第3节 声的利用（导学案）初中物理人教版（2024）八年级上册 第二章 声现象（原卷版）

第3节声的利用（导学案）【学习目标】1.理解声音的产生、传播及接收的基本原理，能够描述声音在不同介质中的传播特性。（物理观念）2.通过实例分析，掌握声音在医疗、通信、工业等领域的应用原理，培养运用科学知识解决实际问题的能力。（科学思维）3.通过小组合作，设计并实施声音传播实验，观察并记录实验现象，分析实验结果，提高科学探究的能力。（科学探究）4.关注声音利用技术的发展趋势，认识声音技术在促进社会进步、改善人类生活方面的重要作用，培养科学态度和责任感。（科学态度与责任）【学习重点】声音的传播原理及其在日常生活中的应用。【学习难点】如何通过实验探究声音的传播特性，以及如何利用声音解决实际问题。【自主预习】阅读教材《声的利用》，完成以下问题：1.声与信息（1）声音可传递，如雷声预示降雨、听诊判断病情、听声辨人等。（2）声传递信息的应用①次声波：自然灾害（地震、火山喷发等）和机器运转会产生次声波，可用于灾害预警和机器故障判断。②超声波：、、等。2.声与能量（1）声可以传递，如扬声器使烛焰“舞动”。（2）声传递能量的应用：①超声波的应用：医学上；工业上；军事上有超声武器；生活中有、等。②次声波的应用：传播远、穿透强，军事上有，但因对人体有害使用受限。【探究新知】探究一、声与信息1.声波可以传递信息（1）人类利用声音进行表达，传递信息，如老师上课，汽车大喇叭等。（2）自然界的声音也可以传递信息。如听到滚滚雷声，就知道即将大雨来临。（3）除了人类，动物也能够根据声音来定位食物，发现敌害，传递信息。例如：鸟儿的叫声不仅可以建立社交联系，还能用于示警。2.次声波能传递信息大自然的许多活动，如地震、火山爆发、台风、海啸等，都伴有次声波产生。（1）地震预测：地震会产生次声波，通过测量次声波到达地震台的时间差，可算出震中位置（2）台风探测：气象站通过接收台风产生的次声波，确定台风的位置，强度，并预测台风的走向（3）动物交流：象群、海豚常发出次声波呼朋唤友，交流信息。3.超声波能传递信息（1）蝙蝠捕食蝙蝠每秒用喉部发射10~20次超声波并用耳朵接受反射波，借助回声，它可以探测到很小的昆虫，甚至能辨别出直径0.1mm的金属丝的障碍物。这种根据回声探测目标的方法叫做回声定位，雷达就是靠模仿蝙蝠制造出来的。（2）倒车雷达 倒车雷达在倒车时，利用超声波原理，由装置在车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后反射此声波，计算出车体与障碍物间的实际距离，然后提示给司机，使停车或倒车更容易、更安全。（3）声呐人们利用声呐可以来测量海底的深度、探测鱼群、潜艇位置、绘制水下数千米地形图等。（4）超声导盲仪超声导盲仪通过发射超声波，接收障碍物反射的回波，经过处理后，将障碍物的距离信息转化为声音信息，以可听声的形式反馈给使用者，达到“以听代视”的效果。（5）“B超”原理 B超诊断仪向人体发射超声波，超声波经过不同的器官与组织时发生反射，产生强弱不同的回声，计算机接受到探测器的回声信号后，将其处理成图形，帮助医生诊断病情。（6）超声波工业探伤 如果产品内部有缺损或者裂纹,超声波就会在该处发生反射,仪器接收到反射信号后,可以根据反射时间和波强度评估缺损或裂纹的大小、深度。【典例1】如图所示，轿车尾部安装有安全倒车雷达，倒车时尾部在非安全距离内遇到人或障碍物，雷达就会报警。