2021学年第二章 声现象第3节 声的利用教案

这是一份2021学年第二章 声现象第3节 声的利用教案，共9页。教案主要包含了声与信息，声与能量等内容，欢迎下载使用。
第3节  声的利用课程标准中对本节课的要求：“了解现代技术中声学知识的一些应用，列举超声的应用实例。”本节知识是学生通过对生活、生产中丰富多彩的声现象的学习，了解了声音的产生和传播、声音的特性之后，探究学习声的利用。声现象在实际中丰富多彩，应用非常广泛。在生活中声的利用的例子很多，学生对于一些常见的声的利用的现象已经很熟悉，只不过不知道它们分别是利用的声的哪些作用。所以本节课主要是让学生分辨出哪些生活现象是属于声传递信息的例子，哪些现象是声传递能量的例子。并且通过本节学习使学生了解更多生活中声的利用的现象。教师在讲解中可以对声在社会生活中应用的情况进行分类，可以按照课本分为“声与信息”和“声与能量”两类，也可按照声音在医疗、工业、军事、日常生活等方面的利用分类，然后根据分类进行总结性的讲解，在讲解中应对学生遗漏的例子进行补充。本节的设计通过声音、视频、图片、投影、实验和设置有启发性的问题等手段来启发学生的思维，培养学物理的兴趣。教学中应鼓励学生自己从生活中感知或查阅资料了解利用声的实例，另一方面，应发挥学生的想象力，鼓励他们搞利用声音的小发明。三维目标知识与技能了解日常生活、现代技术中声的应用。过程与方法通过观察或看录像等有关的文字、图片、音像资料，并获得社会生活中有关声的利用方面的知识。情感、态度与价值观通过学习，了解声在现代技术中的应用，进一步增加对科学的热爱。教学重点及难点 现代技术中与声有关的知识应用。课时安排 1课时教学准备视频资源、多媒体设备、盆或碗、气球、扎有橡皮膜的塑料瓶、蜡烛、火柴等。导入新课故事导入1948年，一艘名为“乌兰格梅奇号”的荷兰货船，在通过马六甲海峡时，突然遇到海上风暴，当救助人员赶到时，船上所有人员都莫明其妙地死了。后经科学家们调查，才发现造成这场海难的罪魁是风暴与海面惊涛引起的次声波。2006年4月28日，至少有400只海豚的尸体被海水冲到了坦桑尼亚东北部桑给巴尔岛北岸海滩边。专家们怀疑是美军潜艇发出的声呐导致了海豚的大面积死亡。第一次世界大战时，德国潜水艇击沉了协约国大量战舰、船只，几乎中断了横跨大西洋的海上运输线。当时潜水艇潜在水下，看不见，摸不着，一时横行无敌。于是利用水声设备搜寻潜艇和水雷就成了关键。法国著名物理学家郎之万等人研究并造出了第一部主动式声呐，1918年在地中海首次接收到2～3 km以外的潜艇回波。这种声呐可以向水中发射各种形式的声信号，碰到需要定位的目标时产生反射回波，接收回来后进行信号分析、处理，除掉干扰，从而显示出目标所在的方位和距离。学生思考问题：海上风暴引起的次声波为什么有那么大的危害？人类为什么不能事先预知并躲避灾难？声呐为什么会导致海豚的死亡？情景导入多媒体展示几种声音在生活中的应用实例：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，医生通过听诊器诊断疾病，远处轰隆隆的雷声预示着一场可能的大雨，海豚利用声波识别食物、敌人和它们周围的环境……学生欣赏并交流讨论，自然界中的声现象非常多，声音在生活和生产中有很多的应用，你能列举一些例子吗？推进新课 一、声与信息学生阅读课本并思考：日常生活中，哪些事例说明了人们可以利用声来传递信息？对这些例子，可以分类吗？按怎样的依据来分好？1．从异常声音中获取信息轰隆隆的雷声——预示下雨听诊器听心跳声——诊断心脏的情况听敲铁轨的声音——判断螺栓松动汽车修理师听汽车发动机的声音——判断故障小结：声音能够传递信息。2．次声波传递信息阅读课本并思考问题：次声波能不能传递信息呢？次声波一般在什么情况下产生？答案：能  海啸、地震、火山喷发。次声波预测地震、台风：地震爆发前，许多动物往往有异常反应，如老鼠逃出洞，牛马不入圈，鸡犬不宁等。这主要是由地震爆发前潜伏在我们身边的强烈的次声波引起的。【课件展示】 介绍2005年海啸死亡人数和其强大的破坏力。