声学2-声控灯讲义

小小发明家系列课讲义声学模块第二讲：声控灯一、课程目标知识学习目标：1.重点掌握声音的传播需要介（通过探究学习认识空气液体和固体的传声）2.重点了解声控灯的工作原（声音信号转化为电信号声音传播到声控灯的麦克风它的振膜接收到声音开始振动并把振动转化成电信号通过电路驱动小灯亮起来，与第一讲联系）3.一般了解声音在不同介质中的传播速度4.简单了解超音速的概念和应用探究学习目标：1.通过游戏互动探索让学生玩中学2.通过趣味故事激发学生对科学知识的兴趣3.通过实验演示和互动参与激发学生主动思考和探索，体验科学的乐趣火星盒子制作目标：1.观察和认识声控灯的组成部分和主要元件2.在教师指导下动手组装完成声控灯制作3.学会声控灯的使用方法和生活应用场景二、课堂组织形式1.设计互动参与游戏2.组织开放式问题讨论3.问答式课堂互动4.融入趣味故事讲解5.设计互动探究实验6.火星盒子制作演示和指导7.课后习题巩固三、课堂准备名称内容来源备注1PPT课件课程全流程演示文稿火星人课件2组装制作说明视频组装制作声控灯的说明视频火星人备课视频组装流程视频说明4互动实验教具“模拟空气传声：塑料半圆盘、玻璃球“水中传声：防水自封袋、手机“固体传声：桌子、门窗、金属框架等身边易获得的设备均可“土电话；纸杯2个、长细线1根需教师自己准备（详细方法参考火星人备课视频）声控喷泉火星人教（使用方法参考火星人备课视频）（可选，如无此设备，可以跳过此演示）5学生组装器材及工具火星盒子——声控灯（每人一套、螺丝刀（每人一套）火星盒子需按学生数量在商城订购；螺丝刀需根据学生数量由教师提前准备。注意事项：火星盒子和螺丝刀提前收好，需要在理论讲解之后，如果在课前即摆在学生面前，会极大分散学生的注意力，不利于理论知识讲解和课堂互动。6课后习题考核本科学习知识点，客观题+主观题本讲义附件部分四、详细上课流程本节课括课热和7步具体：（首先为堂预通过火故事课堂的事背。（通过提及知谱讲解式回节内容。（）第-4步为论讲解时长需在0分钟内，过传声戏互穿插趣故事知识，过实示和互动成重识（声的传要介质的传。（）第5步为动手操组装金属探器，师指导维护、保证全，控制在-0分。（）第6步为总结，长为0钟。（）第7步为作业布，把内容延到生。（总时长为120分钟，预留5-10分钟休息时间）上课步骤主要内容注意事项【课堂引入】火星故事【对应PPT】火星来信【时长】2min【讲解】小火星人又来信啦，它们对上次你们教的门铃特别满意，小火星人非常感谢大家。但是小火星人最近遇到了新的问题，就是火星上的科学博士眼睛不是很好，结果楼道的灯开关还坏了，前几天科学博士没看到台阶就摔倒了，现在还在卧床修养呢。小火星人问大家有没有什么好的办法，能让灯换一种操控方式吗？比如人的不要在课程开始时发给学生盒子器材，会分散学生注意力。脚步声或者说话声？【知识回顾】回顾上节内容【对应PPT】复习内容【时长】3min【衔接话术为了更好的帮助小火星人我们必须进一步认识声音，同学们还记得上节课我们学习了什么吗？【讲解】复习巩固上节课的内容【第1步】声音是怎样传播的【对应PPT“声音怎么传到我们的耳朵的？”部分【时长】25in【衔接话术】我们上节课知道了声音怎么发出来的，那么它又是怎么传导人的耳朵里呢？【实验/游戏】组织传声游戏游戏过程：老师带领小朋友做游戏，让小朋友站成一排，每两个人之间需要有一些距离老师说一句话比“我是小小发明家这个时候传给第二个孩子。注意音量不要太大，只需要你和传话的人能听见的音量就可以了。站位时需要小朋友相互之间隔一些距离，要挪动身体走着或者跑着来传递消息最后一个小朋友公布答案。（1）游戏中注意控制孩子位置和音量1第一种交通工具——气体【衔接话术】做完了小游戏，那么老师要提问一个问题，声音是怎么跑到你的耳朵里去的呢？声音传播需要交通工具吗？（学生自由回答）我们通过视频了解一下【视频】播放空气传声视频。【衔接话术】看完这个视频可能有人不太明白，那现在我们把空气分子放大1千万倍，变成像我手中的琉璃球这么大，一个小球就是一个空气分子，现在我们来模拟一下空气分子怎么传递的声音。