3.3 跨学科实践：制作隔音箱（教学设计）物理新教材北师大版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“制作隔音箱”跨学科实践，核心涵盖噪声的物理与环保定义、声级单位分贝、减弱噪声三途径及隔音吸声材料原理。通过工厂冲压机噪声情景导入，衔接前两节声音产生传播知识，构建“调查—对比—设计—制作—改进”实践支架。 此资料以跨学科实践为特色，融合科学思维（控制变量法对比材料降噪）、科学探究（完整隔音箱制作流程）与科学态度（噪声防治法渗透）。如用手机作声源、分贝仪测声级，对比羽绒服与泡沫板隔声性能，设计“外硬内软”结构，提升学生动手与问题解决能力，为教师提供可操作的实践教学方案。

3.3 跨学科实践：制作隔音箱（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 3.3 跨学科实践：制作隔音箱 教学 目标 物理观念 能从物理学和环境保护两个角度区分乐音和噪声；知道声音的强弱用声级表示、单位是分贝；掌握减弱噪声的三条途径，理解多孔材料吸声、硬质材料隔声的原理。 科学思维 能运用控制变量法对比不同材料的降噪效果，能分析隔音箱结构的缺陷并提出优化方案。 科学探究 完成噪声来源调查、隔声材料对比、隔音箱设计与制作的整套实践探究流程。 科学态度 与责任 认识噪声污染的危害，了解我国噪声污染防治的法律法规，主动提出校园、社区的降噪方案，增强环保意识和社会责任感。 教材 分析 本节是北师大版八年级上册第三章《声现象》的第三节，是本章的跨学科实践课。前两节学生已经掌握了声音的产生、传播和三个特性，本节把这些知识用到治理噪声这一真实的社会问题上：先从物理学和环境保护两个角度认识噪声，再由“声音从产生到引起听觉的三个阶段”推出减弱噪声的三条途径，最后落到为工厂冲压机设计并制作隔音箱这一工程任务上。本节把物理知识与环境科学、工程实践结合起来，重点不在记住结论，而在于经历“调查—对比—设计—制作—改进”的完整过程。 本节内容由“认识噪声”“了解噪声的防治方法”“设计隔音箱并制作模型”三个任务构成。噪声的双重定义、减弱噪声的三大途径、多孔材料的吸声特性和隔音箱的基础结构是这节课的重点；用控制变量法设计材料对比实验、提出复合隔音结构的优化思路是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生对“吵”有充分的生活体验，也见过隔音墙、耳罩，但没有从物理学角度认识噪声，容易把“噪声”简单等同于“难听的声音”，也不知道分贝这一单位。 2. 思维能力分析：八年级学生能说出“把声音挡住”，但在设计对比实验时常常同时改变材料和厚度，需要教师引导他们明确“改变什么、控制什么、用什么来比较”。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对动手制作隔音箱和效果比拼很有热情；但制作时容易只追求“包得厚”，忽视硬质隔声层与多孔吸声层的搭配，需要在材料环节先讲清原理再动手。 教学重点 噪声的两种定义与声级（分贝）；减弱噪声的三条途径；隔音材料与吸音材料的区别及作用原理；隔音箱的基本结构。 教学难点 用控制变量法设计不同材料隔声性能的对比实验；分析隔音箱的结构缺陷并提出“硬质隔声＋多孔吸声”的复合优化方案。 教学 器材 手机（作声源）、秒表、卷尺；报纸、羽绒服、薄塑料袋、包装泡沫板、海绵、棉花、锡箔纸等待测材料；鞋盒或纸箱、双面胶、剪刀等制作隔音箱模型的材料；噪声监测软件或分贝仪。 多媒体ppt，包含视频：《噪声的危害》《工厂冲床隔音箱》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【情景】工厂车间里的冲压机工作时产生的噪声非常大，不仅会危害车间工人的身体健康，还会影响厂区周围居民的正常生活。 