《第3節(jié)聲的利用》課時(shí)教案學(xué)科：初中物理年級(jí)冊(cè)別：八年級(jí)上冊(cè)共1課時(shí)教材：人教版《義務(wù)教育教科書(shū)·物理》八年級(jí)上冊(cè)授課類(lèi)型：新授課第1課時(shí)教材分析教材分析

本節(jié)課是八年級(jí)上冊(cè)第三章《聲現(xiàn)象》的第三節(jié)內(nèi)容，屬于“聲的利用”這一核心知識(shí)模塊。教材通過(guò)生活中常見(jiàn)的聲現(xiàn)象實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)聲音在信息傳遞、能量傳遞等方面的廣泛應(yīng)用，體現(xiàn)了物理學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。內(nèi)容涵蓋超聲波與次聲波的應(yīng)用、回聲定位、聲吶技術(shù)、B超檢查、超聲清洗等典型實(shí)例，旨在培養(yǎng)學(xué)生從物理視角觀察和解釋自然現(xiàn)象的能力。該節(jié)內(nèi)容不僅鞏固了前兩節(jié)關(guān)于聲音產(chǎn)生與傳播的知識(shí)，也為后續(xù)學(xué)習(xí)聲與能的關(guān)系打下基礎(chǔ)，在整個(gè)章節(jié)中起著承上啟下的作用。

學(xué)情分析

八年級(jí)學(xué)生已掌握聲音的產(chǎn)生、傳播條件及聲音三要素的基本概念，具備一定的實(shí)驗(yàn)觀察能力和邏輯思維能力。他們對(duì)生活中的聲音現(xiàn)象如回聲、超聲波洗牙、B超檢查等已有初步感知，但缺乏系統(tǒng)性認(rèn)知。部分學(xué)生對(duì)“聲波是否具有能量”“為何超聲波能穿透人體”等深層原理理解困難，存在概念混淆。此外，學(xué)生習(xí)慣于被動(dòng)接受知識(shí)，主動(dòng)探究意識(shí)較弱。教學(xué)中應(yīng)以真實(shí)情境為載體，設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈驅(qū)動(dòng)思維，借助多媒體演示與小組合作實(shí)驗(yàn)，激發(fā)興趣，突破難點(diǎn)，提升科學(xué)思維與實(shí)踐能力。課時(shí)教學(xué)目標(biāo)物理觀念

1.能說(shuō)出聲音可以傳遞信息和能量的基本事實(shí)，并列舉常見(jiàn)應(yīng)用實(shí)例

2.理解超聲波與次聲波在不同領(lǐng)域的特殊用途及其背后的物理原理

科學(xué)思維

1.能通過(guò)對(duì)比分析，歸納出聲波傳遞信息與能量的區(qū)別特征

2.能基于生活經(jīng)驗(yàn)提出合理假設(shè)，并運(yùn)用類(lèi)比推理解釋聲波的實(shí)際應(yīng)用

科學(xué)探究

1.能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證聲音具有能量的特性

2.能在小組協(xié)作中完成“模擬回聲定位”的探究任務(wù)，發(fā)展合作與表達(dá)能力

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

1.認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的重要推動(dòng)作用

2.培養(yǎng)關(guān)注科技前沿、理性看待聲波應(yīng)用（如超聲波安全使用）的責(zé)任意識(shí)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)

1.聲音能夠傳遞信息和能量的事實(shí)判斷與實(shí)例辨析

2.超聲波在醫(yī)療、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域的主要應(yīng)用原理

難點(diǎn)

1.區(qū)分聲波傳遞信息與傳遞能量的本質(zhì)差異

2.理解回聲定位的數(shù)學(xué)模型（時(shí)間差→距離計(jì)算）及其在實(shí)際中的應(yīng)用邏輯教學(xué)方法與準(zhǔn)備教學(xué)方法

