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第3节 声的利用 教学设计
课题 第3节 声的利用 单元 第二章 声现象 学科 物理 年级 八年级上册
教材内容分析 本节是人教版（2024年版）物理八年级上册第二章第3节。前两节分别解决了声音“怎么产生、怎么传播”和“为什么各不相同”，本节回答最后一问——声对人有什么用。全节围绕一条主线展开：声既能传递信息，又能传递能量。 教材以大象开篇：它们用人耳听不到的次声波交流，一开场就把上一节的“次声波”接了过来，也告诉学生“听不见”不等于“没有用”。 声与信息部分给出四组实例：次声波——地震、火山爆发、台风、海啸都伴有次声波，机器工作时也会产生，次声波传得很远，几千千米外用灵敏的声学仪器仍能接收，据此可以判断这些活动发生的方位和强度；回声定位——蝙蝠靠超声波的回声确定目标，由此发明了超声导盲仪、倒车雷达和声呐，声呐能探知海洋深度、绘制水下地形图、探测鱼群；医学——听诊器捕获人体内的声音信息，B超向体内发射超声波、接收脏器的反射波并显示成图像，中医“望闻问切”的“闻”同样是听；工业——用超声波检测锅炉的裂纹，还能知道裂纹有多大、多深。 声与能量部分先用石头入水带动树叶的类比引出“波能传递能量”，再安排演示：把扬声器对准烛焰播放音乐，烛焰随音乐颤动——这是本节唯一的课堂演示，也是“声波具有能量”最直观的证据；随后给出两个应用：超声波清洗（引起清洗液激烈振动，把污垢敲下来而不损坏物体）和超声波碎结石（把结石击成细小粉末排出体外）。 “科学世界·建筑声学的杰作”介绍天坛的回音壁、三音石与圜丘：圜丘第三层台面中心略高、四周微倾，半径约11.5 m，声音被石栏板反射后又回到中心，从发声到回声返回只用约0.07 s，回声与原声混在一起分辨不开，所以站在天心石上说话格外洪亮；音乐厅、剧院的声学设计同样出自这个道理。 “练习与应用”五题分别指向：超声测位仪测海深的计算、四个事例是传递信息还是传递能量的判断（这是本节的核心辨析）、自己举一个利用声的例子、查阅我国古建筑中的声学实例、音乐公路的凹槽间距计算。
新课标要求 内容要求（《义务教育物理课程标准（2022年版）》“运动和相互作用”学习主题） 了解现代技术中声学知识的一些应用。 学业要求 知道声既能传递信息又能传递能量，能判断具体实例属于哪一类；知道回声定位的原理以及声呐、超声导盲仪、倒车雷达、B超的工作方式；知道超声波、次声波在生产生活中的典型应用；能利用 s＝vt÷2 解决声呐测深、超声波测距一类问题，并说明为什么不能用超声波测量地月距离。 活动建议 用扬声器对准烛焰或蒙有碎纸屑的薄膜播放音乐，观察声波传递能量的现象；调查身边利用声传递信息或能量的设备。
学习 目标与核心素养 【物理观念】 知道声可以传递信息，也可以传递能量；知道回声定位的原理及其在声呐、超声导盲仪、倒车雷达上的应用；知道超声波在医学（B超、碎结石）、工业（探伤、清洗）中的应用与次声波在自然灾害监测中的应用。 【科学思维】 能对一个具体事例作出“传递信息还是传递能量”的判断，并说出判断依据——看这件事最终是“知道了什么”还是“改变了什么”；能把回声测距的往返路程关系抽象成 s＝vt÷2 的模型，并迁移到测海深、测车距等新情境。 【科学探究】 能观察扬声器前烛焰颤动的现象并作出合理解释，能识别“声波推动空气使烛焰摆动”与“人吹动空气”的区别，设计出排除干扰的对照办法。 【科学态度与责任】 通过天坛回音壁、圜丘、莺莺塔等古代建筑体会我国先民的声学智慧；通过次声波预警、B超诊断、超声波碎结石，体会物理知识服务于防灾减灾和人类健康。
