2.3 聲的利用（導(dǎo)學(xué)案）-【上好課】八年級物理上冊同步備課系列（人教版）【學(xué)生版】

第3節(jié)聲的利用（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解聲的有關(guān)知識和應(yīng)用，知道聲可以傳遞信息，傳遞能量。2.通過學(xué)習(xí)聲在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用，體會科學(xué)、技術(shù)與社會的聯(lián)系?！緦W(xué)習(xí)重點】了解聲的有關(guān)知識和應(yīng)用，知道聲可以傳遞信息，傳遞能量。【學(xué)習(xí)難點】聲傳遞信息與聲傳遞能量的區(qū)別。【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1.聲波可以傳遞信息。發(fā)生地震、火山爆發(fā)、臺風(fēng)、海嘯等自然災(zāi)害時，都伴有波產(chǎn)生。大象之間的交流靠波，蝙蝠通過回聲定位的方法可以確定目標(biāo)的位置和距離，是因為蝙蝠在飛行時會發(fā)出聲波。2.倒車?yán)走_(dá)、超聲導(dǎo)盲儀、聲吶、B超、超聲測速儀等都是利用了超聲波能夠傳遞。3.聲波不但能夠傳遞信息，而且還可以傳遞。例如外科醫(yī)生可以利用波的振動除去人體內(nèi)的結(jié)石?！竞献魈骄俊刻骄恳弧⒙暸c信息1.聲音是人們獲取信息的重要渠道。【想一想】思考下面幾個問題，歸納看看能夠得出什么結(jié)論。①現(xiàn)在，同學(xué)們正在探究“聲與信息”，靠什么進(jìn)行交流？②聽到雷聲就知道馬上要下雨。③鐵路工人只要敲擊鐵軌就可知道是否有松動的螺栓?！練w納】以上事例表明：人們都是利用了聲音可以傳遞?！鞠胍幌搿恳陨鲜强陕犅晜鬟f的信息，那么超聲、次聲能否傳遞信息？2.次聲波傳遞信息（1）次聲波傳遞信息的現(xiàn)象【閱讀】回憶次聲波的概念，閱讀教材P38有關(guān)內(nèi)容，完成下列填空。①次聲波指振動頻率低于的聲波。大自然的許多活動，如地震、火山爆發(fā)、臺風(fēng)、海嘯等，都伴隨有次聲波的產(chǎn)生。次聲波傳播的距離很遠(yuǎn)，即使在幾千千米以外，使用靈敏的聲學(xué)儀器也能接收到它們產(chǎn)生的次聲波。②次聲波的特點：破壞力強、能量大、傳播距離。（2）次聲波傳遞信息的利用=1\*GB3①利用所接收到的次聲波，可以探測聲源的位置、大小和研究其他特性。例如，通過接收核爆炸、火箭發(fā)射或者臺風(fēng)產(chǎn)生的次聲波，處理這些信息，可以確定這些活動發(fā)生的和強度。=2\*GB3②預(yù)測自然災(zāi)害性事件。許多災(zāi)害性的自然現(xiàn)象，如火山爆發(fā)、龍卷風(fēng)、雷暴、臺風(fēng)等，在發(fā)生之前可能會輻射出次聲波，人們就有可能利用這些前兆現(xiàn)象來預(yù)測和預(yù)報這些災(zāi)害性自然事件的發(fā)生。自然界中的聲現(xiàn)象很多。除了人類，動物中也有不少是利用聲的高手。你能舉出一些例子嗎？③大象的活動是在無聲無息中進(jìn)行的，大象主要靠笨重的身體和緩慢的踏步給同伴傳遞信息，所以大象的交流靠，這些“悄悄話”蘊藏多種信息?！究偨Y(jié)】次聲波來源、特點及危害：次聲波來源地震、火山爆發(fā)、臺風(fēng)、海嘯等次聲波特點傳播距離遠(yuǎn)次聲波危害破壞力強3．超聲波傳遞信息【想想議議】蝙蝠在夜間是怎樣發(fā)現(xiàn)前面的障礙物或獵物的呢？（1）超聲波傳遞信息的事例蝙蝠靠超聲波發(fā)現(xiàn)昆蟲蝙蝠靠超聲波發(fā)現(xiàn)昆蟲超聲導(dǎo)盲儀【小結(jié)】①回聲定位：蝙蝠飛行時發(fā)出波，這些波碰到墻壁或昆蟲時會回來，根據(jù)回聲到來的方位和，蝙蝠可以確定目標(biāo)的位置和距離，這種方法叫做。