議題式教學(xué)法、情境探究法、合作探究法、講授法

教具準(zhǔn)備

多媒體課件、超聲波清洗機(jī)實(shí)物展示圖、B超成像視頻片段、聲吶探測(cè)動(dòng)畫(huà)、回聲定位實(shí)驗(yàn)裝置、分組實(shí)驗(yàn)材料包（小鈴鐺、細(xì)繩、卷尺）教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)情境導(dǎo)入：神秘信號(hào)破案記【5分鐘】一、創(chuàng)設(shè)情境，引出課題（一）、播放一段模糊的水下探測(cè)音頻（含規(guī)律性“滴答”聲）

1.教師播放音頻后提問(wèn)：“同學(xué)們聽(tīng)到了什么？這可能是哪種動(dòng)物發(fā)出的聲音？還是某種機(jī)器發(fā)出的信號(hào)？”

2.引導(dǎo)學(xué)生思考：如果這個(gè)聲音來(lái)自深海，我們?nèi)绾闻袛嗨膩?lái)源位置？?jī)H靠聽(tīng)覺(jué)能確定嗎？

3.展示一張潛艇在黑暗海域航行的圖片，背景標(biāo)注“未知信號(hào)源，正在逼近”。

4.提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：“假如你是海軍偵察員，面對(duì)這種‘神秘信號(hào)’，你會(huì)用什么方法來(lái)探明敵方潛艇的位置？”

5.預(yù)設(shè)學(xué)生回答可能包括“雷達(dá)”“燈光”“無(wú)線電”，教師適時(shí)點(diǎn)撥：“這些都不是靠聲波工作的哦?！?/p>

6.引出主題：“今天我們要揭開(kāi)一個(gè)秘密武器——聲吶系統(tǒng)的奧秘！它正是依靠聲音來(lái)探測(cè)水下目標(biāo)的高科技裝置！”

7.板書(shū)課題：第3節(jié)聲的利用

（二）、任務(wù)發(fā)布：組建“聲波偵探隊(duì)”

1.教師宣布：“現(xiàn)在全班同學(xué)將組成‘聲波偵探隊(duì)’，每人領(lǐng)取一張‘任務(wù)卡’，任務(wù)是破解三個(gè)聲波謎題：①聲音怎么傳信息？②聲音怎么傳能量？③聲吶如何定位？”

2.分發(fā)任務(wù)卡，每張卡片附有關(guān)鍵詞提示：

-任務(wù)一：尋找生活中‘聲音傳信息’的例子（如電話、廣播、蝙蝠叫聲）

-任務(wù)二：觀察實(shí)驗(yàn)視頻，發(fā)現(xiàn)‘聲音傳能量’的現(xiàn)象（如玻璃震碎）

-任務(wù)三：動(dòng)手模擬‘回聲定位’，測(cè)量障礙物距離

3.明確小組分工：每4人為一組，設(shè)組長(zhǎng)、記錄員、發(fā)言人、操作員各一名，確保人人參與。

1.學(xué)生聆聽(tīng)音頻，討論并猜測(cè)信號(hào)來(lái)源

2.觀看潛艇圖像，結(jié)合已有知識(shí)提出應(yīng)對(duì)策略

3.全體關(guān)注教師提問(wèn)，進(jìn)入角色扮演狀態(tài)

4.接收任務(wù)卡，明確個(gè)人職責(zé)，準(zhǔn)備進(jìn)入探究階段

探究學(xué)習(xí)：聲波雙面?zhèn)b揭秘【20分鐘】一、探究活動(dòng)一：聲音如何傳遞信息？（一）、案例分析：蝙蝠的夜行導(dǎo)航

1.教師出示課本P49圖3.3-1：蝙蝠夜間飛行的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，配合語(yǔ)音解說(shuō)：“蝙蝠在漆黑夜晚飛行時(shí)，眼睛幾乎看不見(jiàn)，卻能精準(zhǔn)避開(kāi)障礙物，它是怎么做到的？”

2.播放短視頻：蝙蝠發(fā)出高頻聲波，遇到物體反射回來(lái)，大腦根據(jù)時(shí)間差判斷距離與方向。

3.提問(wèn)引導(dǎo)：“蝙蝠發(fā)出的是什么頻率的聲音？為什么人聽(tīng)不見(jiàn)？”

4.結(jié)合教材原文講解：“蝙蝠發(fā)出的是超聲波，頻率高于20000Hz，超出人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)范圍?！?/p>