学情分析 学生对本节的实例并不陌生——B超、倒车雷达、超声波清洗眼镜大都见过，因此本节的难点不在“知道有什么用”，而在分类与计算。 第一个难点是信息与能量的辨析。学生往往凭器材名称套答案，见到“超声波”就答能量。要给出可操作的判断标准：这件事的结果是让人“知道”了某个情况（方位、深浅、有无裂纹、身体状况），就是传递信息；结果是让某个东西“发生了改变”（污垢掉下来、结石碎了、烛焰晃了、玻璃碎了），就是传递能量。同一件器材换个用途，答案就不一样——超声波用来测距是信息，用来清洗是能量。 第二个难点是往返路程要除以2。上一节回声测距已经出现过，本节的声呐测深、超声波测距会反复用到，学生仍会直接拿 vt 当作深度。要坚持画图：声波跑的是“下去＋回来”两段路。 第三个难点是“能不能用超声波测量地月距离”。学生看到“超声波传得远”就答能，忽略了地月之间是真空——这一问同时回收了第1节“真空不能传声”的结论，是跨节的综合考点。 此外，扬声器前烛焰颤动的现象容易被误解为“扬声器吹出了风”，需要点明：纸盆振动带动空气疏密变化，能量随声波传到烛焰处，这与吹气不是一回事。
重点 1.声既能传递信息，又能传递能量，并能对具体实例作出判断； 2.回声定位的原理与 s＝vt÷2 在声呐测深、超声波测距中的应用。
难点 1.传递信息与传递能量的辨析（同一器材不同用途，结论可能不同）； 2.回声测距中往返路程的处理，以及为什么不能用超声波测量地月距离。
材料准备 教师：多媒体课件、扬声器（或音箱）与音乐音频、蜡烛与火柴、听诊器、超声波清洗机（有条件时）、蒙有碎纸屑的薄膜或小鼓、蝙蝠回声定位与声呐测深的示意图。 学生：手机（播放低音音乐用）、保鲜膜、碎纸屑或细盐、空杯子、直尺。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 （情景导入） 【大象的“悄悄话”】 1.出示教材图2.3-1：两头大象隔着一段距离面对面站着。讲述：科学家发现，象群走散后能重新会合，靠的是一种我们听不到的声音。 2.提问：上节课学过，人耳听不到的声音有哪两类？大象用的是哪一种？（次声波，频率低于20 Hz） 3.追问：既然人听不到，这种声音是不是就没有用了？ 【两个小现象】 4.现场做两件事：① 敲一敲讲台，让背对讲台的同学说出老师站在哪个方向；② 把手掌贴在正在放音乐的音箱上，请一位学生上台感受。 5.提问：第一件事，声音让我们“知道”了什么？第二件事，手掌“感觉”到了什么？ 【任务发布】 这节课我们就把声的用处分成两大类来研究：声能告诉我们什么　→　声能改变什么　→　碰到一个具体事例该怎么判断　→　用声测距离该怎么算。 1.回忆次声波的界定，说出大象靠次声波交流； 2.判断敲讲台的方位，体会声音带来的“信息”； 3.用手掌感受音箱的振动，体会声音带来的“能量”； 4.明确本节课的四个任务。 大象是教材原生情境，同时把上一节的次声波自然接过来，形成章内衔接。 两个小现象一“知”一“感”，把本节的两条主线在导入阶段就分开摆好，后面的分类才有依托。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 声能告诉我们什么 ——声与信息 【次声波：听不见，却传得远】 1.讲解：地震、火山爆发、台风、海啸都伴有次声波，机器工作时也会产生。次声波传播的距离很远，在几千千米外用灵敏的声学仪器仍能接收到。 2.提问：接收到这些次声波有什么用？（处理这些信息，可以确定这些活动发生的方位和强度，用于监测和预警） 【回声定位：从蝙蝠说起】 3.出示蝙蝠回声定位示意图：蝙蝠飞行时发出超声波，超声波碰到墙壁或昆虫后反射回来，蝙蝠根据回声的方位和时间确定目标的位置。 4.讲解：人们从蝙蝠身上得到启发，发明了超声导盲仪、倒车雷达和声呐。 