印度洋海啸发生在2004年12月26日，这次地震发生的范围主要位于印度洋板块与亚欧板块的交界处。这场突如其来的灾难给印尼、斯里兰卡、泰国、印度、马尔代夫等国造成巨大的人员伤亡和财产损失。印度洋大地震和海啸在印度夺去约10 000人性命，斯里兰卡40 000余人遇难，而印尼的死伤人数为23万人之多。这可能是近200多年来死伤最惨重的海啸灾难。可是，大多数海洋生物可以存活，水母就是其中之一。由于次声波的传播速度要比风暴和波浪快得多，所以，水母才能提前收到风暴的“预告”，迅速采取躲避措施。水母耳风暴预测仪相当精确地模拟了水母感受次声波的器官，使人们能够提前知道将到来的风暴，并做好相应的准备。现广泛运用于航海事业。把这种仪器安装在舰船的前甲板上，当接收到风暴的次声波时，可令旋转360°的喇叭自行停止旋转，它所指的方向，就是风暴前进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。3．超声波传递信息阅读课本并思考问题：(1)蝙蝠是怎么确认目标的？它采用的方法叫做什么？(2)受蝙蝠的启发，科学家发明了什么？主要应用在什么方面？归纳总结：(1)回声定位：根据回声到来的方位和时间，确定目标的位置和距离。(2)蝙蝠靠超声波探测飞行中的障碍物和发现昆虫，人们利用这个现象研制了声呐。讨论：根据声呐测海底深度需测哪些量？a．声音在海水中的传播速度v。b．声音在海水中的往返时间t。c．计算公式：s＝vt。(3)应用：利用声呐探测海洋深度、利用声呐探测鱼群、探测敌方潜艇等。思考问题：“B超”是利用什么获得人体内部疾病信息的？医生用B型超声波诊断仪向病人体内发射超声波，然后接收体内脏器的反射波，反射波携带的信息经过处理后显示在屏幕上，可以准确地获得人体内部疾病的信息。医生病人显示屏交流讨论：超声波在生活中的其他应用二、声与能量创设情景：把一块石头扔进水里，可以看到一圈一圈的水波向四周散去，水面上的树叶也随之起伏。这说明石头的能量通过水波传给了树叶。提出问题：水波是一种波动，水波能传递能量。声波也是一种波动，那么，声波能传递能量吗？你能用实验证明吗？实验探究：方案1：去掉可乐瓶的瓶底，给开口处蒙上橡皮膜并扎紧，对着火焰敲橡皮膜，膜的振动引起空气的振动，从而使蜡烛熄灭。方案2：在扬声器前放一点燃的蜡烛，使扬声器音量大一些，可以看见摇曳的火焰。方案3：对着塑料薄膜敲鼓，在塑料膜后面用手电光源照着，使光源能反射到墙面上，当鼓面振动使塑料膜振动时，研究墙上的光源位置变化，如图所示。学生交流讨论：从实验中看到了什么现象？这说明了什么问题？归纳总结：声波具有能量，能通过介质传递能量。学生阅读课本并讨论交流：利用声波传递能量的事例有哪些？小组讨论总结：声波能传递能量实例①利用超声波清洗钟表、电子元件②击碎病人结石③利用超声波加工珠宝小组讨论：还有哪些应用声波能传递能量的实例？(1)利用超声波对钢铁、陶瓷、宝石等坚硬物体进行钻孔和切削加工，这种加工的精度和光洁度很高。(2)超声波加湿器：把超声波通入水罐中，采用超声波高频振荡原理将水雾化为1～5微米的超微粒子，再用小风扇把雾滴吹入室内，从而达到均匀加湿空气的目的，就可以增加室内空气的湿度。这就是超声波加湿器的原理。(3)药液雾化器：对于咽喉炎、气管炎等疾病，药力很难达到患病的部位。利用超声波的高能量将药液打碎成小雾滴，让病人吸入，能够增进疗效。(4)小型超声波清洗机：物件的清洗、脱气、消毒、乳化、混匀、置换、提取。使用部门：工矿企业、大专院校科研单位实验室；医院；电子车间流水线；钟表眼镜店、珠宝首饰店；家庭。清洗物件：电子产品、机械五金配件、眼镜、首饰、钟表、钱币、水果等。声波清洗精细机械，主要依靠“空化效应”。超声波在清洗液中疏密相间地向前传播，对液体产生拉伸和挤压作用，使液体内产生数以万计的微小气泡。这些气泡迅速产生，又迅速闭合，形成的瞬间高压超过大气压的1 000倍。连续不断的高压就像一连串小“炸弹”不断地冲击物件表面，使物体的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到净化物件表面的目的。