5.引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：聲音可以傳遞信息——通過(guò)聲波的返回時(shí)間判斷前方是否有障礙物。

6.補(bǔ)充拓展：人類(lèi)模仿蝙蝠發(fā)明了“聲吶”技術(shù)，用于探測(cè)魚(yú)群、海底地形。

7.組織小組討論：“你還知道哪些靠聲音傳遞信息的例子？”

8.教師巡視指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生舉例：如醫(yī)生用聽(tīng)診器聽(tīng)心跳、雷雨天先見(jiàn)閃電后聞雷聲、倒車(chē)?yán)走_(dá)報(bào)警等。

9.小組代表匯報(bào)交流，教師板書(shū)關(guān)鍵詞：信息傳遞→聲波反射→時(shí)間差判斷

（二）、實(shí)驗(yàn)探究：聲音的能量表現(xiàn)

1.教師演示實(shí)驗(yàn)：將一個(gè)裝滿水的透明玻璃杯置于音箱前，打開(kāi)低頻音樂(lè)，觀察水面波動(dòng)；再調(diào)高音量，突然玻璃杯震動(dòng)并發(fā)出清脆響聲。

2.提問(wèn)：“是什么讓玻璃杯振動(dòng)？是空氣還是聲波？”

3.引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：聲波攜帶能量，可使物體發(fā)生振動(dòng)。

4.出示教材P49“聲波震碎玻璃”的插圖，說(shuō)明其原理是共振效應(yīng)。

5.播放B超檢查視頻片段，強(qiáng)調(diào)：“B超也是利用超聲波，但它不是破壞性的，而是安全地‘掃描’人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。”

6.教師補(bǔ)充：“醫(yī)院常用超聲波進(jìn)行體檢，因?yàn)樗鼘?duì)人體無(wú)害且分辨率高?！?/p>

7.小組任務(wù)：分析超聲波在醫(yī)學(xué)上的優(yōu)勢(shì)與安全性依據(jù)。

8.教師提供資料卡片：超聲波頻率高、方向性強(qiáng)、穿透力好，且不會(huì)引起電離輻射。

9.各組派代表發(fā)言，形成共識(shí)：

-優(yōu)點(diǎn)：非侵入性、實(shí)時(shí)成像、無(wú)輻射

-應(yīng)用：胎兒發(fā)育監(jiān)測(cè)、肝臟檢查、心臟彩超

1.觀察蝙蝠飛行視頻，思考其導(dǎo)航機(jī)制

2.小組討論并列舉“聲音傳遞信息”的生活實(shí)例

3.參與實(shí)驗(yàn)觀察，描述玻璃杯振動(dòng)現(xiàn)象

4.結(jié)合資料卡分析B超的安全性與優(yōu)勢(shì)

探究學(xué)習(xí)：聲吶定位大挑戰(zhàn)【10分鐘】一、模擬回聲定位實(shí)驗(yàn)（一）、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作指導(dǎo)

1.教師發(fā)放實(shí)驗(yàn)材料包：小鈴鐺、細(xì)繩、卷尺、秒表、記錄表。

2.明確實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）一人手持鈴鐺站在距墻3米處，另一人負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)；

（2）敲擊鈴鐺一次，立即啟動(dòng)秒表，聽(tīng)到回聲后停止計(jì)時(shí)；

（3）重復(fù)三次，取平均值；

（4）根據(jù)公式“距離=聲速×?xí)r間÷2”計(jì)算墻面距離。

3.強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)：

-發(fā)出聲音要清晰短促

-計(jì)時(shí)必須精確到0.1秒

-回聲判斷標(biāo)準(zhǔn)：聽(tīng)到明顯延遲的回音

4.教師示范一次，確保學(xué)生理解流程。

5.分組實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，教師巡回指導(dǎo)，糾正誤差，提醒注意安全。

6.實(shí)驗(yàn)完成后，各組填寫(xiě)數(shù)據(jù)表格，計(jì)算理論值與實(shí)測(cè)值差異。

7.提問(wèn)：“為什么除以2？如果沒(méi)除會(huì)怎樣？”