受蝙蝠的啟發(fā)，現(xiàn)在，科學(xué)家們發(fā)明了超聲導(dǎo)盲儀、聲吶和倒車?yán)走_(dá)等。（2）超聲波傳遞信息的應(yīng)用①聲吶：根據(jù)回聲定位原理，超聲波遇到障礙物又會反射回來，于是，人們根據(jù)這一原理制造出水下探測和通訊儀器——。利用聲吶系統(tǒng)，人們可以探測海洋的深度，繪出水下數(shù)千米的海底地形圖；漁民利用聲吶獲得魚群信息。海底深度的表達(dá)式：s=（v是聲波在海水中的傳播速度，t是超聲波從發(fā)射到接收所用時間）。倒車?yán)走_(dá)倒車?yán)走_(dá)探測海底深度②倒車?yán)走_(dá)：小轎車上的倒車?yán)走_(dá)就是根據(jù)的原理制成的。由裝置在車尾保險杠上的探頭發(fā)送超聲波撞擊障礙物后反射此聲波，計算出車體與障礙物間的實際距離，然后提示給司機(jī)，使停車或倒車更容易、更安全。③B超：B型超聲波診斷儀在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，其工作原理與聲吶相似，醫(yī)生用B型超聲波診斷儀向病人體內(nèi)發(fā)射波，然后接收體內(nèi)臟器的波，反射波攜帶的信息經(jīng)過處理后顯示在屏幕上，可以準(zhǔn)確地獲得人體內(nèi)部疾病的信息。超聲波探傷儀超聲波探傷儀超聲測速儀B超④超聲波探傷儀：超聲探測儀探測金屬內(nèi)部有無缺陷等。在工業(yè)生產(chǎn)中常常運用超聲透射法對產(chǎn)品進(jìn)行無損探測。超聲波發(fā)生器發(fā)射出的超聲波能夠透過被檢測的樣品，被對面的接收器所接收。如果樣品內(nèi)部有缺陷，超聲波就會在缺陷處發(fā)生反射，這時，對面的接收器便收不到或者不能全部收到發(fā)生器發(fā)射出的超聲波信號。這樣，就可以在不損傷被檢測樣品的情況下，檢測出樣品內(nèi)部有無缺陷。另外，還有超聲波測速儀、超聲波測厚儀等應(yīng)用?！纠}1】①聲的反射；②超聲波；③聲音可以傳遞信息；④次聲波A.①②B.③④C.①②③D.①②③④探究二、聲與能量1.聲具有能量【想想議議】平靜的水面上有幾片靜止的樹葉，現(xiàn)在把一塊石頭扔進(jìn)去，會看到什么現(xiàn)象？看到的現(xiàn)象是：把一塊石頭扔進(jìn)水里，可以看到一圈一圈的波紋向四周散去，水面上的樹葉也隨之起伏，扔石頭的能量通過水波傳給了樹葉。說明水波能傳遞。水波水波發(fā)聲揚聲器旁的燭焰【想一想】聲波也是一種波動，那么，聲波能傳遞能量嗎？【實驗】將揚聲器對準(zhǔn)燭焰，播放音樂，你看到了什么現(xiàn)象？這說明了什么問題？現(xiàn)象：火焰會（填“會”或“不會”）搖動，這說明聲波可以傳遞。【總結(jié)】聲波具有能量，能通過介質(zhì)傳遞能量。一般來說，超聲波產(chǎn)生的振動比可聞聲更加強烈，所以應(yīng)用更加廣泛。2.聲傳遞能量的應(yīng)用（1）超聲波清洗機(jī)把需要清洗的物體放在清洗液中，超聲波穿過液體并引起激烈的振動，振動把物體上的污垢敲擊下來而不會損壞被洗的物體。超聲波清洗機(jī)超聲波清洗機(jī)超聲波碎石機(jī)②利用超聲波粉碎結(jié)石外科醫(yī)生常利用超聲波振動除去人體內(nèi)的結(jié)石。向人體內(nèi)結(jié)石發(fā)射波，結(jié)石會被擊成細(xì)小的微粒或粉末，再通過服用輔助排泄的藥物，結(jié)石就可以順暢地被排出體外。（3）超聲波加濕器：把超聲波通入水罐中，采用超聲波高頻振蕩原理將水霧化為1～5微米的超微粒子，再用小風(fēng)扇把霧滴吹入室內(nèi)，從而達(dá)到均勻加濕空氣的目的，就可以增加室內(nèi)空氣的濕度。這就是超聲波加濕器的原理。3.區(qū)分聲音傳遞的是能量還是信息（1）若聲音能改變什么或引起物體變化，這說明聲音傳遞的是能量。例如“超聲碎石”。（2）若聲音能告訴我們什么，物體本身又沒發(fā)生變化，說明聲音傳遞的是信息。