小小發(fā)明家系列課講義聲學(xué)模塊第五講：超聲波加濕器一、課程目標(biāo)知識學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.重點了解次聲波和超聲波能量的應(yīng)用：次聲波武器、超聲波加熱、超聲波清洗、超聲波碎石。2.重點掌握超聲波加濕器的原理超聲波霧化片發(fā)出的高頻能量將水打散成水霧3.一般認(rèn)識共振現(xiàn)象（次聲波武器的秘密）探究學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過生活應(yīng)用了解聲波的作用2.通過趣味故事和視頻引發(fā)學(xué)生深入思考背后的科學(xué)3.通過實驗演示和互動參與激發(fā)學(xué)生主動思考和探索，體驗科學(xué)的樂趣火星盒子制作目標(biāo)：1.觀察和認(rèn)識超聲波加濕器的組成部分和主要元件2.在教師指導(dǎo)下動手組裝完成超聲波加濕器制作3.學(xué)會超聲波加濕器的使用方法二、課堂組織形式1.組織開放式問題討論2.問答式課堂互動3.融入趣味故事講解4.設(shè)計互動探究實驗5.火星盒子制作演示和指導(dǎo)6.課后習(xí)題鞏固三、課堂準(zhǔn)備名稱內(nèi)容來源備注1PPT課件課程全流程演示文稿火星人課件2組裝制作說明視頻組裝制作超聲波加濕器的說明視頻火星人備課視頻組裝流程視頻說明4互動實驗教具音叉兩套、超聲波洗眼鏡機(jī)火星教具/教師自行采（使用方法參考火星人備課視頻）可選如無此設(shè)備可自行采購選用類似其他設(shè)備代替。水、油、兩個透明杯子、洗潔精、一個盆子、可樂（和雪碧或者其他碳酸飲料）需教師自己準(zhǔn)備（詳細(xì)方法參考火星人備課視頻）5學(xué)生組裝器材及工具火星盒子——超聲波加濕器（每人一套、螺絲刀（每人一套）火星盒子需按學(xué)生數(shù)量在商城訂購；螺絲刀需根據(jù)學(xué)生數(shù)量由教師提前準(zhǔn)備。注意事項：火星盒子和螺絲刀提前收好需要在理論講解之后如果在課前即擺在學(xué)生面前會極大分散學(xué)生的注意力不利于理論知識講解和課堂互動。6課后習(xí)題考核本科學(xué)習(xí)知識點，客觀題+主觀題本講義最后部分四、詳細(xì)上課流程本節(jié)課括課熱和8步具體：（課堂預(yù)階段火星來引入。（通過提題及圖譜回上節(jié)容。（第-5步論講時控在-0分鐘懸疑故引入波識到音量的威通趣味實驗識到波能量廣泛，最后過視解人眼不到聲波霧現(xiàn)象理。（）第6步為動手操組裝超聲波濕器教師指、維序、保安全長控制在-0鐘。（）第7步為總結(jié)，長為0鐘。（）第8步為作業(yè)布，把延伸到活中。（總時長為120分鐘，預(yù)留5-10分鐘休息時間）上課步驟主要內(nèi)容注意事項【課堂預(yù)熱】火星來信【對應(yīng)PPT】火星研院【時長】2min【講解】小火星人又來信啦我們一起看看吧哎呀不好火星被外來的怪物入侵了！火星成員已經(jīng)開始全員作戰(zhàn)，但是怪物體型巨大火星武器對他們的殺傷力太弱了而且這群怪物警惕性還很高，總是提前避開攻擊，火星損失慘重！小火星現(xiàn)在焦頭爛額，不知道（1）不要在課程開始時發(fā)給學(xué)生盒子器材，會分散學(xué)生注意力。該怎么辦才好。小火星在向大家求救，看有沒有一種比較強(qiáng)大的武器，又能讓敵人毫無察覺?！