2.3声的利用 作业设计 -2026-2027学年人教版物理八年级上学期

人教版八年级上册第二章第3节《声的利用》 【应用场景】初中物理课后分层课时作业，适用于人教版八年级上册物理（2024年版）第二章第3节《声的利用》新授课后的当日书面作业与课外弹性拓展，也可用于本章复习课的巩固训练。适合“双减”背景下初中物理常态课时作业布置与分层教学场景。 一、作品基础信息 项目 填写内容 作品名称 《声的利用》分层课时作业设计 学段／学科 初中／物理 年级 八年级上册 教材版本 人教版 对应章节 第二章《声现象》第3节《声的利用》 作业类型 课后分层课时作业（基础层·发展层·拓展层） 作业时长 书面作业约19.5分钟（基础层约2.5分钟＋发展层约3分钟+拓展层约14分钟） 设计者 【徐成宇】 二、设计背景与意图 （一）课标与教材分析 《义务教育物理课程标准（2022年版）》对本节内容的要求为：“了解声在现代技术中的应用”，知道声音可以传递信息和能量。本节是课标“声现象”主题中“声的应用”的核心载体，要求学生在“声的产生与传播”、“声的特性”等知识基础上，认识声在实际生活中的广泛应用，体会物理知识与技术、社会的紧密联系。 本节上承第1节《声音的产生与传播》——在认识声音的产生、传播条件之后，自然延伸到“声能做什么”；下启本章小结——声的利用是对全章知识的综合应用。本节重点为声音传递信息和声音传递能量的区分与应用实例；难点为回声定位原理的理解与计算（如倒车雷达、回声测距），以及建筑声学中声的反射现象的分析。 （二）学情分析 维度 具体描述 已有基础 学生已学完第1节《声音的产生与传播》，知道声音由物体振动产生、需要介质传播、在15℃空气中速度约340m/s；生活中对倒车雷达、B超、蝙蝠回声定位等有丰富的感性认识。 现有困惑 ①容易混淆“声与信息”与“声与能量”的实例，如将B超检查误认为传递能量；② 对回声定位的原理（发射—反射—接收）理解不够深入，计算时容易忽略往返时间需除以2；③ 对建筑声学（回音壁、三音石、圜丘）中声音反射的具体机制缺乏直观认识；④ 次声波与超声波的频率范围及各自应用容易混淆。 差异分析 生活观察多、逻辑思维强的学生较容易区分声传递信息与能量的实例，并能分析建筑声学现象；薄弱学生则停留在死记硬背实例层面。发展层通过读图分析与计算突破回声测距，拓展层向建筑声学实地观察与技术史延伸。 （三）设计意图 本作业按“基础／发展／拓展”三层弹性设计（题量比约5:3:2）：基础层5题全员必做，聚焦声与信息、声与能量的区分、回声定位原理、超声波与次声波的应用等核心知识；发展层3题建议完成，通过回声测距计算、建筑声学现象分析（天坛回音壁与三音石）和综合辨析训练分析与计算能力；拓展层2项有余力的同学选做，为跨学科综合实践（超声波测速仪测速计算）与科普短文阅读（建筑声学杰作），呼应课标“了解声在现代技术中的应用”，只做深度、情境与方法的拓展，不引入超学段的新概念、新公式。书面总用时约19.5分钟，落在初中物理单科建议时长（15～20分钟）内。 统筹提示：若当日该学生还有其他学科作业，请学科组／年级组统筹核对当日书面作业总量是否超过初中90分钟红线。 