文檔：2019秋滬科版八年級(jí)物理上冊(cè)學(xué)案：第三章第3節(jié)超聲與次聲一、教學(xué)內(nèi)容1.超聲波與次聲波的定義及特點(diǎn)；2.人耳的聽(tīng)覺(jué)頻率范圍；3.超聲波與次聲波在生活中的應(yīng)用實(shí)例；4.聲波的傳播速度及其影響因素。二、教學(xué)目標(biāo)1.讓學(xué)生了解超聲波與次聲波的定義、特點(diǎn)及其在生活中的應(yīng)用；2.幫助學(xué)生掌握聲波的傳播速度及其影響因素；3.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，提高學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)重點(diǎn)：超聲波與次聲波的定義、特點(diǎn)及其在生活中的應(yīng)用；聲波的傳播速度及其影響因素。難點(diǎn)：超聲波與次聲波的產(chǎn)生原理及其傳播規(guī)律。四、教具與學(xué)具準(zhǔn)備教具：多媒體教學(xué)設(shè)備、超聲波探傷儀、次聲波發(fā)生器、聲波傳播速度實(shí)驗(yàn)裝置。學(xué)具：實(shí)驗(yàn)記錄表格、筆記本、筆。五、教學(xué)過(guò)程1.實(shí)踐情景引入：利用超聲波探傷儀檢測(cè)學(xué)生帶來(lái)的金屬物品，讓學(xué)生感受超聲波的應(yīng)用。同時(shí)，播放次聲波發(fā)生器產(chǎn)生的聲音，讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)次聲波。2.知識(shí)講解：（1）介紹超聲波與次聲波的定義、特點(diǎn)及其在生活中的應(yīng)用；（2）講解聲波的傳播速度及其影響因素。3.實(shí)驗(yàn)操作：（1）讓學(xué)生使用超聲波探傷儀檢測(cè)金屬物品，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；（2）讓學(xué)生使用次聲波發(fā)生器產(chǎn)生次聲波，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；（3）讓學(xué)生操作聲波傳播速度實(shí)驗(yàn)裝置，探究聲波傳播速度與介質(zhì)、溫度等因素的關(guān)系。4.例題講解：選用一道與超聲波和次聲波相關(guān)的例題，講解解題思路和方法。5.隨堂練習(xí)：設(shè)計(jì)幾道有關(guān)超聲波與次聲波的練習(xí)題，讓學(xué)生當(dāng)場(chǎng)完成，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。6.課堂小結(jié)：六、板書(shū)設(shè)計(jì)1.超聲波與次聲波的定義、特點(diǎn)；2.聲波的傳播速度及其影響因素；3.超聲波與次聲波在生活中的應(yīng)用實(shí)例。七、作業(yè)設(shè)計(jì)1.請(qǐng)簡(jiǎn)述超聲波與次聲波的定義、特點(diǎn)及其在生活中的應(yīng)用；2.請(qǐng)解釋聲波傳播速度及其影響因素；3.設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證聲波傳播速度與介質(zhì)、溫度等因素的關(guān)系。八、課后反思及拓展延伸1.反思本節(jié)課的教學(xué)效果，查找不足，為下一節(jié)課做好準(zhǔn)備；2.鼓勵(lì)學(xué)生課后深入了解超聲波與次聲波的原理及其應(yīng)用，開(kāi)展課外探究活動(dòng)。重點(diǎn)和難點(diǎn)解析重點(diǎn)：超聲波與次聲波的定義、特點(diǎn)及其在生活中的應(yīng)用；聲波的傳播速度及其影響因素。難點(diǎn)：超聲波與次聲波的產(chǎn)生原理及其傳播規(guī)律。解析：一、超聲波與次聲波的定義、特點(diǎn)及其在生活中的應(yīng)用1.超聲波的定義及特點(diǎn)超聲波是指頻率高于20kHz的聲波。人耳無(wú)法聽(tīng)到超聲波，但它們?cè)趥鞑ミ^(guò)程中具有能量，可以用于各種應(yīng)用。超聲波的特點(diǎn)包括方向性好、穿透能力強(qiáng)、易于獲得較集中的聲能等。2.次聲波的定義及特點(diǎn)次聲波是指頻率低于20Hz的聲波。與超聲波類(lèi)似，次聲波也具有能量，并且在傳播過(guò)程中也具有方向性好、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)。次聲波同樣無(wú)法被人耳聽(tīng)到。3.超聲波與次聲波在生活中的應(yīng)用（1）醫(yī)療領(lǐng)域：超聲波在醫(yī)療領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如超聲波碎石、超聲波檢查等。次聲波在醫(yī)療領(lǐng)域也有應(yīng)用，如次聲波對(duì)人體組織的穿透性研究。（2）工業(yè)領(lǐng)域：超聲波在工業(yè)領(lǐng)域中用于檢測(cè)材料缺陷、測(cè)量厚度等。次聲波在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用較少，但可以用于檢測(cè)大型構(gòu)件的內(nèi)部損傷。（3）海洋探測(cè)：超聲波在海洋探測(cè)領(lǐng)域中用于測(cè)量水深、探測(cè)海底地貌等。次聲波在海洋探測(cè)領(lǐng)域中也有應(yīng)用，如利用次聲波探測(cè)海底油氣資源。二、聲波的傳播速度及其影響因素1.聲波的傳播速度聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其速度受到介質(zhì)類(lèi)型和溫度等因素的影響。聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，在水中約為1500m/s，在鋼鐵中約為5000m/s。2.