【提出问题】噪声是怎样产生的？它有哪些危害？控制噪声的方法有哪些？ 【任务发布】这节课我们一起为工厂车间的冲压机设计一个隔音箱，并完成隔音箱模型的制作，为创造安静和谐的生产生活环境贡献力量。为此要完成三个任务——认识噪声的来源和危害、了解噪声的防治方法、设计隔音箱并制作模型。 观察冲压机工作的情景，感受噪声的危害。 思考噪声的产生与控制方法。 明确本节课的三个任务，组建小组。 学习新课 任务一：认识噪声 1. 乐音与噪声 我们把听起来优美动听的声音称为乐音，把听起来杂乱刺耳的声音称为噪声。 2. 两个角度看噪声 （1）从物理学的角度看：乐音是发声体做规则振动产生的（如音叉、乐器发出的声音），噪声一般是指物体做无规则振动时发出的声音，它的波形杂乱无章。 （2）从环境保护的角度看：凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音都是噪声。悠扬的音乐本是乐音，但在你睡觉或专心思考时听到，它也成了噪声。 3. 课堂互动 说说你周围常有哪些噪声，它们来自哪里，属于哪个角度上的噪声：图书馆里的交谈声（环保角度）、半夜的歌声（环保角度）、金属碰撞声（物理角度）。 4. 声级与分贝 声音的强弱用声级表示，常用单位是分贝，符号是dB。 0 dB是人们刚刚能听到的最微弱的声音；15～40 dB表示生活环境较好；超过70 dB会使人焦躁不安、学习和工作效率下降；长期在90 dB以上的环境中，听力会受到严重损伤，还可能引起神经衰弱、头痛、高血压等疾病；150 dB时鼓膜会破裂，双耳完全失去听力。 【三条界线】为了保障休息和睡眠，声音不能超过50 dB；为了保证工作和学习，声音不能超过70 dB；为了保护听力，声音不能超过90 dB。 【例题1】　某公园安装了噪声监测装置，该装置显示的数字表示的是声音的响度（选填“音调”“响度”或“音色”），其单位是dB（用字母符号表示），该装置不能（选填“能”或“不能”）减弱噪声。 【答案】响度；dB；不能 【详解】噪声监测装置显示的是声音的强弱程度，即声音的响度，它的单位是分贝，符号为dB。这种装置只能监测并显示当时的噪声大小，起到提醒和监督的作用，本身并不能吸收或阻挡声音，所以不能减弱噪声。 区分乐音和噪声，说出两个角度的定义。 调查身边的噪声并判断其类别。 看声级表，记住三条界线。 做例题1，明确噪声监测装置显示的是什么。 学习新课 任务二：了解噪声的防治方法 1. 从三个阶段入手 声音从产生到引起听觉要经过三个阶段：声源的振动发声→空气等介质传播声音→振动经人耳引起听觉。因此，控制噪声也要从这三个方面着手。 2. 减弱噪声的三条途径 （1）在声源处减弱——防止噪声产生：给摩托车加装消音器、公共场所禁止喧哗、把音响的音量调小。 （2）在传播过程中减弱——阻碍噪声传播：高架路旁的道路隔音板、北京动物园的“隔音蛟龙”、居民区的隔音墙、双层真空玻璃。 （3）在人耳处减弱——防止噪声进入耳朵：捂住耳朵、戴耳塞、戴防噪声耳罩。 3. 噪声的监测与控制 监测手段：在主要街道、广场、公园等公共场所设置噪声自动监测和显示设施； 控制措施：在特定路段禁止机动车行驶或禁止鸣笛，并设置相应的标志和标线； 法律保障：我国于2021年12月颁布了《中华人民共和国噪声污染防治法》； 公民责任：增强噪声污染防治意识，养成减少噪声产生的良好习惯。 【例题2】　广场舞已成为现在中老年人的主要运动方式，同时也给人们的正常生活和学习带来了影响。假如正在学习的你受到广场舞声音的影响，你可以用哪些方法减弱这些声音的干扰？ 