【模拟/游戏】自备材料材料：一个塑料硬板（半圆，且有若干个条形分区，每个分区内可容纳一个玻璃球前后运动、若干玻璃球模拟过程：1、把玻璃球摆好在塑料盘相应位置2弹动第一个小球其他小球被依次推动向前运动，最终到达各个目的地——小朋友的手中模拟总结：通过实验我们可以看出，空气就是通过这样的前后碰撞把声音推到耳朵里的。可选：1、也可以通过第一个传声游戏进行比喻每个小朋友都是一个空气分子小朋友一个一个传递声音的过程就是空气传递声音的过程这里的实验就可以不做了2、详细模拟材料形状及实验流程参考备课视频【讲解】通过空气我们听到了自然界各种各样的声音，比如我们之间的对话，比如小狗的叫声、小鸟的歌声等等。展示PPT气体传声图片讲解2第二种交通工具——液体【衔接话术】除了在空气里，声音在别的地方可以传播吗？小朋友们游过泳吗？游泳的时候能听到岸上的声音，或者小鱼唱歌的声音吗？（学生自由回答）我们一起看一个小视频【视频】播放花样游泳视频【衔接话术】花样游泳员在水里跳舞步伐这么一致，究竟是因为能够听到音乐呢？还是因为她们提前练习好了节奏呢？那我们来做一个实验，看看在水里究竟能不能听见声音。【实验/游戏】材料自备防水自封袋或者塑料袋手机盆，水实验过程：手机打开音乐播放器播放音乐，空气中可以听见。将手机放入自封袋放入水中，听音各环节的互动问答时学生要都能够参与进来乐声是否能听见。实验总结：学生总结出水中也可以传递声音【提问】那么大家现在认为，液体是否可以传声呢？学生总结并回答。3第三种交通工具——固体【衔接话术】现在我们知道气体和液体都可以传播声音，那么固体呢？让我们来做几个实验看一看，固体能不能够传播声音。【实验/游戏】实验过程将耳朵紧贴桌面,一手捂住另一只耳朵,用手轻敲桌子或用手摩擦桌子,可以清晰地听到敲桌声或摩擦声实验总结：学生总结出桌子传递了声音【提问】固体可以传递声音吗？如果学生不知道气体液体固体，可以简单介绍一下此部分内容在热学会有详细讲解。【随堂小测试】根据PPT图片提问是哪种声方式，由学生做答。【总结】空气、水、桌子这些东西就像声音传播的交通工具一样，把声音传递到我们的耳朵，这些工具有一个统称，叫介质。4没有交通工具【衔接话术】那么如果什么介质都没有呢？——真空【视频】播放太空大战视频并提出这样的对战画面可能发生吗？我们通过视频了解一下。【提问】所以说呢，真空是不能传声的。那么宇航员在太空中怎么交流呢？是靠什么呢？【讲解】真空不能传声，宇航员通过无线电话交流。【第2步】声速【对应PPT“声音的有多快？”部分【时长】10in【引入】对应PPT“比比谁更快”一页。认识了声音怎么跑，接下来我们要看看声音跑的有多快我先问问大家你们平时最快跑100米需要多长时间？世界短跑冠军只需要不到10秒钟平均一秒钟能跑10米。在动物界里面，小猎豹的速度很快了，一小时125千米，相当于一秒钟跑34米还有比小猎豹速度更快的吗？阿拉伯国鸟游隼[yóusǔn]360公里/小时相当于一秒钟飞100米是不是已经相当快了！那么声音和游隼比，谁更快呢？【讲解】对应PPT和声音赛跑”一页。声音在空气里一秒钟可以跑340米，可比游隼多了。假如你的操场一圈是200米的话，如果我们和声音一起起跑，那么我们刚一抬腿，声音都跑完一圈了；如果操场是水下的，那么你抬脚的瞬间声音已经跑了7圈了；如果此段讲解中可以适当提问学生比如讲解空气在水中和铁中速度时，可以提问学生“同学们都知道空气在水中也可以传播那么如果这你和声音在铁轨操场上赛跑，那声音跑的就更快了，裁判刚喊完开始声音就已经跑了26圈啦依次放映出声音在空气水铁中的速度。是一个水下操场呢？声音一秒钟可以跑几圈呢？”【提问】对应PPT结页提问学生从以上对比中得到什么结论？【讲解看来声音在不同的介质中速度也不一样在固（铁）中最快，在液体（水）中一般快，在气体（空气）里最慢了提问问题时如果学生年龄偏小可进一步提示声音在不同的介质里速度一样吗？有什么不同？