影響聲波傳播速度的因素（1）介質(zhì)類(lèi)型：聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，一般情況下，聲波在固體中的傳播速度最快，液體次之，空氣中最慢。（2）溫度：聲波在同一介質(zhì)中，溫度越高，聲速越快。例如，聲波在空氣中的傳播速度隨著溫度的升高而增加。（3）濕度：聲波在空氣中的傳播速度受到濕度的影響，濕度越高，聲速越快。三、超聲波與次聲波的產(chǎn)生原理及其傳播規(guī)律1.超聲波的產(chǎn)生原理及傳播規(guī)律超聲波通常通過(guò)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生。超聲波發(fā)生器利用壓電效應(yīng)或磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生超聲波。超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，具有直線(xiàn)傳播、反射、折射、衍射等現(xiàn)象。超聲波在傳播過(guò)程中還會(huì)受到衰減、散射等因素的影響。2.次聲波的產(chǎn)生原理及傳播規(guī)律次聲波的產(chǎn)生原理與超聲波類(lèi)似，通常通過(guò)次聲波發(fā)生器產(chǎn)生。次聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，也具有直線(xiàn)傳播、反射、折射、衍射等現(xiàn)象。與超聲波相比，次聲波在傳播過(guò)程中的衰減較小，散射現(xiàn)象較弱。繼續(xù)四、超聲波與次聲波的產(chǎn)生原理及其傳播規(guī)律（續(xù)）為了更好地理解超聲波與次聲波的產(chǎn)生原理及其傳播規(guī)律，我們可以進(jìn)一步探討它們?cè)谔囟l件下的行為。1.超聲波的產(chǎn)生原理超聲波的產(chǎn)生主要依靠超聲波發(fā)生器，它通過(guò)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生高頻振動(dòng)。在壓電效應(yīng)中，超聲波發(fā)生器中的壓電材料在電壓作用下會(huì)產(chǎn)生形變，這種形變以超聲波的形式傳播出去。磁致伸縮效應(yīng)則是利用磁性材料在磁場(chǎng)中的形變產(chǎn)生超聲波。這些原理都基于物質(zhì)的微觀物理性質(zhì)，因此在設(shè)計(jì)和制造超聲波設(shè)備時(shí)需要精確控制。2.超聲波的傳播規(guī)律超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)遵循聲波的基本傳播規(guī)律。它們以球面波的形式向外傳播，遇到界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射、折射和衍射。反射和折射是超聲波在介質(zhì)邊界上的基本現(xiàn)象，衍射則是在障礙物尺寸與超聲波波長(zhǎng)相近時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。超聲波的傳播路徑可以通過(guò)聲學(xué)成像技術(shù)進(jìn)行可視化，這在醫(yī)療成像等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。3.次聲波的產(chǎn)生原理次聲波的產(chǎn)生通常與自然界中的大型事件有關(guān)，如地震、火山爆發(fā)、臺(tái)風(fēng)等。這些事件產(chǎn)生的能量在地球表面?zhèn)鞑?，形成次聲波。人工產(chǎn)生次聲波通常需要大型振源，如特定的聲波發(fā)生器或者大型的振動(dòng)設(shè)備。次聲波的產(chǎn)生機(jī)制與超聲波有所不同，它更多是與能量的釋放和傳播有關(guān)。4.次聲波的傳播規(guī)律次聲波由于頻率低，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，因此其傳播距離較遠(yuǎn)，可以穿越大氣層傳播到地球的另一端。次聲波在傳播過(guò)程中也會(huì)遇到介質(zhì)的邊界而發(fā)生反射和折射，但由于其波長(zhǎng)較長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象更為明顯。次聲波的傳播路徑復(fù)雜，受天氣、地形等因素的影響較大。五、教學(xué)過(guò)程細(xì)節(jié)補(bǔ)充1.實(shí)驗(yàn)演示：通過(guò)超聲波探傷儀和次聲波發(fā)生器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示，讓學(xué)生直觀地感受超聲波和次聲波的產(chǎn)生和傳播過(guò)程。2.模擬仿真：利用計(jì)算機(jī)軟件或教具進(jìn)行聲波傳播的模擬仿真，讓學(xué)生通過(guò)互動(dòng)操作，深入了解聲波在不同介質(zhì)中的傳播特性。3.實(shí)例分析：介紹超聲波和次聲波在實(shí)際應(yīng)用中的案例，如醫(yī)療成像、工業(yè)檢測(cè)等，讓學(xué)生了解這些技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的重要作用。4.問(wèn)題討論：提出與超聲波和次聲波相關(guān)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，如“超聲波為何能用于醫(yī)療成像？”“次聲波在自然界中的作用是什么？”等。5.互動(dòng)式學(xué)習(xí)：鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂互動(dòng)，如提問(wèn)、回答問(wèn)題、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。六、板書(shū)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)補(bǔ)充1.關(guān)鍵概念：板書(shū)應(yīng)包含超聲波和次聲波的定義、特點(diǎn)、