5.声呐的用处：探知海洋的深度、绘制水下数千米的地形图、探测鱼群。 【医学与工业】 6.出示听诊器与B超图：听诊器把人体内的声音收集起来传到医生耳中；B超向体内发射超声波，接收脏器的反射波，经信息处理后显示成图像。中医“望闻问切”的“闻”，也是在听声音获取信息。 7.出示金属探伤图：用超声波检测锅炉、管道有没有裂纹，还能知道裂纹有多大、多深。 8.小结板书：这一类的共同点是——我们从声音里“知道”了原本不知道的情况。 1.说出次声波的来源以及“传得远”带来的监测价值； 2.描述蝙蝠回声定位的过程，指出回声中包含方位和时间两条信息； 3.列举由回声定位发明的三种装置； 4.说明B超与听诊器分别怎样获取信息； 5.归纳这一类应用的共同点。 把次声波放在最前面，既承接导入的大象，又与上一节的频率界定呼应。 回声定位是本节的技术枢纽——导盲仪、倒车雷达、声呐、B超、探伤全都是它的变形，讲透一个，后面全部好懂，也为任务四的计算做好铺垫。 “知道了什么”这句归纳是任务三辨析的判据，此处先立起来。
任务二 声能改变什么 ——声与能量 【类比引入】 1.回忆：把石头投入水中，水波会把远处的树叶带动起来。提问：这说明水波具有什么？（能量） 2.设问：声波也是一种波，它是不是也带着能量？怎样才能看出来？ 【演示·会跳舞的烛焰】 3.演示（教材图2.3-6）：点燃蜡烛放在扬声器正前方，播放一段低音较强的音乐，观察烛焰。 4.现象：烛焰随着音乐不停地颤动、摇晃。 5.追问一：这是不是扬声器“吹”出了风？（不是。扬声器的纸盆在振动，带动空气疏密变化，能量随声波传到烛焰处） 6.追问二：怎样才能证明不是风？（把音乐关掉、纸盆不振动时，烛焰不动；音量越大——振幅越大——烛焰晃得越厉害） 7.结论板书：声波能传递能量。 【两个应用】 8.超声波清洗：把眼镜、钟表零件放进清洗液，超声波引起液体激烈振动，把污垢从物体上“敲”下来，又不会损坏物体。 9.超声波碎结石：向人体内的结石发射较强的超声波，把结石击成细小的粉末，随尿液排出体外，免去了开刀之苦。 10.再举例：声波灭火、噪声震碎玻璃、“狮吼功”震碎酒杯——都是声波在做功。 11.小结板书：这一类的共同点是——声让某个东西“发生了改变”。 1.由水波带动树叶类比到声波带有能量； 2.观察烛焰颤动的现象并如实描述； 3.讨论“是不是风吹的”，设计出关掉音乐、改变音量两种对照办法； 4.说出超声波清洗、碎结石中“改变”的是什么； 5.归纳这一类应用的共同点。 烛焰演示是本节唯一的课堂实验，务必真做，AI 图片或视频的说服力都不如现场那一下颤动。 “是不是风吹的”这一追问把演示从“看现象”提升到“排除干扰”，是科学探究的落点；两种对照办法都由学生自己想出来，比教师直接否定有效。 “改变了什么”与任务一的“知道了什么”构成一对判据，任务三直接使用。
任务三 到底是信息还是能量 ——本节核心辨析 【给出判据】 1.板书两句话：“让人知道了某个情况——传递信息“；”让某个东西发生了改变——传递能量“。 2.强调：判断时不看器材的名字，只看这件事的结果。 【逐个判断·教材练习第2题】 3.出示四个事例，请学生逐一判断并说明理由： 　　① 用超声波给金属工件探伤——知道了有没有裂纹、裂纹多深　→　信息； 　　② 医生用听诊器为病人诊病——知道了心跳、呼吸的情况　→　信息； 　　③ 用次声波判断地震发生的方位和强度——知道了方位和强度　→　信息； 　　④ 利用超声波排除人体内的结石——结石被击碎了　→　能量。 【同一器材，两种答案】 4.对比追问：同样是超声波，测海深是信息、清洗眼镜是能量；同样是音乐，听出是哪首曲子是信息、把烛焰吹得颤动是能量。 5.