8.引導(dǎo)學(xué)生理解：聲音往返一次，所以時(shí)間是來(lái)回總時(shí)間。

9.教師總結(jié)：“這就是聲吶的工作原理——發(fā)送聲波，接收回波，通過(guò)時(shí)間差計(jì)算距離?！?/p>

10.對(duì)比真實(shí)聲吶系統(tǒng)：發(fā)射超聲波脈沖，接收反射信號(hào)，計(jì)算機(jī)處理生成圖像。

（二）、拓展思考：聲波的局限性

1.提問(wèn)：“如果在真空中，聲吶還能工作嗎？為什么？”

2.引導(dǎo)學(xué)生回顧聲音傳播需介質(zhì)的知識(shí)點(diǎn)。

3.拓展延伸：“次聲波可用于監(jiān)測(cè)地震、核爆炸，因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)長(zhǎng)，傳播遠(yuǎn)?！?/p>

4.展示一段次聲波監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)曲線圖，解釋其異常波動(dòng)代表大地震前兆。

5.總結(jié)：不同頻率的聲波各有用途，人類(lèi)正不斷挖掘其潛力。

1.小組分工合作，完成回聲定位實(shí)驗(yàn)

2.測(cè)量并記錄時(shí)間數(shù)據(jù)，計(jì)算距離

3.分析誤差來(lái)源（如反應(yīng)延遲、環(huán)境噪音）

4.匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較理論與實(shí)測(cè)差距

課堂小結(jié)：構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)【5分鐘】一、知識(shí)整合與思維可視化（一）、繪制“聲的利用”思維導(dǎo)圖

1.教師在黑板左側(cè)畫(huà)出中心節(jié)點(diǎn)：“聲的利用”，分支為兩大類(lèi)：

-傳遞信息：回聲定位、B超、聲吶、電話

-傳遞能量：超聲清洗、破碎結(jié)石、玻璃震碎

2.各小組派代表上臺(tái)補(bǔ)充，完善導(dǎo)圖。

3.教師強(qiáng)調(diào)區(qū)分關(guān)鍵點(diǎn)：

-信息傳遞：依賴(lài)反射信號(hào)的時(shí)間差或編碼

-能量傳遞：依賴(lài)聲波強(qiáng)度與共振效應(yīng)

4.使用彩色粉筆標(biāo)出“超聲波”“次聲波”兩個(gè)子類(lèi)別。

5.最后添加“科學(xué)態(tài)度”板塊：科技造福人類(lèi)，但也需規(guī)范使用。

（二）、回顧任務(wù)，反饋評(píng)價(jià)

1.教師提問(wèn)：“今天我們破解了哪幾個(gè)謎題？”

2.學(xué)生齊答：①聲音傳信息→蝙蝠導(dǎo)航；②聲音傳能量→超聲清洗；③聲吶定位→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.教師肯定學(xué)生表現(xiàn)，頒發(fā)“最佳偵探獎(jiǎng)”電子徽章。

1.小組代表上臺(tái)補(bǔ)充思維導(dǎo)圖

2.全體回顧本節(jié)課核心知識(shí)點(diǎn)

3.反思自身參與度與合作表現(xiàn)

評(píng)價(jià)任務(wù)聲音識(shí)別：☆☆☆

實(shí)驗(yàn)操作：☆☆☆

小組合作：☆☆☆設(shè)計(jì)意圖通過(guò)“聲波偵探隊(duì)”主線貫穿全課，將抽象的物理概念融入真實(shí)情境，增強(qiáng)代入感與趣味性。利用多模態(tài)資源（音頻、視頻、實(shí)物實(shí)驗(yàn)）激活多種感官通道，促進(jìn)深度理解。設(shè)置階梯式任務(wù)，實(shí)現(xiàn)“感知—探究—建構(gòu)—應(yīng)用”閉環(huán)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與實(shí)踐能力，落實(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)。作業(yè)設(shè)計(jì)一、基礎(chǔ)鞏固題