局R鞏固】復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容【對應(yīng)PPT】復(fù)習(xí)內(nèi)容【時長】3min通過提問及知識圖解回顧上節(jié)課的內(nèi)容【第1步】故事引入【對應(yīng)PPT“離奇死亡事件”部分【時長】3in【故事】故事詳情見附錄二本節(jié)課制作較為簡單理論部分可以充分進(jìn)行講解【引入主題】真正的兇手是海浪，但是這些人是被海浪拍死的嗎？當(dāng)然不是，而是海浪發(fā)出的一種聲音?！镜?步】認(rèn)識次聲波【對應(yīng)PPT“隱形手”部分【時長】10in【講解】對應(yīng)PP“什么是次聲波究竟是什么海浪聲呢？我們知道人耳能聽到的正常聲波是一秒鐘振動20到20000次，超過2000次是超聲波，振動太慢一秒鐘低于20次就是次聲波。那同學(xué)們猜猜看是這三種中的哪一種？我們之前學(xué)習(xí)過如果聲音特別大，到了多少分貝就會把人震死呢（學(xué)生回答190分貝這種聲音我復(fù)習(xí)可聽聲波超聲波次聲波的頻率通過復(fù)習(xí)可聽聲波巨大的能量把人震死引出次聲波的能量。們是可以直接聽到的。那是海浪聲太大，到了190分貝，把人震死的嗎？（學(xué)生自由猜測）科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)并不是，而是海浪中夾雜的一種人耳聽不到的聲音——次聲波?！局v解】其實次聲波在生活里很常見，大象之間就是用次聲波交流的，獅子、老虎的咆哮聲也包含次聲波，可以震懾敵人。還有自然災(zāi)難發(fā)生的時候也會有比較強(qiáng)的次聲波?？赡軙腥苏f我可以聽到它們的聲音啊難道我能聽到次聲波？不不不，這些動物只是可以發(fā)出次聲波，但是不代表它們發(fā)出的聲音一定就是次聲波，可能就是普通聲波，也可能包含了一定的次聲波而已?！镜?步】認(rèn)識共振【對應(yīng)PPT“次聲為什么能殺人”部分【時長】15-0in【銜接話術(shù)】我們知道次聲波是振動很慢的對不對，那為什么振動那么慢，卻可以殺死人呢？【講解】播放視頻并讓學(xué)生講解為什么次聲波能殺人。次聲波的振動頻率和人體器官頻率接近，發(fā)生了共振，引起人的五臟內(nèi)骨劇烈震動，最終破裂而死?！俱暯釉捫g(shù)】那么什么是共振呢？我們通過一個實驗來看一下?！疽曨l播放共振的視頻并總結(jié)一個音叉的振動引起另一個振動，這就叫共振。簡單來說，就是兩個振動頻率非常接近的物體，其中一個能量特別大，另一個很小，那么當(dāng)能量很大的物體靠近能量小的物體時，小的能量也會變大，振動變得劇烈起來如果老師有足夠的設(shè)備，也可以演示該實驗，實驗見附錄三?！倦S堂小測試蝴蝶煽動翅膀也是次聲波那么對人體有傷害嗎？你還敢捉蝴蝶嗎？【講解】蝴蝶也有次聲波，但是能量太弱了，即使你捉一屋子的蝴蝶也不會對人身體造成傷害而且拍拍手走走路頻率都在20Z以下，都屬于次聲波，我們每天都接觸，不也沒事嗎。所以啊，次聲波想要傷害人體，就需要有很強(qiáng)的能量，比如巨大的海浪里蘊(yùn)含的次聲波。總結(jié)出次聲武器的兩條要求，一是聲音頻率接近人的器官，而是能量足夠大可以引起身體與之強(qiáng)烈的共振。【第4步】超聲波的應(yīng)用【對應(yīng)PT“超聲波的能量？”部分【時長】20-5min【銜接話術(shù)】現(xiàn)在我們幫助小火星人解決了武器的問題。并且知道了次聲波只有在能量很大的時候才會對人造成傷害。那么超聲波呢？會有這么大的能量嗎？【講解有沒有能量呢我們要用事實來說話科學(xué)家曾經(jīng)做的實驗，把一只小老鼠放到強(qiáng)烈的超聲波環(huán)境下，小老鼠體溫升到了45度。你們覺得是什么讓老鼠發(fā)燒燒到這么高呢？顯然超聲波也是有能量的。