如利用“B超檢查身體”。關(guān)鍵是弄清楚聲在此過程中所起的作用。對于傳遞信息，聲對物體不起物理作用；對于聲傳遞能量，聲對物體產(chǎn)生了物理作用，例如，物體發(fā)生了諸如形狀、狀態(tài)、位置等物理變化。【試一試】下列是一些聲的利用實例，請按照“聲傳遞信息”和“聲傳遞能量”進(jìn)行分類。①海豚交流；②蝙蝠定位；③超聲波潔牙；④超聲波加濕器；⑤聲吶；⑥B超；⑦超聲波擊碎結(jié)石；⑧超聲波探傷儀；⑨倒車?yán)走_(dá)；⑩超聲波導(dǎo)盲儀；?超聲波清洗鐘表等精密儀器。聲傳遞信息聲傳遞信息聲傳遞能量【例題2】下列現(xiàn)象說明聲音能夠傳遞能量的是（B）A．120救護(hù)車發(fā)出急促刺耳的聲音B．高強度爆炸聲震碎了居民樓的所有窗玻璃C．老師講課的聲音D．聲吶探測海底魚群【例題3】A．利用超聲波給金屬工件探傷B．利用超聲波排除人體內(nèi)的結(jié)石C．醫(yī)生通過聽診器給病人診病D．利用次聲預(yù)報儀判斷地震的方位和強度探究三、建筑聲學(xué)的杰作——圜丘閱讀P40《科學(xué)世界》，了解天壇“圜丘”奇妙的聲學(xué)現(xiàn)象。并討論交流下列問題。①為什么人站在天壇的圜丘中央臺上說話，會感到聲音特別洪亮？?②為什么在音樂廳里聽音樂與在曠野里聽到的不一樣？【總結(jié)】①當(dāng)人在臺中心喊叫一聲，傳向四處的聲音有一部分被四周的石欄桿反射，射到稍有傾斜的臺面后又反射到臺中心。因為圜丘第三層半徑僅11.5m，從發(fā)聲到回聲返回中心約需0.07s，所以回聲跟原來的聲音混在一起，分辨不開，只覺得聲音格外響亮，還使人覺得似乎有聲音從地下傳來。②圜丘等反映出我國古代高水平的建筑聲學(xué)成就。現(xiàn)在建筑如禮堂、音樂廳等，也有著很高的聲學(xué)要求。設(shè)計師通過選擇吸聲材料和特別的聲學(xué)設(shè)計，使聽到的聲音更加飽滿悅耳?！纠}4】下列建筑不屬于聲音的利用的是（B）A．北京天壇的回音壁 B．錄音棚墻壁做成凸凹不平狀C．北京天壇的三音石 D．北京天壇的圜丘【精講點撥】1.對聲傳遞信息與傳遞能量之間的區(qū)別，有些同學(xué)覺得不易分清，可根據(jù)兩種情況下對物體作用的情況區(qū)分。一般情況下，聲傳遞信息時，能量比較小，對物體不會有傷害作用；傳遞能量時，能量大，對物體有“破壞”作用，例如，使物體的形狀、狀態(tài)、位置等發(fā)生物理變化。2.對于聲波的應(yīng)用，知道有哪些應(yīng)用即可，不必過分理解其工作過程。【歸納整理】傳遞信息傳遞信息次聲波超聲波應(yīng)用自然災(zāi)害（地震、海嘯、火山爆發(fā)等）會產(chǎn)生次聲波.聲學(xué)儀器接收到信息可以確定方位和強度.①回聲定位：超聲波碰到障礙物會被反射回來，根據(jù)回聲到來的方位和時間，可以確定目標(biāo)位置.②生活中：倒車?yán)走_(dá)、聲吶、超聲導(dǎo)盲儀；③醫(yī)學(xué)上：B超、超聲波診斷儀；④生產(chǎn)中：超聲探測儀、超聲測速儀；傳遞能量①聲波具有能量，也可以傳遞能量。②應(yīng)用：超聲波清洗機(jī)、超聲波碎石機(jī)等。聲的利用【課堂練習(xí)】1．如圖所示是超聲波在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用實例。其中主要利用聲能傳遞信息的是______圖，主要利用聲傳遞能量的是______圖。(均選填“甲”或“乙”)甲超聲波測速甲超聲波測速乙超聲波清洗眼鏡2.如圖，蝙蝠飛行時能發(fā)出超聲波，這些聲波碰到墻壁或昆蟲時會反射回來，根據(jù)回聲到來的方向和時間，蝙蝠可以確定目標(biāo)的位置。下列發(fā)明與此原理相同的是（）A．手電筒B．超聲導(dǎo)盲儀C．超聲波碎石D．中醫(yī)針炙3.如圖所示，天壇公園內(nèi)的回音壁是我國建筑史上的一大奇跡，回音壁應(yīng)用的聲學(xué)原理是（）A.