【答案】①提醒跳舞的人把音响的音量调小——在声源处减弱；②关好门窗——在传播过程中减弱；③戴上耳塞——在人耳处减弱 【详解】减弱噪声有三条途径：在声源处减弱、在传播过程中减弱、在人耳处减弱。据此可以想出三类办法：①与跳广场舞的人沟通，请他们把音响的音量调小或更换低音量设备，这是在声源处减弱噪声；②关好自己房间的门窗，或在窗上加装双层玻璃、挂厚窗帘，这是在传播过程中减弱噪声；③学习时戴上耳塞或降噪耳机，这是在人耳处减弱噪声。 说出声音从产生到听到的三个阶段。 给生活中的降噪措施分类。 了解噪声监测设施与相关法律。 做例题2，会针对具体情境提出降噪办法。 学习新课 任务三（一）：防治噪声的材料 1. 隔音材料 隔音材料通常是质地坚硬的材料，如钢板、玻璃墙等。声音传播到它们表面时会发生反射，从而阻碍噪声直接向外传播；但它们的吸音效果较差，被反射的声音仍留在原来的空间里。 2. 吸音材料 吸音材料通常采用纤维状、颗粒状或发泡材料，形成多孔的疏松结构。当声音遇到这种材料时，会引起微孔中的空气振动，声音的能量在反复摩擦中不断衰减，从而起到吸音作用。 【常见吸音材料】隔音棉、海绵、泡沫板、棉花、毛毯、录音棚墙面的楔形吸音板。 3. 两类材料的配合 只用硬质材料，噪声会在箱内来回反射而不易衰减；只用多孔材料，低频噪声又容易穿透。所以实际的隔音结构常常是“外硬内软”：外层用硬质材料把声音挡在外面，内层用多孔材料把进入的声音吸收掉。 说出隔音材料与吸音材料的区别。 举出身边的隔音、吸音材料。 理解“外硬内软”的复合结构思路。 学习新课 任务三（二）：设计隔音箱并制作模型 1. 参考设计 ①墙体：外部采用较厚的钢板，内部选用多孔板，夹层填充多孔的纤维状隔音棉； ②门窗：前后门为平移滑动门，门体材料与墙体相同；门上及左右墙配较厚的双层钢化玻璃观察窗，既能观察设备运转情况，又能阻挡噪声。 2. 设计时要想清楚的问题 （1）箱体用什么材料挡住噪声？内壁用什么材料吸收噪声？ （2）观察窗、通风口、进出料口这些必须留的开口，怎样处理才不至于成为漏声的通道？ （3）设备工作时要散热，怎样在通风的同时不让噪声直接跑出来？（可采用弯折的通风道，让声音在多次反射中被吸收。） 3. 制作与测试 （1）用鞋盒等做箱体，把手机作为噪声源放入箱内并保持音量不变； （2）用分贝仪（或手机软件）在箱外固定位置测量声级，比较加装不同材料前后的读数； （3）每次只改变一种材料、控制厚度和测量位置相同——这是控制变量法。 4. 交流展示 把设计的隔音箱制作成模型在班级展示，从材料、结构等方面交流你的设计方案；比一比谁制作的隔音箱隔音效果好，一起分析和讨论如何进一步提升隔音效果，为噪声污染治理贡献力量。 分析参考设计中每一层材料的作用。 围绕三个问题完善自己的方案。 分工制作模型并测量降噪效果。 展示交流，提出改进意见。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图所示是我国航空母舰上两位甲板引导员引导飞机起飞的情景。他们工作时要佩戴防噪声耳罩，这种控制噪声的措施属于（　　） A．防止噪声产生　　B．阻断噪声的传播 C．防止噪声进入耳朵　　D．减小噪声传播速度 【答案】C 【详解】舰载机发动机的巨大噪声无法从声源处消除，甲板上也无法设置隔音屏障，引导员佩戴防噪声耳罩，是把噪声挡在耳朵之外，属于在人耳处减弱噪声，即防止噪声进入耳朵，C正确。耳罩既不能阻止发动机发声，也不能阻断噪声在空气中的传播，A、B错误；声音的传播速度由介质决定，戴耳罩不会改变声速，D错误。故选C。 2．图是两种声音的波形图，从物理学的角度讲，图乙是噪声的波形图。环保部门常在校园周围安装噪声监测仪，该装置显示的数字的单位是分贝（dB）。 