三、作业目标 维度 具体目标 核心素养 评价证据 A 知识理解 A1 知道声音可以传递信息和能量，能区分两类应用的实例；A2 了解回声定位的原理及超声波在倒车雷达、声呐、B超中的应用；A3 了解次声波的产生来源及预警应用 物理观念 第1～5题正确作答 B 能力运用 B1 能运用回声测距公式 进行简单计算；B2 能结合声音反射原理解释建筑声学现象 科学思维、科学探究 第6～8题分析计算正确 C 思维发展 C1 能建立“发射—传播—反射—接收”的回声定位动态图景，运用控制变量思想分析影响回声的因素 科学思维 第6～8题说理过程 D 情感态度 D1 关注声技术在交通、医疗、建筑等领域的应用，了解我国古代建筑声学成就，乐于观察与查证 科学态度与责任 第9、10题完成情况与自评 四、作业内容与目标对应表 题号 题型 题目概要 对应目标 设计意图 参考答案要点 1 填空 声传递信息与能量的区分 A1 识记核心概念 信息；能量 2 选择 超声波与次声波应用辨析 A1 A3 区分两类声波应用 次声波预测地震等 3 填空 回声定位原理与实例 A2 巩固回声定位知识 蝙蝠、声呐、倒车雷达 4 选择 声传递能量实例判断 A1 辨析能量应用 超声波清洗、碎石 5 填空 回声测距简单计算 A2 B1 落实公式 340m 6 读图分析 倒车雷达工作原理综合分析 A2 B1 C1 建立回声测距的动态分析能力 超声波发射—反射—接收 7 简答 （原创）天坛三音石的声学原理 A2 C1 D1 结合建筑声学，理解声音反射 声波经围墙反射汇聚 8 计算分析 超声波测身高计算 B1 C1 落实回声测距计算，注意往返时间 （1）0.85m；（2）1.75m。 9 生活观察 调查身边超声波测速技术应用 A1 A2 D1 从课本走向生活，观察声技术 （1）；（2）；（3） 10 短文 科普短文阅读 C1 D1 呼应我国古代建筑声学成就 回音壁、三音石、圜丘 五、作业评价 维度（权重） A（优秀） B（良好） C（待提高） 得分 知识理解（20%） 基础层全对，声与信息/能量的区分精确，回声定位原理表述准确 基础层偶有小错，能自行订正 信息与能量的区分明显混淆，回声定位原理表述不清 能力运用（30%） 回声测距计算熟练准确，能结合声音反射解释建筑声学现象 计算基本正确，建筑声学分析需提示 无法建立回声测距的对应关系，建筑声学现象分析缺失 思维发展（30%） 能动态描述回声定位过程，理解声音反射在建筑中的应用原理 能在提示下完成分析 只能静态记忆实例，缺乏原理分析 情感态度（20%） 主动完成拓展任务，观察详实，短文有自己的思考与文化认同 完成部分拓展任务 未参与拓展任务 六、作业实施与统筹建议 1．布置方式：基础层全员必做、当日完成；发展层建议全体完成，学困生可只做第5题；拓展层由学有余力或有兴趣的学生自愿选做，完成后以观察记录卡、课堂分享等形式交流展示。 2．“最小集”减负机制：当日时间紧张时，学生完成第1～6题（约8分钟）即可达到课标底线要求，余题顺延为弹性作业，避免疲劳战。 3．批改与反馈：基础层全批全改；发展层集体讲评＋对第8题计算出错的学生个别面批（突出”往返时间除以2”）；拓展层以展示交流为主，不强制全批全改、不纳入统一评分。 4．安全提示：第9题虽然是声学计算，但建议观察超声波测速仪技术设备，注意交通安全，由家长陪同进行课外观察。 七、试题详情 【基础层】（第1～5题，全员必做，约2.5分钟） 1． 声音可以传递________，也可以传递________。医生用听诊器为病人检查身体，说明声音可以传递________；用超声波清洗精密仪器，说明声音可以传递________。 【难度：★☆☆ 基础｜预估用时：0.5分钟｜覆盖目标 A1】 2． 关于超声波和次声波，下列说法正确的是（ ） A．超声波的频率高于20000Hz，人耳能听到 B．次声波的频率低于20Hz，可以用于预测地震 C．超声波和次声波都可以在真空中传播 D．地震、台风发生时会产生超声波 【难度：★☆☆ 基础｜预估用时：0.5分钟｜覆盖目标 A1、A3】 3． 蝙蝠在飞行时发出________（选填“超声波”或“次声波”），根据回声到来的方位和时间，可以确定目标的位置，这种方法叫做________。