【随堂小测试】关于固体传声，其实早在宋代也出现了“窃听器”这种东西。古代战争时期，会有一些军队在夜晚搞突袭，所以为了防止有别的突袭的军队，士兵夜里睡觉前，都会将装箭用的箭壶掏空，枕在头下，据说这样可以提前听到敌军的马蹄声，这个故事叫做枕戈待旦，大家觉得是真的吗？（学生自由发言）【讲解】是真的。剑壶是固体，传播声音的速度比空气快，所以一旦远处有骑兵活动，从地面传来的马蹄声就可以提前传入剑壶，警醒的士兵便及时做好应对准备。【第3步】超音速【对应PPT“比声还快的超音速你了解吗？”部分【陈述】现在我们知道声音有多快了那么大家认为是声音快呢，还是飞机快呢？此部分内容包含视频可做简化处理学生认识超音速知道音爆云现象即可【讲解】现在像我们一般坐的客机一个小时差不多飞900公里平【时长】5in均一秒就是250米没有声音快但是也有一些飞机比如X-43A极速飞机，平均每小时可以飞行1120公，是声音的8.4倍，比子弹的速度还要快。这种超过声音速度的飞机就叫超音速飞机。【视频】播放并讲解音爆云现象。因为飞机速度越来越快，飞机前面的空气来不及躲开，就被挤压到了一起，在飞机周围形成了一个小裙子，然后当飞机再加速超过声音的速度时，小裙子就“砰”的一声炸开了，这就是音爆云。【第4步】声控灯的原理【对应PPT“灯为么能听到声音？”部分【时长】10min【陈述】我们都知道，声控灯就是用声音控制的灯，听到你说话它就会自动开。其实不光是灯，老师这里有一个喷泉，也可以被声音操控，同学们想体验一下吗？【实验】演示声控喷泉实验仅做参考如果没有实验设备可跳过声控喷泉实验详情参考课堂实录视频【提问】对应PPT“克风”一页。其实声控现象在我们生活里也很普遍，比如在我们家里的楼道里就有这样的灯，喊一声，灯就亮了，不一会它自己又灭了。这是为什么呢？在声控灯里有这样一个东西，叫做麦克风，也叫传声器。麦克风，能接收到你的声音，并且把声音变成电，是将声音信号转换为电信号的元器件是不是觉得很耳熟对麦克风和扬声器很像，里边都有振膜，扬声器是通了电，振膜开始振动发声；而麦克风则是你对着它喊的时候它的振膜就会振动，然后变成电。扬声器和麦克风的功能刚好相反。我们通过一个小短片认识一下。【视频】播放麦克风原理视频可以不放根据课堂时间和班级情况而定【第5步】动手制作声控灯【对应PPT“开始手制作啦”部分【视频辅导】此时可以播放/暂停7分钟的组装说明视频作为指导。【时长】40-0min①指导学生打开包装盒，将零件分类摆放整齐在自己前方桌面上。（1）物品摆放不要太靠近自己的身体，否则容易掉在地上.（2）螺丝钉长短不一，要分开放置为避免散乱和掉落也可把螺丝和垫片一直放在袋子内。②讲解各元器件的形状和功能，主要的元器件如下：讲解主要元器件时讲解声控灯的工作过程:（1声音通过空气传播到声控灯，（2）麦克风的振膜接收到声音开始振动，并把振动转化成电信号，（3）通过电路驱动小灯亮起来，（4）并通过延时模块让小灯持续a.声音传感器模块上的麦克风接收声音把声音信号转化成电信号亮一会。b.LED灯模块：接收到电信号后亮起来。c.延时模块：让灯持续亮一会③讲解连线方式，并指导学生完成连接。连线图如下注意讲请电路连接的逻辑关系（1底座为电源模块+开关依次连接声音传感器、延时模块、LED灯模块。（2）详细安装步骤参考火星人备课视频。【第6步】课程总结【对应PPT“今天学到了什么？”部分【时长】10in老师根据pt里的识图谱回顾本节课学习过的知识要点，然后带领学生完成课后习题【第7步】课程结束【对应PPT】谢谢页面回家以后问问妈妈夜晚是不是需要一盏声音做开关的灯，并且展示自己的小作品给爸爸妈妈观察自己家里还有没有其他的声控设备，也可以问问爸爸妈妈哦。附：课后习题及解析1.把正在响铃的闹钟放到玻璃罩中，逐渐抽出其中的空气，声音逐渐减小直到消失；再让空气逐渐进入玻璃罩，声音从无到有，从小到大，这说明（ ）A．空气不能传声 ．固体不能传声．液体不能传声 D．真空不能传声2.声音可以在 、 、 中传播。3．请按照声音在