【答案】乙；分贝（dB） 【详解】从物理学的角度看，乐音是发声体做规则振动产生的，波形规则、有规律地重复；噪声是发声体做无规则振动产生的，波形杂乱无章。图甲的波形规则重复，是乐音的波形；图乙的波形杂乱，是噪声的波形。声音的强弱用声级表示，常用单位是分贝，符号是dB，噪声监测仪显示的数字的单位就是分贝。 3．如图为双层真空玻璃，这种玻璃不影响采光但却能起到减弱噪声的效果。从物理学角度来看，物体做无规则振动产生的声音叫噪声；双层真空玻璃是利用真空不能传声的原理减弱噪声的，这是从传播过程中（选填“声源处”“传播过程中”或“声音接收处”）来减弱噪声的。 【答案】振动；真空不能传声；传播过程中 【详解】从物理学的角度看，噪声是物体做无规则振动时发出的声音。双层玻璃之间抽成真空，声音的传播需要介质，真空不能传声，窗外的噪声传到夹层处就无法继续向室内传播；而光可以在真空中传播，所以不影响采光。这种做法是在噪声从声源到人耳的途中把它挡住，属于在传播过程中减弱噪声。 4．在比较材料的隔声性能实验中。 (1)小明和小强在家中开展探究，他们准备利用人耳刚听不到声音时人与声源的距离来进行比较，选用手机铃声作为声源，实验过程中他们控制手机铃声响度相同，从家中找出下列一些材料开始探究：报纸、羽绒服、薄塑料袋、包装泡沫板，并控制不同材料的厚度相同，在对材料进行科学调整后，他们通过探究得到如下实验数据： 材料 报纸 羽绒服 塑料袋 泡沫板 人耳听不到声音的距离/m 8 4 7 5 根据数据可分析出这些材料中隔声性能最好的是羽绒服； (2)两同学观察后发现粗糙的材料比平滑材料隔声性能好，原因是粗糙材料吸收声音的性能要比平滑材料好（均选填“好”或“差”）； (3)如果再给你一块海绵材料，你认为其隔声性能与报纸相比，海绵隔声性能好一点； (4)在噪声污染严重的环境里，“隔声”是在传播过程中（选填“声源处”“传播过程中”“人耳处”）减弱噪声。 【答案】(1)羽绒服　(2)好；好　(3)海绵　(4)传播过程中 【详解】（1）根据表格数据可知，羽绒服能听到的距离最短，表明隔音效果最好，报纸能听到的距离最远，隔音性能最差，故隔声性能最好的是羽绒服。 （2）[1][2]报纸表面平滑，羽绒服粗糙多孔，粗糙的材料比平滑的材料更容易吸收声音，故粗糙材料吸收声音的性能要比平滑材料好，粗糙的材料比平滑材料隔声性能好。 （3）海绵表面粗糙多孔，可以吸收声音，报纸表面平滑，故其隔声性能与报纸相比，海绵隔声性能好一点。 （4）在噪声污染严重的环境里，“隔声”是阻断噪声的传播，故是在传播过程中减弱噪声。 板 书 设 计 3.3 跨学科实践：制作隔音箱 一、噪声：物理角度——无规则振动；环保角度——妨碍休息学习工作 　　声级单位：分贝（dB）　　50 dB休息／70 dB工作／90 dB听力 二、减弱噪声三途径 　　声源处（消音器）　传播中（隔音墙）　人耳处（耳罩） 三、材料：硬质→隔声（反射）　多孔→吸声（衰减） 四、隔音箱：外硬内软＋处理好开口与通风 课 堂 小 结 3.3 跨学科实践：制作隔音箱 1. 噪声的两种定义——物理学角度是无规则振动发出的声音，环境保护角度是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音。 2. 声级——声音的强弱用声级表示，单位是分贝（dB）；50 dB、70 dB、90 dB是三条重要界线。 3. 减弱噪声的三条途径——在声源处、在传播过程中、在人耳处。 4. 两类材料——质地坚硬的材料靠反射隔声，多孔疏松的材料靠消耗声能吸声，实际结构常“外硬内软”。 5. 探究方法——比较材料隔声性能时要控制响度、厚度、测量位置相同，只改变材料种类。 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 $