易错提醒：B超既然叫“超声”，是不是传递能量？（不是。B超的目的是得到脏器的图像——信息） 【课堂速判】 6.快问快答：倒车雷达（信息）、超声波焊接塑料（能量）、听声辨西瓜生熟（信息）、蝙蝠捕虫（信息）、狮吼震碎酒杯（能量）、大象用次声波交流（信息）。 1.记录两条判据； 2.对四个事例逐一判断，并用判据说明理由； 3.举出“同一器材两种用途”的例子； 4.完成课堂速判，错的当场说出错在哪一步。 本任务对应教材“练习与应用”第2题，也是本节考查频率最高的题型。 判据必须是可操作的——“看结果是知道还是改变”，学生才不会凭器材名称乱套。 “同一器材两种答案”是把辨析推到位的关键一步，能挡住绝大多数套路化答题。
任务四 用声测距离怎么算 ——回声测距与建筑声学 【模型回顾】 1.回顾上一节的回声测距：声音跑的是“去和回”两段路，s＝vt÷2。 2.出示声呐测深示意图，指明“下去”和“回来”两段。 【例题·教材练习第1题】 3.例题：一艘船用超声测位仪垂直向海底发射超声波，4 s 后收到回波。超声波在海水中的速度为1500 m/s，此处海水有多深？ 4.板演解题格式：声波单程用时 t＝4 s÷2＝2 s；海深 h＝vt＝1500 m/s×2 s＝3000 m。 5.提醒两种写法都可以：先把时间除以2，或者先算总路程再除以2，但绝不能直接用 1500×4。 【经典追问】 6.提问：能不能用这种办法测量地球到月球的距离？为什么？ 7.点拨：不能。地球和月球之间是真空，真空不能传声，超声波传不过去。（这一问回收第1节的结论） 【科学世界·建筑声学的杰作】 8.出示天坛圜丘剖面图：第三层台面中心略高、四周微倾，半径约11.5 m，中心是天心石。 9.讲解：站在天心石上说话，声音向四周传出，被石栏板反射后又回到中心，从发声到回声返回只用约0.07 s。 10.追问：0.07 s 不到0.1 s，会发生什么？（回声和原声分辨不开、混在一起，所以听起来格外洪亮——这正是第1节“0.1 s”结论的应用） 11.补充：回音壁、三音石、山西普救寺莺莺塔、重庆潼南大佛寺石琴，都是我国古代建筑声学的杰作；今天的音乐厅、剧院同样要做声学设计。 1.复述 s＝vt÷2 的来历，在示意图上指出往返两段； 2.独立完成例题并按格式书写解答过程； 3.回答“能否测地月距离”并说明理由； 4.用0.1 s 的结论解释站在天心石上说话为什么格外洪亮。 本任务把第1节的回声测距、0.1 s 分辨界限和真空不能传声三个结论全部激活，是本章的综合节点。 “绝不能直接用 vt”要板演强调——这是学生计算失分最集中的一处。 建筑声学部分兼顾传统文化，与教材“科学世界”栏目一致，也为课后查阅任务提供起点。
课堂练习 【小试牛刀】当堂完成配套《2.3 声的利用 分层练习》基础巩固部分： 第1题（声传递信息）　　送餐机器人靠雷达避障、靠语音操控，两空分别填什么； 第5题（声传递能量）　　探伤／听诊器／次声波预报海啸／超声波清洗，哪一个是传递能量； 第9题（超声波与次声波）四个选项里哪一个属于次声波的应用； 第12题（回声测距的计算）声呐测海深，注意往返路程除以2。 教师巡视，重点讲评三类典型错误：见“超声波”就答能量、把 vt 直接当成距离、认为超声波可以在真空中传播。 独立完成4道练习，同桌互批； 错题当堂订正，辨析题要说出判断依据是“知道”还是“改变”。 四道题分别对应本节四个知识点，即时反馈。 当堂练习与课后作业同源，落实“教—学—评”一体化。