我們可以利用超聲波這種高能熱量來做很多有意義的事情比如殺菌啊、焊接啊、烤面包啊什么的，而且大家知道平時金屬焊接都是有這樣強(qiáng)烈的火花的，所以人都要帶安全帽保護(hù)自己，但是超聲波焊接是沒有火花的，更安全?！驹捫g(shù)銜接】看來超聲波的能量也是很強(qiáng)大的。而且不止用來加熱這么簡單。接下來我們做一個小實驗，一起看看超聲波的能量可以干嘛。【實驗】材料準(zhǔn)備一次性杯子若干食用油水?dāng)嚢瑁ㄉ鬃酉礉嵕ǚ试?、雞蛋黃等也可以、超聲波洗眼鏡機(jī)實驗過程：1、取一杯水，和適量的食用油（杯裝或者其他容器、勺子或者攪拌棒一根2、問學(xué)生水和油是否可以融合在一起3、挑一名學(xué)生上臺攪拌，發(fā)現(xiàn)并不能溶解4問學(xué)生有什么辦法把油和水溶解到一起呢？讓學(xué)生嘗試用洗潔精（或其他表面活性劑）來混合備注：1、實驗中水和油的比例在4:1到5:1之間效果會比較好2、實驗總結(jié)的內(nèi)容，可以簡化講解比如表面活化劑卵磷脂等詞語都不用說簡單介紹哪些東西可以讓水和油溶解在一起就可以了。也可以穿插到實驗里去講做一步介紹一步比如做完第一步攪拌水和油就可以總結(jié)出水和油是不能相融的。5、用超聲波洗眼鏡機(jī)進(jìn)行混合，2分鐘左右后將溶液倒入杯中，可以明顯看到水乳化成白色，而且水的溫度還會升高（熱效應(yīng)）實驗總結(jié)：油的成分是脂肪，是不溶水，但是如果加了洗潔精、肥皂等表面活化劑就可以讓它們混合但是這樣水和油就不能再用了；超聲波也可以，它能將一般情況下不能混合的液體（如油和水）混合在一起，水包裹著小油滴，就變成了白色，叫做乳化，就是把這些不能相互溶解的液體變成像牛奶一樣的混合物，像我們吃的番茄醬、各種果醬、巧克力，還有平時涂的寶寶霜這些都會經(jīng)過超聲波乳化的。【講解】對應(yīng)PPT“頭也怕超聲波。不僅如此，超聲波對物體還有很強(qiáng)的“破碎”能力，就連石頭也不是它的對手，你們看圖片中這是什么？超聲波洗牙，可以把牙齒上的臟東西振走。還有更大的石頭，不知道同學(xué)們聽說話胃結(jié)石、膽結(jié)石、腎結(jié)石嗎？就是身體里的垃圾堆在一起變成了一個跟石頭一樣硬的大塊頭，怎么把它清理掉呢？以前都是靠手術(shù)切掉，非常傷身體，現(xiàn)在有了超聲波，就可以直接從身體外把石頭震碎【隨堂測試】超聲波碎石會不會把人震死【講解】超聲波碎石利用的共振原理，讓高頻振動的超聲波和石頭發(fā)聲共振，使石頭劇烈振動破碎，但是超聲波能和人的身體器官發(fā)生共振嗎？并不能，所以不會把人震死【銜接話術(shù)】看來生活里超聲波能量的用處可比次聲波大多了對不對，而且我們還可以用超聲波這高速振動的能量來變魔術(shù)，我們一起來看一下?！緦嶒灐繙?zhǔn)備材料一瓶可（可以增加一個雪碧或者其他碳酸飲料做對比、超聲波洗眼鏡機(jī)、水、一個盆子實驗過程1把超聲波洗眼鏡機(jī)放入盆子并通電并且倒入適量水（不加水也可以，效果不太好）2問學(xué)生如果把可樂放入超聲波洗眼鏡機(jī)會發(fā)生什么效果3、把可樂打開，讓學(xué)生把可樂放入超聲波洗眼鏡機(jī)4、讓學(xué)生打開超聲波洗眼鏡機(jī)的開關(guān)，觀察現(xiàn)象實驗總結(jié)：高能量的超聲波在水里的高頻振動，把可樂、啤酒里的先讓學(xué)生猜猜一下把可樂放入超聲波洗眼鏡的后果再讓學(xué)生動手完成實驗，最后由學(xué)生總結(jié)原因。氣體都震出來了所以就噴了出來就好像你用力搖一瓶可樂一樣，可樂也會噴出來一樣，超聲波振動一秒鐘振動幾萬次，可比人手搖的能量大多了，所以才可以讓更多的氣體噴出來?！镜?步】超聲波加濕器的工作原理【對應(yīng)PPT“吐云霧的超聲波”部分【時長】5in【銜接話術(shù)】其實啊，超聲波加濕器跟這個可樂很相似，也是靠超聲波這種高速振動的能量來工作的。