资源简介

2.3 声的利用 教案
课题 2.3 声的利用 课型 新授课
课时 1课时（45分钟） 教材版本 人教版八年级上册
授课对象 八年级学生 教学方法 情境教学法、实验探究法、讨论法、讲授法
教学用具 扬声器、蜡烛、塑料膜圆桶、纸杯、多媒体课件 授课时间 年 月 日
一、核心素养目标
物理观念： 1. 知道声音可以传递信息，了解声与信息在现代技术中的广泛应用
2. 知道声音可以传递能量，了解声与能量在生活和医疗中的应用
3. 了解超声波和次声波在信息传递和能量传递中的不同应用
科学思维： 1. 通过分析蝙蝠回声定位、声呐探测等实例，体会类比推理方法
2. 通过观察声波使烛焰颤动等实验，建立声波传递能量的直观认识
3. 能区分声传递信息和声传递能量的不同应用场景
科学探究： 1. 通过观察扬声器使烛焰颤动的实验，探究声波能否传递能量
2. 通过分析B超、超声波清洗等实例，归纳超声波的应用特点
3. 了解天坛回音壁等建筑声学现象，感受声音的反射原理
科学态度与责任： 1. 体会声现象在现代科技、医疗、生活中的重要价值
2. 关注声污染问题，了解超声波和次声波的安全使用
3. 通过天坛建筑声学成就，感受我国古代科技文明
4. 体会科学、技术与社会的密切联系
二、教学重点与难点
教学重点： 1. 声音可以传递信息：次声波预测自然灾害、超声波回声定位、B超诊断、声呐探测 2. 声音可以传递能量：超声波清洗、超声波碎石、超声波雾化
教学难点： 1. 区分声传递信息和声传递能量的本质区别——信息传递是获取某种状态或特征，能量传递是引起物体状态改变或做功 2. 理解回声定位原理及其在蝙蝠、声呐、倒车雷达中的应用 3. 超声波和次声波在不同领域的应用区分
三、教学过程
环节一：情境导入（3～5分钟）
【教师活动】展示海啸过后斯里兰卡野生动物保护基地的图片：被海浪席卷后的国家公园里很少有动物尸体。提问：为什么动物能提前感知危险而人类不能？这与声音的什么特性有关？
【学生活动】猜测动物可能听到了人类听不到的声音，或者对某种声音特别敏感，能够提前预警。
【过渡语】动物能利用声音获取信息、躲避危险，人类也在生产生活中广泛利用声音。今天我们就来学习声的两大利用：声与信息、声与能量。
海啸过后斯里兰卡国家公园——很少有动物尸体
环节二：新知探究（20～25分钟）
知识点一：声与信息
【讲授】声音可以传递信息。生活中处处可见：不同的铃声传递不同信息（上课铃、下课铃、警报声），说话交流，听音乐获取情感信息等。
【教师活动】播放几种不同的声音（上课铃声、火警警报、汽车喇叭），让学生说出这些声音传递了什么信息。
【学生活动】辨别不同声音所代表的含义，体会声音作为信息载体的功能。
理解要点：声音传递信息的本质是：通过声音的特征（音调、响度、音色、变化规律等）来反映声源的状态或环境的情况。
【讲授】次声波与信息：许多自然灾害（地震、火山、台风、海啸、核爆炸）都会产生次声波。次声波传播距离远、能量衰减小，可以被专门的仪器探测到，用于预测自然灾害。
【教师活动】展示大象利用次声波交流的图片，讲解大象通过脚跺地产生次声波，传播数公里与同类联系。狗也能听到人类听不到的次声波。
【学生活动】思考：为什么动物能提前感知海啸而人类不能？——动物能听到海啸产生的次声波，提前逃离。
易错提示：次声波和超声波都是声波，只是频率不同。人耳听不到不代表不存在，动物可能能听到。预测自然灾害利用的是次声波传递的"信息"，不是次声波的"能量"。