人们模仿蝙蝠的回声定位原理，发明了________（选填“雷达”或“声呐”）。 【难度：★☆☆ 基础｜预估用时：0.5分钟｜覆盖目标 A2】 4． 下列事例中，主要利用声音传递能量的是（ ） A．用声呐探测海深 B．利用倒车雷达确定与车后物体的距离 C．利用B超做体检 D．用超声波击碎人体内的结石 【难度：★☆☆ 基础｜预估用时：0.5分钟｜覆盖目标 A1】 5． 某同学面向山崖喊话，经过2s后听到回声。已知声音在空气中的传播速度为340m/s，则该同学距山崖________m。 【难度：★☆☆ 基础｜预估用时：0.5分钟｜覆盖目标 A2、B1】 【发展层】（第6～8题，建议完成，约3分钟） 6． 如图所示为汽车倒车雷达的工作原理示意图。请结合图示回答： （1）倒车雷达工作时，由安装在车尾保险杠上的探头发送________波，撞击障碍物后反射此声波； （2）探头接收到反射波后，车载电脑计算出车体与障碍物间的距离，这说明声音可以传递________； （3）若探头发出声波后0.02s接收到反射波，则车尾与障碍物之间的距离为________m（声速取340m/s）。 【难度：★★☆ 发展｜预估用时：1分钟｜覆盖目标 A2、B1、C1】 7．（原创） 北京天坛公园内的三音石位于皇穹宇前，游客们站在三音石上击掌，可以清晰地听到多次回声。三音石恰好处于圆形围墙的圆心位置，当人在此处击掌时，声波向四周传播，遇到四周光滑的围墙后发生反射，反射声波沿原路返回圆心处。 （1）三音石产生多次回声的主要原因是声音发生了________（选填“反射”或“折射”）； （2）若围墙半径为34m，声音在空气中的传播速度为340m/s，则第一次回声回到人耳的时间为________s； （3）站在三音石以外的人听不到如此清晰的多重回声，这是因为________________________________。 【难度：★★☆ 发展｜预估用时：1分钟｜覆盖目标 A2、C1、D1】 8．如图所示是鞍山市铁西区“全都有”超市一楼停放的身高测量仪，顶部感应器竖直向下发射超声波，超声波经下方物体反射后被感应器接收。某同学站在测高台上，感应器距测高台2.6m，感应器记录超声波从发射到接收经历了5×10﹣3s。则（超声波在空气中的速度v＝340m/s）： （1）感应器距该同学头顶距离是多少？ （2）该同学的身高为多少？ 【难度：★★☆ 发展｜预估用时：1分钟｜覆盖目标 B1、C1】 【拓展层】（第9～10题，学有余力自愿选做，跨学科综合实践，数形结合分析，提升理性思维，约14分钟） 9．（原创·跨学科实践）如图，A是一辆装有超声测速装置的警车，正匀速行驶在一平直的公路上执勤。某时刻向前方360m处静止在路边的大卡车发射第一个超声波信号时，经过2s接收到反射回来的信号，已知超声波在空气中传播的速度，求：（1）从警车发射到接受到信号波，声音传播的距离；（2）警车的速度；（3）某时刻，警车停在路边，交警使用超声测速装置来测量一辆匀速行驶的小汽车的速度，测速仪第一次发出一束超声波信号后，经过了6秒钟收到了汽车反射回来的超声波信号，测速仪发射出了第二束超声波信号，再经过了2秒钟收到了反射回的第二束超声波信号。若发出两次超声波信号的时间间隔为18秒，则小汽车的速度为多少？ 【难度：★★★ 拓展｜课外自主完成，建议用时10分钟｜覆盖目标 A1、A2、D1】 10．（原创·技术史短文）阅读材料，回答问题。 建筑声学的杰作 驰名中外的北京天坛，是明清两代皇帝祈谷、祈雨、祈天的地方，其中的一处建筑——圜丘，如图甲所示，有非常美妙的声音，反映出了我国古代高水平的建筑声学成就。 圜丘在天坛公园的南部，始建于明嘉靖九年（公元1530年），是一座分成三层的圆形平台，每层周边都有汉白玉栏杆，每层平台的台面都由光滑的石板铺成。第三层台面高出地面约5m，半径约。第三层中心是一块圆形大理石，俗称天心石或太极石。当你站在天心石上说话或唱歌时，你会觉得声音特别洪亮。但是站在天心石以外的人听起来，却没有这种感觉，站在天心石以外说唱，也没有这种感觉。 这种奇妙的现象是声音反射造成的音响效果。圜丘第三层台面中心略高，四周微微向下倾斜。当有人在台中心喊叫一声，传向四周的声音有一部分被四周的栏杆反射，射到稍有倾斜的台面后又反射到台中心，如图乙所示。因为圜丘第三层半径仅，从发声到回声返回中心约需，所以回声跟原来的声音混在一起，分辨不开，只觉得声音格外响亮，还使人觉得似乎有声音从地下传来。 （1）声音是以________的形式向外传播，站在天心石上说话或唱歌时，会觉得声音特别洪亮，“声音洪亮”是指声音的________（选填“响度大”或“音调高”）。 （2）圜丘栏杆和栏板多由汉白玉堆砌，每层平台的台面铺成光滑的石板，这些材料有利于增强声音的________。 （3）人们登上圜丘的台顶，若想听到特别洪亮的声音，下列做法正确的是_____。 A．一人在圆心处拍手或说话，自己在圆心处听 B．一人在圆心处拍手或说话，另一人在圆心以外的地方听 C．一人在圆心以外的地方拍手或说话，另一人在圆心处听 D．以上三种做法都可以 （4）在设计、建造电影院时，为了减少回声对观众听觉的干扰和影响，应尽量______（选填“增强”或“减弱”）回声，因此电影院内四周墙壁表面要采用______（选填“松软多孔”或“坚硬光滑”）的材料。 （5）回声有时也会给我们带来一些不利的影响，举例说明。 【难度：★★★ 拓展｜课外自主完成，建议用时4分钟｜覆盖目标 C1、D1】 八、答案与解析 【基础层】 1．【答案】 信息；能量；信息；能量。 【解析】 听诊器是医生通过声音获取病人体内的状态信息，属于声音传递信息；超声波清洗精密仪器是利用超声波的高频振荡使污垢脱落，属于声音传递能量。 2．【答案】 B。 【解析】 A错：超声波频率高于20000Hz，超出人耳听觉范围（20Hz～20000Hz），人耳听不到；B正确：地震、台风等自然灾害发生时会产生次声波（频率低于20Hz），通过监测次声波可以预测灾害；C错：声音传播需要介质，超声波和次声波都不能在真空中传播；D错：地震、台风产生的是次声波而非超声波。 3．【答案】 超声波；回声定位；声呐。 【解析】 蝙蝠在飞行时发出超声波（频率高于20000Hz），超声波遇到障碍物后反射回来，蝙蝠根据回声到来的方位和时间确定目标位置，这就是回声定位。人们模仿蝙蝠的回声定位原理，发明了声呐系统，常用于探测海洋深度、搜寻水下目标等。 4．【答案】 D。 【解析】 A错：声呐探测海深是利用声音传递信息（获取深度信息）；B错：倒车雷达是利用声音传递信息（获取距离信息）；C错：B超体检是利用声音传递信息（获取人体内部结构信息）；D正确：超声波击碎结石是利用超声波的高频振动能量将结石粉碎，属于声音传递能量。 5．【答案】 340。 【解析】 声波从同学传到山崖再反射回来，总时间为2s，所以单程时间为。由，该同学距山崖340m。 【易错点拨】 回声测距的关键是”往返时间除以2”，即声波走的距离是人与障碍物间距的2倍，因此距离。 【发展层】 6．【答案】 （1）超声；（2）信息；（3）3.4。 【解析】 （1）倒车雷达利用超声波（频率高于20000Hz）进行回声测距；（2）车载电脑根据接收到的反射波计算距离，说明声音可以传递信息；（3）单程时间，距离。 【易错点拨】 计算距离时不要忘记将往返时间除以2得到单程时间，常见错误是用0.02s直接计算得到6.8m。 7．