1.判斷下列說(shuō)法是否正確，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。

（1）蝙蝠利用超聲波探測(cè)障礙物，這是利用聲音傳遞信息。（）

（2）醫(yī)生用B超檢查身體，是因?yàn)槌暡ň哂泻軓?qiáng)的穿透能力。（）

（3）聲音只能在空氣中傳播，不能在水中傳播。（）

（4）超聲波清洗機(jī)是利用聲音傳遞能量的原理工作的。（）

（5）次聲波頻率低于20Hz，人耳聽(tīng)不見(jiàn)，但能傳播很遠(yuǎn)。（）

2.填空題：

（1）聲吶系統(tǒng)是利用__________來(lái)探測(cè)水下目標(biāo)的裝置。

（2）B超檢查利用的是__________波，其特點(diǎn)是__________、__________。

（3）當(dāng)一個(gè)人對(duì)著山崖喊話，2秒后聽(tīng)到回聲，則他距離山崖約__________米（聲速按340m/s計(jì)算）。

3.選擇題：

（1）下列不屬于聲音傳遞信息的是（）

A.電話通話

B.超聲波清洗眼鏡

C.倒車(chē)?yán)走_(dá)報(bào)警

D.醫(yī)生聽(tīng)診器聽(tīng)心音

（2）關(guān)于超聲波的說(shuō)法，正確的是（）

A.超聲波是人耳能聽(tīng)見(jiàn)的聲音

B.超聲波頻率低于20Hz

C.超聲波可以用于焊接金屬

D.超聲波在真空中傳播最快

二、拓展提升題

4.科學(xué)閱讀與思考：

閱讀以下材料，回答問(wèn)題：

“近年來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些鯨類(lèi)能發(fā)出極低頻的次聲波，傳播距離可達(dá)數(shù)千公里。這些聲音被用于種群間的遠(yuǎn)距離通信，甚至在海底山脈之間也能傳播。然而，人類(lèi)船只產(chǎn)生的噪音污染正在干擾它們的交流系統(tǒng)?！?/p>

（1）文中提到的“次聲波”有什么特點(diǎn)？

（2）為什么說(shuō)人類(lèi)噪音會(huì)對(duì)鯨類(lèi)造成影響？

（3）請(qǐng)你提出兩條減少海洋噪音污染的建議。

5.實(shí)踐探究：設(shè)計(jì)一款“校園聲控節(jié)能燈”

要求：利用聲音傳感器檢測(cè)教室內(nèi)的講話聲，當(dāng)有人說(shuō)話超過(guò)一定分貝時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟燈光；無(wú)人講話一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉。

請(qǐng)寫(xiě)出你的設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)要說(shuō)明，包括：感應(yīng)方式、控制邏輯、節(jié)能意義。

【答案解析】

一、基礎(chǔ)鞏固題

1.（1）√（2）√（3）×（4）√（5）√

2.（1）超聲波（2）超聲；方向性好；穿透力強(qiáng)（3）340

3.（1）B（2）C

二、拓展提升題

4.（1）頻率極低（低于20Hz），傳播距離遠(yuǎn)，可在水下長(zhǎng)距離傳播

（2）因鯨類(lèi)依賴(lài)次聲波交流，人類(lèi)噪音掩蓋了它們的聲音信號(hào)，導(dǎo)致溝通失敗

（3）建議：①限制船舶航行速度；②采用低噪聲推進(jìn)系統(tǒng)；③設(shè)立海洋靜音區(qū)

5.示例：

感應(yīng)方式：使用麥克風(fēng)采集聲音信號(hào)

控制邏輯：設(shè)定閾值分貝（如50dB），持續(xù)超過(guò)3秒則亮燈；無(wú)聲音30秒后熄滅

節(jié)能意義：避免白天或無(wú)人時(shí)燈常亮，節(jié)約電能，踐行綠色校園理念板書(shū)設(shè)計(jì)第3節(jié)聲的利用

一、聲音傳遞信息

→蝙蝠導(dǎo)航←回聲定位

→B超檢查←超聲波成像

→聲吶探測(cè)←水下定位

二、聲音傳遞能量

→超聲清洗←高頻振動(dòng)

→破碎結(jié)石←共振效應(yīng)

→震碎玻璃←能量集中

三、關(guān)鍵公式

距離=聲速×?xí)r間÷2

（時(shí)間指來(lái)回總時(shí)間）