【讲授】超声波与信息——回声定位：蝙蝠在夜间发出超声波，利用回声来定位和确定目标，这种方法叫做回声定位。
【教师活动】播放蝙蝠回声定位的动画或视频，讲解蝙蝠发出超声波→遇到障碍物反射→接收回声→判断位置和距离的过程。
【学生活动】类比思考：这与我们朝山谷大喊听到回声的原理是否相同？——原理相同，但蝙蝠的超声波频率高、方向性好、精度高。
【讲授】回声定位的应用：（1）倒车雷达——汽车倒车时发出超声波，根据回声判断后方障碍物距离；（2）超声导盲仪——帮助视障人士探测前方障碍物；（3）声呐——探测海洋深度、绘制海底地形、探测鱼群和潜艇。
【教师活动】展示声呐探测潜艇和鱼群的示意图，讲解声呐通过测量超声波发出到接收的时间，计算目标距离：s = v·t/2。
理解要点：回声定位的计算公式：s = v·t/2。除以2是因为超声波走了往返路程。注意单位统一：v用m/s，t用s，s用m。
【讲授】声与信息在医疗中的应用：医生利用听诊器捕获人体内部声音信息诊断疾病；B超利用超声波穿透人体，根据反射回声获得内脏器官的图像信息。
【教师活动】展示B超检查的图片，讲解B超全称"B型超声诊断仪"，利用超声波反射成像，无辐射、安全性高。
【讲授】声与信息的其他应用：铁路工人用铁锤敲击钢轨，从异常声音中发现松动螺栓；超声波探伤仪检测金属内部裂纹；超声波测速仪测车速；超声波测厚仪测材料厚度。
大象利用次声波交流
次声波监测自然灾害
蝙蝠回声定位原理
声呐探测海底和鱼群
B超检查
倒车雷达和超声导盲仪——回声定位的应用
声与信息的工业应用：探伤仪、测速仪、测厚仪
知识点二：声与能量
【讲授】过渡：把石头扔进水里，可以看到一圈一圈的波纹向四周散去，水面上的树叶也随之起伏。我们说，扔石头的能量通过水波传给了树叶。声波也是一种波动，那么声波能传递能量吗？
【教师活动】演示实验：将扬声器对准点燃的蜡烛，先关闭音乐观察烛焰静止，再播放音乐观察烛焰颤动。提问：烛焰为什么会动？是什么传递给了烛焰？
【学生活动】观察现象：播放音乐时烛焰明显颤动，关闭音乐后烛焰恢复静止。思考：声波把能量传递给了烛焰，使烛焰运动。
【讲授】结论：声波能传递能量。声波是一种机械波，传播过程中携带能量，可以使物体振动、状态改变。
理解要点：区分声传递信息和声传递能量的关键：信息传递是"知道了什么"（获取状态），能量传递是"改变了什么"（引起运动或变化）。扬声器使烛焰颤动是能量传递，倒车雷达探测距离是信息传递。
【教师活动】过渡：声波传递能量在生活和科技中有哪些应用？
【讲授】超声波清洗：将待清洗物体放入清洗液，超声波引起液体激烈振动，振动把污垢敲击下来而不损坏物体。适用于精密仪器、眼镜、首饰等。
【讲授】超声波碎石：医生利用超声波振动击碎人体内的结石（肾结石、胆结石等），结石被击成细小粉末后顺畅排出体外。无创、恢复快。
【讲授】超声波的其他能量应用：超声波牙刷（高频振动清洁牙齿）、超声波雾化器（将药液雾化成微小颗粒吸入治疗）、声波清灰器（利用声波振动清除锅炉积灰）。
易错提示：1. 超声波既可以传递信息（B超、声呐），也可以传递能量（清洗、碎石），关键看应用场景。2. 超声波碎石利用的是能量，不是信息——超声波的能量将结石击碎。3. 次声波主要用来传递信息（预测灾害），一般不用于传递能量（能量太大对人体有害）。
扬声器使烛焰颤动实验
体外超声波碎石机
超声波在生活中的能量应用
水波传递能量——扔石头使水面树叶起伏
拓展：建筑声学的杰作——天坛
【讲授】北京天坛的回音壁、三音石、圜丘三处建筑体现了我国古代高水平的建筑声学成就。