超声波清洗方式超过一般的常规清洗方法，特别是对表面比较复杂的工件(如钟表等精密机械的零件表面凹凸不平)，或对清洁度有较高要求的产品(如电子元器件等)，使用超声波清洗都能达到很理想的效果。(5)超声波碎石机：外科医生利用超声波传递能量，除去人体内的结石，主要适应症：肾结石、输尿管结石、膀胱结石、尿道结石。……例1  下列事例中，属于利用声传递能量的有(    )。A．买西瓜时，拍拍西瓜听听声音就可知道西瓜是否是熟的B．外科医生利用超声波振动除去病人体内的结石C．老师听到教室里的说话声就知道是哪位同学在说话D．利用“B超”可以确定胎儿的发育状况解析：是否属于利用声传递能量首先要明确怎样才叫传递能量。它与声能传递信息是声的两个不同的应用。声传递信息指通过声音告诉我们某个事件或者消息，而声传递能量指通过声的方式传递一种类似于力量的东西，它可以造成一些除感官以外的其他影响。A是利用声音特征来区分成熟西瓜与未成熟西瓜，属于信息方面的利用；B是利用超声除去体内结石，属于传递能量方面的利用；C是根据不同的物体发出的声音音色不同来区分是哪位同学在说话，属于传递信息方面的利用；D属于利用声传递信息的例子。答案：B点评：解答这类问题，首先应明确概念，信息与能量是两个不同的概念，声音在传递能量的同时会传递一些信息，但它们两者有着本质的区别。例2  生活在海边的渔民经常看见这样的情景：风和日丽，平静的海面上出现一把一把小小的“降落伞”——水母，它们在近海处悠然自得地升降、漂游，忽然水母像受到什么命令似的，纷纷离开海岸，游向大海。不一会儿，狂风呼啸，波涛汹涌，风暴来临了。以下解释合理的是(    )。A．水母接收到了次声波B．水母接收到了电磁波C．水母感受到了温度的突然变化D．水母感受到了地磁场的变化解析：在风暴或地震来临之前，水母能够通过海水接收到由于海水或地壳运动时发出的次声波，所以能及早地采取避难措施。答案：A点评：动物的听觉范围一般比人的要广，它们能听到人类听不到的次声波和超声波。1．蝙蝠通常在夜间出来活动、觅食，但它们从来不会撞击到墙壁、树枝上，并且能以很高的精确度确认目标。这主要是因为(    )。A．蝙蝠有夜视眼B．蝙蝠靠嗅觉确定目标C．蝙蝠靠听觉确定目标D．蝙蝠在飞行过程中靠发出超声波遇到障碍物反射回来的声波确定目标答案：D2．关于超声波的利用，下列叙述中错误的是(    )。A．利用超声波可以探测人体内脏器官的疾病B．利用超声波可以探测海洋的深度C．利用超声波可以直接清洗精密机械上的污垢D．利用超声波可以除去人体内的结石答案：C3．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：C4．科学家发明的声呐系统(    )。A．能发出超声波，从回声获取信息B．能发出次声波，从回声获取信息C．发超声波和次声波，视探测物体而定D．以上说法都不对答案：A5．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．医生可以利用超声波除去人体内的结石，这说明声可以传递能量D．蝙蝠利用“超声”探测飞行中的障碍，这说明“超声”可以传递能量答案：BC6．下列不是利用声信息的有(    )。A．远处隆隆雷声预示着可能有一场大雨B．医生利用B超观察人的身体状态C．外科医生利用超声波除去人体内结石D．有经验的人选瓷碗总是敲一敲分辨音质答案：C7．下列图中，主要描述声音能够传递能量的是(    )。答案：B8．下列现象或做法中不能说明声可以传递能量的是(    )。A．蝙蝠靠超声波捕食B．利用超声波消除肾结石患者的结石C．用超声波清洗精细的机械D．人突然暴露在150 dB的噪声环境中，鼓膜破裂出血答案：A9．外科医生可以利用超声除去人体内的结石，是利用了声波能传递________，中国传统中医有“望、闻、问、切”检查病人，其中：“闻”就是________的意思，它是利用声波能传递________。