 计 3.4 声波的应用 一、声波的两大作用 　　传递信息（听出情况）　　传递能量（产生效果） 二、超声波（＞20000 Hz）：方向性好、易反射、穿透力强、能量大 　　信息：声呐、倒车雷达、B超、探伤 　　能量：清洗、碎石、焊接、加湿 三、次声波（＜20 Hz）：传得远、不易被吸收、穿透力强 　　应用：预报灾害、监测核爆、探测大气、动物交流 四、语音识别：利用音色不同 课 堂 小 结 3.4 声波的应用 1. 声波的两大作用——既能传递信息，又能传递能量；判断时看得到的是“情况”还是“效果”。 2. 超声波——频率高于20000 Hz，方向性好、容易反射、穿透力强、能量大。 3. 超声波的应用——声呐、倒车雷达、B超、探伤属于传递信息；清洗、碎石、焊接、加湿属于传递能量。 4. 次声波——频率低于20 Hz，传播远、不易被吸收、穿透力强；可用于预报灾害、监测核试验、探测大气，动物也用它交流；过强的次声波会危害人体健康。 5. 语音识别——利用每种声音音色不同的特征，把语音转换成文本或命令。 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $