资源简介

八年级上册第一章第三节《声音的特性与应用》（第二课时）教案
一、核心概念与跨学科概念
核心概念：
能量与信息传递：声波在回声定位和信息传递中的作用
人类活动与环境：噪声污染的产生、危害及控制方法
跨学科概念：
工程与技术：声学技术在建筑（隔音设计）、医疗（B超）中的应用。
历史与科学：中国古代声学成就（如编钟、回音壁）与现代声学技术的联系。
教学目标
维度 目标内容
科学观念 1. 理解回声定位的原理及其在声呐、B超等领域的应用。 2. 掌握噪声控制的三种方法（源头、传播、接收）。
科学思维 1. 分析音乐厅声学设计的科学原理（反射、吸声材料）。 2. 比较动物（蝙蝠、海豚）与人类利用声波的异同。
探究实践 1. 设计实验模拟回声定位，计算距离。 2. 调查校园噪声分布，提出改进方案（如隔音措施）。
态度责任 1. 树立噪声污染防治的社会责任意识。 2. 通过中国古代声学成就增强文化自信。
三、教学流程设计
1. 导入 提问：“声音能做什么？”
情境创设：播放蝙蝠捕食视频，提问：“蝙蝠如何在黑暗中导航？”引导学生思考声波的作用。“蝙蝠真的用“眼睛”锁定猎物吗？如果把你蒙上眼，你能像蝙蝠一样避开障碍吗？”从蝙蝠到B超，从编钟到降噪耳塞（3 秒动态声波线）
课件展示：回声定位原理动态图（标注声波发射与接收）
发射→碰撞→反射
① 0.00 s 蝙蝠发出超声波（40 kHz）
② 0.02 s 声波碰猎物返回
③ 计算示例：t = 0.04 s，v = 340 m/s → S = 6.8 m
提问：如果时间缩短到 0.01 s，猎物距离？
2. 新课讲授
（1）回声定位与应用（科学观念）
实验模拟：
材料：秒表、卷尺
操作：
学生A站17 m外拍手；学生B计时回声延迟
现场输入数据 → PPT 表格自动生成距离
注意：现场若噪音大，可改用“爆破气球”声源。
安全提示：不要面向墙体大声喊叫，保护听力。公式应用：计算距离 S=1/2vt
科技应用：展示声呐测绘海底地形的示意图，结合视频《声呐如何发现泰坦尼克号》。
B超成像原理（对比蝙蝠回声定位、汽车定位、渔船定位）
“科学不是复制自然，而是向自然借智慧。”
情景：蛇、大象、蚂蚁的“震动朋友圈”
左：青蛙鼓膜震动慢动作 右：大象跺脚产生 15 Hz 地震波动图
互动：让学生轻敲桌面，同桌用手背感受→引出“固体传声 > 空气传声”
小结：“声音不只在空气中跳舞，它在大地的脉搏里共振。”
（2）噪声控制（态度责任）
0 dB 极限听觉 → 55 dB 白天居住区上限 → 85 dB 马路 → 120 dB 飞机起飞
现场小实验：用手机分贝计 App，实时测量教室开窗/关窗数值（投屏）。
提问：为什么学校规定走廊不能大声喧哗？用数据说话。
案例讨论：“解决任何问题，都要先问三个‘在哪儿’——产生在哪？经过哪？影响谁？”
交通噪声：禁鸣喇叭（源头控制）。
高架隔音屏：阻断传播路径（传播控制）。
防噪耳塞：保护人耳（接收控制）。
数据对比：展示不同环境的分贝值（图书馆60dB、马路80dB），讨论噪声危害。
（3）中国古代声学（科学思维）
文物探秘：
河姆渡骨笛：播放骨笛演奏音频，说明其音律与现代音乐的关联。
编钟：对比中西音律体系（课件展示十二平均律与编钟音阶）。
建筑声学：天坛回音壁剖面图分析声波反射原理。
3. 实践活动