聲音的反射使原聲增強B.聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度不同C.聲音的音調(diào)不同D.發(fā)聲的物體在振動4.關(guān)于聲音的應(yīng)用，下列說法中錯誤的是（）A．B．超聲波能夠傳遞能量，因此利用超聲波可以清洗精密機(jī)械C．教師在教室里講課，回聲起到了增強原聲的作用D．聲在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、軍事等方面有很重要的應(yīng)用，沒有危害5.現(xiàn)在大多數(shù)汽車都有倒車?yán)走_(dá)，如圖所示，打開倒車?yán)走_(dá)，在顯示器上就能顯示出障礙物與汽車之間的距離，避免倒車時與障礙物相撞，關(guān)于倒車?yán)走_(dá)，下列說法不正確的是（）A．倒車?yán)走_(dá)利用了回聲定位原理B．倒車?yán)走_(dá)利用聲傳遞能量C．倒車?yán)走_(dá)利用聲傳遞信息D．倒車?yán)走_(dá)發(fā)出的聲波我們聽不到6.某昆蟲的翅膀在2s內(nèi)振動了600次，人類_______（選填“能”或“不能”）聽到該頻率的聲音。眼鏡店清洗眼鏡的設(shè)備是利用_____（選填“超”或“次”）聲波使清洗液發(fā)生劇烈振動達(dá)到去污作用，這是利用聲波傳遞______；另一方面，科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，7Hz的聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土給人傷害，用這種_____（選填“超”或“次”）聲波制成的武器威力巨大，可以傳得很遠(yuǎn)，如果要減少傷害，可以制造_____隔離罩，從而有效的阻止聲波的傳播。7．閱讀材料，回答問題：功勛卓著的聲吶1912年，英國商船“泰坦尼克號”在自己的第一次航行中，發(fā)生了與冰山相撞沉沒的悲劇，這次海難事件引起了全世界的關(guān)注。為了尋找沉船，美國科學(xué)家設(shè)計并制造出第一臺測量水下目標(biāo)的回聲探測儀，于1914年成功地發(fā)現(xiàn)了3km以外的冰山。第一次世界大戰(zhàn)時，德國潛水艇擊沉了協(xié)約國大量戰(zhàn)艦、船只，幾乎中斷了橫跨大西洋的海上運輸線。當(dāng)時潛水艇潛在水下，看不見、摸不著，橫行無敵。法國著名物理學(xué)家朗之萬等人研究并制造了第一部主動式聲吶，使得德軍潛水艇無處藏身。①利用聲吶測量海底深度，必須知道的一個物理量是_____，必須測量的一個物理量是______，海底深度的表達(dá)式h＝_____（以上各空物理量均用字母表示）。②如圖是一艘靜止在水面上的測量船利用聲吶測量海底深度的顯示裝置，圖中兩個波形是發(fā)出和接收到的信號。已知發(fā)射信號持續(xù)時間為0.2s，聲波在海水中的傳播速度為1500m/s，則該處海水深度為____m。8．超聲波測距在日常生活、生產(chǎn)中，我們通常用刻度尺、卷尺等工具來測量物體的長度。在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，還會用到其它一些技術(shù)來測量距離，如超聲波測距等。超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，超聲波的指向性強，在空氣中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而經(jīng)常用于距離的測量、汽車倒車防撞、智能機(jī)器人等領(lǐng)域。超聲波測距原理如圖所示，發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時開始計時。超聲波傳播時碰到障礙物時會被反射，接收器收到反射波就停止計時。根據(jù)計時器記錄的時間t，儀器自動