课堂小结 引导学生沿本节的两条主线回顾： 1.声能传递信息——次声波监测地震台风、蝙蝠回声定位、声呐测深探鱼、超声导盲仪与倒车雷达、听诊器与B超、超声波探伤； 2.声能传递能量——扬声器前的烛焰颤动、超声波清洗、超声波碎结石； 3.判断的办法——看结果是让人“知道”，还是让东西“改变”； 4.回声测距——s＝vt÷2，往返两段路别忘了除以2；真空中不能用。 追问收束：如果把扬声器换成一面小鼓，鼓面上撒一层碎纸屑，敲鼓时会看到什么？这说明了什么？ 对照板书复述四个要点； 回答收束问题：碎纸屑会跳起来，说明声波把能量传给了纸屑。 收束问题指向课后的拓展实践，把课堂延伸到学生自己的桌面上。
板书 第3节　声的利用 一、声传递信息 　次声波——地震、火山、台风、海啸　→　判断方位和强度 　回声定位——蝙蝠 → 超声导盲仪、倒车雷达、声呐（测海深、绘地形、探鱼群） 　医学与工业——听诊器、B超、超声波探伤 二、声传递能量 　演示：扬声器 → 烛焰颤动 　应用：超声波清洗、超声波碎结石 三、怎么判断　知道了什么 → 信息　　改变了什么 → 能量 四、回声测距　s＝vt÷2　　真空不能传声 → 不能测地月距离 随堂记录板书，把两条判据和 s＝vt÷2 抄进笔记本。 板书左信息、右能量两条主线并列，第三、四条是判断方法与计算模型，与练习的四个知识点一一对应。
课外拓展 /课外阅读内容 1.做一做（配套分层练习·拓展实践）： 在音箱上蒙一层保鲜膜绷紧，撒上一些碎纸屑或细盐，播放低音较强的音乐，观察纸屑的跳动；再改变音量重做一次，记录纸屑跳得高低有什么不同，并解释原因。 2.查一查（教材“练习与应用”第4题）： 查阅资料，了解我国古代建筑中的声学杰作——北京天坛的回音壁与三音石、重庆潼南大佛寺的石琴、山西永济普救寺的莺莺塔，选一个写成100字左右的介绍。 3.找一找： 在家中和上学路上找出3件利用声的设备或现象，判断它们是在传递信息还是传递能量，填成一张小表格带到课堂交流。 课后完成薄膜实验并记录现象，完成古建筑查阅与身边实例的小调查。 三个任务分别对应能量、传统文化和分类判断，覆盖本节全部落点，且器材全部来自家中。
特色资源分析和技术手段说明 1.实物演示：扬声器＋蜡烛，本节最有说服力的一幕，务必现场做；备用方案是小鼓＋碎纸屑。 2.示意图：蝙蝠回声定位图与声呐测深图（标出1500 m/s、4 s 与往返两段），把抽象的“回声定位”变成可数的两段路程。 3.时间轴图：超声波测速仪两次发射的时间轴，供能力提升的动态测距题使用。 4.圜丘剖面图：标出半径约11.5 m 与0.07 s，把“科学世界”从文字变成可算的模型。 5.实景图：B超、听诊器、超声波清洗机、金属探伤、倒车雷达——学生大多见过，用来支撑分类判断的语境。 观察演示与示意图，参与分类判断与计算。 本节技术手段的重点是“把用途讲成原理”：示意图负责讲清回声定位与往返路程，实景图负责唤起生活经验。
教学反思 成功之处： 烛焰演示效果极好，音乐一响、烛焰就跟着抖，全班都发出了惊叹，“声波有能量”这件事再不用多讲；“看结果是知道还是改变”这条判据给出后，学生做辨析题时会自己念一遍再答，正确率明显提高。 不足之处： 1.仍有学生一见“超声波”就答能量，说明器材名称的干扰比预想顽固，速判环节的题量还应加大； 2.声呐测深的计算中，直接用 1500×4 的学生占了近三分之一，画图环节做得不够扎实； 3.“科学世界”因课时紧张讲得偏快，0.07 s 与0.1 s 的关系只是带过，部分学生没有把它与第1节的结论连起来。 改进设想： 把“同一器材两种用途”做成一组对照卡片，课堂上现场分类，让辨析在动手中完成；计算部分坚持“先画图、再列式”，图上必须标出往返两段，再动笔计算。 —— 反思聚焦具体的学生表现与可操作的改进措施，便于同课教师直接借鉴。
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