分组测量教室、操场、走廊的分贝值，记录数据。工具：分贝仪（已校准）
步骤：
① 4 人一组，测 4 个地点② 现场填写在线表单
③ 自动生成热力图回传大屏
改进方案：讨论并设计静音措施（如铺设地毯、种植绿化带）。
自制乐器展示：
任务 B：8只水瓶乐器 DIY→吹奏《小星星》
用8个水瓶调节水位，制作简易乐器演奏音阶，联系声波频率与音高的关系。
评价量规：音准、响度、创意
安全：吹奏后及时擦嘴，讲究卫生。4. 总结提升
1. 回声定位：蝙蝠→声呐→B超
2. 噪声控制：源头→传播→接收
3. 声学传承：骨笛→编钟→回音壁
课堂辩论：围绕“科技发展是否必然导致噪声污染加剧？”展开讨论，引导学生辩证思考。
四、板书设计
1.3.2声音的特性与应用
1. 回声定位
原理：S=1/2vt
应用：声呐测绘、B超诊断
2. 噪声控制
源头：消音器 传播：隔音墙 接收：耳塞
3. 声学智慧
骨笛（7000年前） 编钟（十二律）
五、教学资源
课件图片：
蝙蝠回声定位示意图、天坛回音壁声波反射动态图、分贝测量仪使用图。
天坛回音壁声波反射动态图
分贝测量仪使用场景图 实验工具：分贝仪（提前校准）、水瓶乐器材料。
拓展视频：《声呐如何发现泰坦尼克号》《编钟演奏赏析》。
六、教学反思
亮点：通过古今声学对比体现STEM教育理念；实践活动增强学生动手能力与社会责任感。
改进：增加虚拟实验室模拟噪声控制实验（如隔音材料效果测试）。
注意事项：分贝测量活动需提前校准仪器，确保数据准确性。(共20张PPT)
1.3 声音的特性与应用
【第一单元 对环境的察觉】
八年级上册
音乐厅内的墙壁为什么凹凸不平？
声音在传播过程中遇到障碍物，就会被反射。当障碍物离人较远时，人发出的声音经过较长时间（大于O.1s）回到耳边，人们就能把回声和原声区分开来。当障碍物离人较近时，声音被很快反射回到耳边，此时，人们区分不出回声和原声。为获得更好的声音感觉，音乐厅中常采用消除回声的设计，使听众获得更好的听觉感受。
蝙蝠通常在夜间出来活动，它的视觉较差，但从来不会撞到树枝等障碍物，并且能够以很高的精度确认目标。原来，蝙蝠在飞翔时会发出超声波，这些超声波碰到猎物时会被反射回来，根据回声传来的方位和时间、蝙蝠可以确定猎物的方位及距离。蝙蝠采用的定位方法叫作回声定位。
S=1/2vt
物体和障碍物之间位置没发生变化
利用回声定位原理，科学家发明了声呐。利用声呐系统，人们可以测量海洋的深度，绘制海底的地形图。渔船可以利用声呐获得鱼群的信息。汽车上安装的倒车雷达，也是利用了回声定位原理。
（1）B超检查：根据内脏反射的超声波进行造影图像，以获得人体内部病变的准确信息，帮助医生分析体内的病变，然后采取相应的治疗措施。
超声波的应用
（2）“B超”也检查孕妇腹中胎儿的发育情况：
医生用一个小小的探头在胎儿所在的位置慢慢移动，探头会发出超声波，超声波接收仪，通过处理就会形成一幅超声波扫描图。医生就可以在屏幕上观察胎儿发育的情况。
（3）超声波粉碎胆结石
利用超声波的巨大能量还可以把人体内的结石击碎。
如超声波清洗器、超声波牙刷等
（4）日常用品也越来越多地使用超声波
超声波牙刷
用超声波清洗眼镜
动物利用大地振动波互相联络