倒车雷达利用了声可以传递（选填“信息”或“能量”），它是通过测量车尾的探头发送的（选填“超声”或“次声”）波遇到障碍物后反射回的时间，计算出车体与障碍物间的实际距离。若探头发出的声波经0.02s接收到回声，则此时轿车尾部与障碍物间的距离为m（声音的速度取340m/s）。探究二、声与能量【知识引入】把一块石头扔进水里，可以看到一圈一圈的水波向四周散去，水面上的树叶也随之起伏，我们就说扔石头的能量通过水波传给了树叶。声波也是一种波动，那么，声波能传递能量吗？1.实验探究：声波可以传递能量将扬声器对准烛焰，播放音乐。你看到了什么现象？这说明了什么问题？【现象及分析】会看到烛焰跳动，说明声波能传递能量。2.声波传递能量的应用（1）超声波治疗结石 超声波方向性好，发声器从多个方向向结石的位置发射超声波，达到碎石效果。优点：并且超声波不会对周围的柔软组织造成损伤，避免对身体造成伤害，大大减轻了病人的痛苦。（2）超声波清洗 超声波进人液体中后，会引起液体的剧烈振动，这种振动会不断地冲击镜片的污垢,将污垢清洗下来。优点：不会损坏被清洗的物体，适用于复杂、高精度、高表面质量要求的物体。（3）超声波雾化 利用超声波将液态水打散而产生自然飘逸的水雾,与加热雾化方式比较,耗能减少了90%。加湿器、盆景造雾机、雾化治疗仪等都是超声波雾化的应用。（4）次声波武器由于次声波传播的路程远、穿透能力强、且较低频率的次声波达到一定强度时可以致人死亡，所以在科技发达的今天，次声波可以作为武器。3.声传递信息与能量声传递信息声传递能量海豚交流；蝙蝠定位；声呐；B超；超声波探伤仪；倒车雷达；超声波导盲仪.超声波洁牙；超声波击碎结石；超声波加湿器；超声波清洗钟表等精密仪器。【归纳总结】（1）若声音能改变或引起物体变化，这说明声音传递的是能量，例如“超声碎石”。（2）若声音能告诉我们什么，物体本身又没发生变化，说明声音传递的是信息。如利用“B超检查身体”。【典例2】在50m短跑测试现场，考生听到发令声立刻起跑，说明声音能传递（选填“信息”或“能量”）；眼镜店清洗眼镜的设备是利用（选填“超声波”或“次声波”）使清洗液发生剧烈振动达到去污的效果，这是利用了声可以传递。【课堂总结】【课堂练习】1．地震前夕，一些动物往往会表现出与平时截然不同的反常行为，这种异常现象是因为(

)A．动物能发出与地震波频率相同的次声波B．人耳听不到地震波是因为它是超声波C．一些动物的听觉范围比人的听觉范围大，能听到人耳听不到的次声波D．地震波人耳感觉不到，是因为没有次声波产生2．地震是一种常见的自然灾害。发生地震时，被困人员可以敲击周围坚硬物体求救。下列说法错误的是（）A．地震时会产生超声波 B．声音可以传递信息C．声音在固体中传播更快 D．声音的传播需要介质3．利用“B超”可以帮助医生确定人体内部脏器的情况，这是因为（）A．“B超”声波的频率很小B．“B超”声波的能量很大C．“B超”声波进入人体，可在脏器上发生反射，反射波带有信息D．“B超”声波进入人体可穿透内部脏器治病4．关于声的应用，下列说法正确的是（）A．声波能够传递能量，外科医生利用超声波振动击碎人体内结石B．超声波和次声波已被广泛应用，是因为它们不会对人体造成损害C．利用台风产生的次声波判断台风的风向和位置，使航船及早躲到安全区D．中医诊病通过“望、闻、问、切”四个途径，其中“闻”是利用声音获得身体各方面的能量的5．如图所示的四个现象中，下列说法不正确的是（）A．超声波清洗