我們一起看一個小視頻?！疽曨l】播放超聲波洗衣機(jī)視頻，并根據(jù)PT解釋，可以看出高壓水泡的破裂過程產(chǎn)生的動力，超聲波在水里形成大量人眼看不到的小水泡，這些小水泡膨脹變大，然后破裂的一瞬間，力量很大，就把衣服里的灰塵帶走了。重點部分老師提示并講解【原理】超聲波加濕器也是這樣的，超聲波的能量在水里產(chǎn)生一個個高壓水泡，然后小水泡膨脹破裂，就仿佛在水中進(jìn)行著無數(shù)個小型爆炸一樣水就被炸開了因為水很少以水直接被炸成水霧，噴到空氣里，就是空氣加濕器啦?！镜?步】動手制作超聲波加濕器【對應(yīng)PPT“開始手制作啦”部分①指導(dǎo)學(xué)生打開包裝盒，將零件分類擺放整齊在自己前方桌面上。（1）物品擺放不要太靠近自己的身體，否則容易掉在地上.（2）螺絲釘長短不一，要分開放置為避免散亂和掉落也可把螺【視頻輔導(dǎo)】此時可以播放/暫停組裝說明視頻作為指導(dǎo)。【時長】30-0min絲和墊片一直放在袋子內(nèi)。②講解各元器件的形狀和功能，主要的元器件如下：a.超聲波霧化片通電后發(fā)出高能超聲波超聲波把水打散成水霧（1）講解主要元器件（2）超聲波霧化片通電后會發(fā)熱屬于正?，F(xiàn)象提醒小朋友不要用手碰（3）吸水的棉棒在放入超聲波容器里時最好先蘸水打濕否則水不容易被吸上來。③講解連線方式，并指導(dǎo)學(xué)生完成連接。連線圖如下詳細(xì)安裝步驟參考火星人備課視頻。【第7步】課程總結(jié)【對應(yīng)PPT“今天學(xué)到了什么？”部分【時長】10in老師根據(jù)pt里的識圖譜回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)過的知識要點，然后帶領(lǐng)學(xué)生完成課后習(xí)題【第8步】課程結(jié)束【對應(yīng)PPT】謝謝頁面看看家里有沒有空氣加濕器，是靠超聲波嗎？快給爸爸媽媽的房間補(bǔ)補(bǔ)水吧。附一：課后習(xí)題及解析1.下列哪個頻率的聲音是次聲波？（）A.3000Z .128．12Z D．1億2.動物界中哪種動物使用次聲波交流的？（）A．蝙蝠 ．螞蟻．牛 D．大象3.軍隊過橋時，為什么不允許正步，而是會齊步過橋呢（）？A．因為軍隊人數(shù)多，會把橋壓斷。．軍人正步走時會與橋發(fā)生共振，會使橋震烈。．軍人正步走時會影響交通秩序。D．以上說法都對。4.請列舉三種超聲波的用處 、 、 。5.生活中很多物體都能發(fā)出次聲波，例如蝴蝶的翅膀等，但為什么沒有對人造成傷害？6.簡述超聲波加濕器的工作原理。7.除了超聲波加濕器，生活中還有那些種類的加濕器？它的原理是什么？答案和解析：1.C解析：A振動頻率高于2000HZ屬于超聲波B振動頻率在20到2000HZ中，屬于可聽聲波C正確 振動頻率低于20Z屬于次聲波D振動頻率高于2000HZ屬于超聲波2.D解析：A蝙蝠發(fā)出超聲波B螞蟻主要靠身體碰觸來交流也可以靠腹部的發(fā)聲板發(fā)出的摩擦聲來交流，但是頻率很高，屬于超聲波C牛發(fā)出的是可聽聲波D正確 大象的聲音包含次聲波3.B解析：在大橋上踢正步可能會引起大橋的共振導(dǎo)致大橋斷裂4.加熱、乳化作用（或混合油和水、震動碎石、聲波懸浮、空氣加濕5.因為蝴蝶發(fā)出的次聲波能量太弱了6.超聲波發(fā)射裝（超聲波霧化片會在在水里產(chǎn)生很多小水泡小水泡變大膨脹，然后一個個破裂，把水炸成小水滴，變成了水霧噴了出來7.開放性設(shè)置附二：離奇的死亡事件說到殺人武器，老師最近倒是聽說了一件一百多年前的離奇的死亡事件。就在160