答案：能量  听  信息10．1912年“泰坦尼克号”首次出航即触冰山沉没，这件事震惊世界，随即人们提出用声学方法遥测航道上的冰山。和同学讨论，说一说声学测冰山的道理。答案：利用声音的反射作用(回声测距)，如果能测出发出声音到反射声音(回声)的时间，又知道水中声速，则能计算出冰山到船的距离。 规律总结声的利用主要有两方面：(1)获取信息；(2)传递能量。运用分类声与信息声与能量日常生活雷声；听铁轨声；听蜜蜂采蜜；蝙蝠、海豚回声定位爆竹升天，震耳欲聋；飞机起飞，鼓膜疼痛；敲响鼓面，吹灭蜡烛……医疗听诊器检查心、肺；B超；超声波加湿器超声波碎结石军事声呐探测敌方潜水艇、距离、鱼雷超声波干扰敌方信号传送工业声呐检测海的深度、地形超声波清洗精细机械；超声波探伤第3节  声的利用一、声与信息1．从异常声音中获取信息——声可以传递信息。2．次声波传递信息——预知次生灾害。3．超声波传递信息二、声与能量声波也是一种波动。实验目的：用蜡烛火焰显示声音在空气中的传播现象实验过程：声音在空气中的传播是由声源振动引起周围空气振动而形成的。装置如图所示，取一只扬声器，装在一只硬纸盒内，在纸盒的面板上钻一个直径约为2～3 mm的小孔，将扬声器通过一只耳机插头插入收录音机的输出插孔中，演示时，在纸盆小孔的前方放一蜡烛，且使小孔对准蜡烛引线的上端。点燃蜡烛，然后播放音乐，可以在听声音的同时看到烛焰在飘动，停止播音，声音消失，烛焰即竖直。思考：实验中是否能说明声音传递能量？能量是靠什么传播的？声在日常生活中的利用声音是人类获取信息的主要途径之一，声音传递给我们的不仅仅是语言信息，下面所介绍的是声音在其他方面的一些应用及其原理。1．辨析熟悉的来人现象：和您朝夕相处的人在室外说话时，我们通过听声音就知道是哪位在说话。原理：不同的人发出的声音音调、响度都有可能相同，但音色绝不会相同，因为不同的发声体发出的声音的音色一般不相同，由于非常熟悉，我们通过辨别音色就能分辨出哪位在说话。2．听水位现象：向暖水瓶中倒水时，听声音就能了解水是不是满了。原理：不同长度的空气柱，振动发声时发声频率不同，空气柱越长，发出声音的音调越低；暖水瓶中水越多，空气柱就越短，发出的声音频率越高，音调也就越高，特别是水刚好倒满瞬间，音调会陡然升高，通过听声音的高低，我们就能判断出水是否已经倒满了。3．挑选商品现象：我们去商店买碗、瓷器时，我们用手或其他物品轻敲瓷器，通过声音就能判断瓷器的好坏。原理：有裂缝的碗、盆发出的声音的音色远比正常的瓷器差，通过音色这一点就能把坏的碗、盆挑选出来，当然实际还有辨别音调、观察形态等方法，但主要还是通过音色来辨别的。4．测量距离现象：前面如果有一建筑物或高山，对着高山大喊一声，用表测量发出声音到听到声音的时间，利用声速就可以测出我们与高山或高大建筑物的距离。原理：声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来就产生了回声。5．看病现象一：听诊器原理：人的体内有些器官发出的声音(如：心肺、气管、胃等发生病变时，器官发出的声音)在某些特征上有所变化，医生通过听诊器能听出来，依此来诊断病情。现象二：B超检查原理原理：频率高于20 000赫兹的声音称为超声波，超声波有一定的穿透性，医生用某些信号器产生超声波，向病人体内发射，同时接受内脏器官的反射波，通过仪器把反射波的频率、强度检测出来，并在显示屏幕上形成图像，为判断病情提供了重要的依据，B超利用的是回声原理。6．治病(传递能量)现象：体外碎石原理：人体的有些器官发生结石，如肾、胆等，最好的治疗措施就是用体外碎石机把体内结石击碎，变成粉末排出体外。体外碎石机利用的就是超声波，用超声波穿透人体引起结石激烈震荡，使之碎化。这主要利用了声波能传递能量的性质。7．传递信息(监测灾情)现象：通过监测次声波就可知道地震、台风的信息。原理：次声波是频率低于20赫兹的声音，人类无法听到。一些自然灾害如地震、火山喷发、台风等都伴有次声波的产生，通过监测传来的次声波就能获取某些自然灾害的信息。