【教师活动】展示圜丘图片，讲解：圜丘是三层圆形平台，站在第三层中心（天心石）说话，声音经地面和围栏多次反射，与原声叠加，听起来特别洪亮。但站在天心石外的人听不到这种效果。
【学生活动】体会声音反射形成的音响效果，感受古代建筑师的智慧。
【讲授】现代建筑声学：设计礼堂、音乐厅时进行特别的声学设计（如吸音材料、反射板布局），使听众听到的声音更加饱满、悦耳，避免回声干扰。
天坛圜丘——建筑声学杰作
现代建筑声学——礼堂和音乐厅的声学设计
环节三：综合练习（8～12分钟）
A组·基础巩固
练习1. 张老师制作了一个声音炮（如图）。将塑料膜绷紧扎在圆桶的桶口，在桶底开一圆孔，在距离圆孔大约2m的地方叠放一些空纸杯。用手迅速拍打塑料膜，发现纸杯被震落。此实验表明：声音能在_______中传播；声波能传递_______。
【图片说明】声音炮装置示意图：将塑料膜绷紧扎在圆桶桶口，桶底开圆孔。PPT中此图为内嵌形状组合，无法自动提取，教学中请参考课件原图。
练习2. 下列说法正确的是（ ）
A.海豚和大象都是利用超声波来相互联络
B.海豚和大象都是利用次声波来相互联络
C.海豚用的超声波，大象用的次声波
D.海豚用的次声波，大象用的超声波
【答案】C
【解析】海豚利用超声波进行回声定位和相互联络（频率高、方向性好）；大象利用次声波进行远距离交流（频率低、传播远、能绕过障碍物）。
练习3. 关于声的利用，下列说法中正确的是（ ）
A.铁路工人用铁锤敲击钢轨，会从异常的声音中发现松动的螺栓，这说明声可以传递能量
B.医生利用超声波可以更准确地获得人体内部疾病的信息，这说明声可以传递信息
C.利用超声波清洗眼镜，这说明声可以传递能量
D.利用声呐探测海底深度，这说明声可以传递信息
【答案】BCD
【解析】A错误：发现松动螺栓是通过声音获取钢轨状态信息，属于声传递信息。B正确：B超获取疾病信息是信息传递。C正确：超声波清洗是利用声波能量使污垢振动脱落。D正确：声呐探测深度是通过回声获取距离信息。
环节四：课堂小结（2～3分钟）
【教师引导】引导学生用思维导图形式总结：声的利用分为两大类——（1）声与信息：次声波预测灾害、超声波回声定位（蝙蝠/声呐/倒车雷达）、B超诊断、工业探伤等；（2）声与能量：超声波清洗、超声波碎石、超声波雾化等。关键区分：信息传递是"获取状态"，能量传递是"引起变化"。
【课堂互动】请学生举例：生活中还有哪些声传递信息的例子？哪些声传递能量的例子？
四、板书设计
2.3 声的利用
类别 应用实例 原理
声与信息 次声波预测灾害
回声定位（蝙蝠/声呐/倒车雷达）
B超诊断
工业探伤
获取状态
知道了什么
声与能量 超声波清洗
超声波碎石
超声波雾化
引起变化
改变了什么
关键区分：信息传递 → 获取状态（知道了什么）；能量传递 → 引起变化（改变了什么）
天坛建筑声学：回音壁、三音石、圜丘——声音反射原理
五、教学反思
1. 学生对声传递信息和声传递能量的区分是否到位？能否准确判断具体应用属于哪一类？
2. 回声定位原理和计算公式学生是否掌握？能否独立完成声呐测深计算？
3. 蝙蝠、海豚、大象等不同动物利用声波的方式学生是否能清晰区分？
4. 超声波和次声波的应用场景学生是否混淆？如何强化区分？
5. 天坛建筑声学成就是否激发了学生的民族自豪感？
6. 课堂实验（扬声器使烛焰颤动）现象是否明显？学生是否直观感受到声波的能量？

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