动物通过探测土壤、植物茎叶的小振动产生的波来识别环境、定位猎物、防备捕食者。对大地振动波敏感的动物有蛇、青蛙、蟾蜍、鸟、大象、蠕虫，以及大多数昆虫。在陆生脊椎动物中，青蛙对大地振动波特别敏感，这是由于其内耳中的特殊器官（球囊），以及连接内耳和胸带的一系列肌肉和骨骼。很多昆虫的腿部都有探测振动的特殊器官。一些哺乳动物，例如大象和猫，都有肥厚的脚垫，这有助于将振动信息传输到它们的大脑中。
很多动物能用大地振动波与其他动物联络。它们用各种方式产生振动，包括敲打（用身体某一部分有节奏地轻拍或重击物体）、抖动（全身振动）和刮擦（身体不同部位摩擦）等。动物产生的大地振动波通常专属于相应物种，能用来确认和追求潜在配偶、警告同伴附近存在捕食者、声明领地，或者协调社会成员的活动等。
三、噪声及其控制
令人感到烦躁不安的声音。
1、定义：
环保角度：影响人正常工作、生活、休息的声音。
2、标准：
我国政府规定居民居住区的躁声，白天不超过55分贝，夜间不超过45分贝。
举例说明日常生活和生产劳动中控制噪声的措施。
声源处减弱
轻声关门、降低音响音量；给机器加润滑油减少摩擦，使用低噪声设备。
传播过程中减弱
关闭窗户阻隔马路噪音，铺设地毯吸收脚步声；在工厂车间安装隔音墙或吸音材料。
人耳处减弱
戴耳塞睡觉或学习；工人佩戴防噪声耳罩或耳塞。
将以上具体措施从声音的产生、传播、接收三方面，如何进行分类？
控制噪声一般从三个方面考虑：控制噪声产生、阻断噪声传播、防止噪声人耳。
3、控制噪声的措施：
在声源处——控制噪声的产生；
交通繁忙地区禁止鸣喇叭
摩托车的消音器
在传播中——阻断噪声的传播。
高架路上安装隔音屏
在人耳处——防止噪声进入耳朵。
防噪声耳罩
战机的飞行员带上头盔
捂住耳朵
控制噪声的措施：
在声源处——控制噪声的产生
在传播中——阻断噪声的传播
在人耳处——防止噪声进入耳朵
我国古代在声学方面取得的成就
我国古代在声学方面有着辉煌的成就。1973年，浙江余姚河姆渡地区出土一批文物，其中有大量完整的骨哨和骨笛，至今仍能吹奏出和谐的旋律。据测定，这批文物是新石器时代的制品，距今已有7000多年。这表明我国人民在史前时期对声学就有深刻的认识。到3000多年前的商代，人们已能系统地掌握乐器的制造方法和相应的乐律规律等，能制造弦乐器和管乐器，以及钟磬等打击乐器。例如，近代出土的编钟是由一系列大小不同的钟组成的，能敲出高低不一而和谐的音调。我国古代对乐律的研究比西方早得多。
我国古代工匠在建筑声学技术方面也有丰富的经验。例如，北方城镇中传统的四合院建筑，对于隔离喧闹的生活噪声是很有效的。又如北京天坛的回音壁，巧妙地利用声的反射和聚焦现象，使声音能沿着环形壁面传播很远，并且在回音壁中心的三音石附近能清晰地分辨出三次回声。这个奇特的建筑声学设计，是天坛引起人们浓厚旅游兴趣的原因之一。
1.会场里的扩音设备是增大声音三要素中的哪个要素？
2.如果小号和单簧管发出的声音音调和响度都相同，那么你能通过声音的什么特性来区别它们？
3.调查校园或你家周围的噪声情况，分析校园或你家周围受噪声影响的程度，并提出应该采取什么样的控制措施。写调查报告，和同学进行交流。
4.制作一件乐器。如在8只相同的空瓶子里倒入不同量的水，带到班里进行演奏，看谁制作的乐器好，谁演奏得好，并选出两件作品，完成表。
乐器名 制作材料 发音部件 响度调节方法 音调调节方法

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