【答案】 （1）反射；（2）0.2；（3）三音石位于圆心位置，声波经围墙反射后汇聚回圆心，圆心以外的人不在反射声波汇聚的位置，因此听不到清晰的多重回声。 【解析】 （1）三音石产生多次回声是因为声波遇到光滑的围墙发生反射；（2）声波从圆心传到围墙再反射回圆心，路程为2×34m=68m，时间；（3）三音石位于圆形围墙的圆心，声波经围墙反射后沿原路汇聚回圆心，只有站在圆心处才能听到清晰的多重回声，站在圆心以外的人不在声波汇聚位置，因此听不到如此清晰的多重回声。 【易错点拨】 计算回声时间时，声波走的路程是圆心到围墙距离的2倍（往返），即，时间。 8．【答案】（1）0.85m；（2）1.75m。 【解析】解：（1）因为超声波从发出到接收通过的路程为一个来回，因此单趟时间为； 因此可知感应器与同学头顶的距离为； （2）该同学的身高为h＝2.6m﹣s＝2.6m﹣0.85m＝1.75m。 答：（1）感应器距该同学头顶距离是0.85m；（2）该同学的身高为1.75m。 【易错点拨】 回声测距公式为，其中t为往返总时间。常见错误是用5×10-3s直接计算得到1.7m（这是往返总路程，不是人头顶到感应器距离）。 【拓展层】 9．【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】解：（1）从警车发射到接受到信号波，声音传播的距离为 （2）警车行驶的距离为 所以警车的速度为 （3）第一次超声波碰到小汽车时，小汽车距离警车的距离为 第二次超声波碰到小汽车时，小汽车距离警车的距离为 超声波前后两次碰到小汽车这段时间内小汽车行驶的路程为 超声波前后两次碰到小汽车这段时间为 所以小汽车的速度为 答：（1）从警车发射到接受到信号波，声音传播的距离为；（2）警车的速度为；（3）小汽车的速度为。 【说明】 本题引导学生把课本知识用于解释身边真实技术，建议用数形结合的思想画行程图进行逆向分析，然后再书写出规矩的格式。 10．【答案】（1）声波；响度大；（2）反射；（3）A；（4）减弱；松软多孔；（5）在录音棚录音时，回声会干扰声音的录制，使得录制的声音比较嘈杂 【解析】（1）[1]声音以声波的形式传播。[2]当游客在圜丘顶层的天心石上说话时，听到的声音格外响亮，这是建筑师利用声音的反射，使回声与原声混在一起，声音得到加强，响度变大，所以“声音洪亮”是指声音的响度大。 （2）圜丘栏杆和栏板用汉白玉堆砌、台面铺光滑石板，这些光滑坚硬的材料有利于增强声音的反射，从而形成回声，让站在天心石上的人感觉声音更洪亮。 （3）因为原声与回声很容易相互混淆，原声与回声相隔时间越短，人们就会觉得声音越响亮。所以人们登上圜丘的台顶，若想听到特别洪亮的声音，就需要一人在圆心处拍手或说话，自己在圆心处听，但如果站在天心石以外的人听，没有这种感觉，或站在天心石以外说唱，也没有这种感觉。故A正确、BCD错误。 故选A。 （4）[1]在设计、建造电影院时，为了减少回声对观众听觉的干扰和影响，应尽量减弱回声。[2]电影院内四周墙壁采用松软多孔的材料，因为松软多孔的材料可以吸收声音，这是在传播过程中减弱噪声（此处在下一节学习，这里可以提示学生自学）。 （5）在录音棚录音时，回声会干扰声音的录制，使得录制的声音比较嘈杂。 【说明】 本题呼应课标“了解声在现代技术中的应用”，引导学生从技术与文化关系的视角理解物理学的价值；学会运用语文阅读技能，抓住物理关键词，结合问题思考分析。 【总时长核算】 基础层约2.5分钟＋发展层约3分钟+拓展层约14分钟＝书面作业约19.5分钟，落在初中物理单科建议时长（15～20分钟）内，符合”双减”要求。若当日学生还有其他学科作业，请学科组／年级组统筹核对当日书面作业总量是否超过初中90分钟红线。 学科网（北京）股份有限公司 $