第5节 跨学科实践：制作隔音房间模型（导学案）初中物理人教版（2024）八年级上册 第二章 声现象（解析版）

第5节跨学科实践：制作隔音房间模型（导学案）【学习目标】1.学生通过实践理解声音传播介质条件及改变传播路径、减弱强度的方法。（物理观念）2.鼓励用逻辑思维分析隔音材料选择原理及设计对效果的影响。（科学思维）3.学生分组设计制作隔音房间模型，实验测试不同材料隔音效果并记录分析。（科学探究）4.通过隔音房间模型制作，引导学生认识隔音技术重要性，激发科技创新兴趣与责任感。（科学态度与责任）【学习重点】掌握声音在不同介质中的传播特性以及隔音材料的选择与设计原理。【学习难点】如何有效设计隔音房间模型并进行实验测试，准确记录并分析不同材料的隔音效果。【自主预习】阅读教材第53页到54页《第5节跨学科实践：制作隔音房间模型》，并完成以下内容：1．三种噪声控制方式：阻止噪声产生、切断噪声传播、避免噪声进入人耳。联系日常生活中的实例进行分析，人们通常会从哪个方面入手来控制噪声？切断噪声传播。2．若要制作一个房间模型以测试其隔音性能，以下因素中的②③④可能对隔音效果有较大影响。①房间模型的色彩；②房间模型的大小；③房间模型的材质；④窗户的数量与大小；⑤空气温度；⑥房间模型的外形；⑦房间模型的放置位置。3．列举生活中可作为“房间”的常见物品：比如纸箱、包装盒或者鞋盒等。4．列举为房间隔音选用的一些材料：例如，隔音毡、岩棉隔音板、隔音板、隔音棉、隔音泡沫、石膏板。5．对比几种材料（衣物、锡箔纸、泡沫塑料）的隔音效果。（1）准备的实验器材除了待测材料外，还有音叉、机械闹钟、鞋盒，其中最适合做声源的是机械闹钟；（2）如图所示，小王把声源放入鞋盒，并在其周围填满待测填充材料，设计了以下A、B两种实验方案，你认为方案B更优。A．站在离鞋盒一定距离的地方，比较听到声音的响度；B．一边听声音，一边往后退，直到听不到声音为止，比较此处与鞋盒的距离。【探究新知】【项目提出】 在家中弹奏乐器、欣赏音乐或观看电视时，可能会影响家人和邻居的休息。为了减少噪声对周围环境的影响，我们可以设计一个良好的隔音房间。在实施方案之前，可以通过制作一个隔音房模型来了解隔音材料的性能，并评估方案的实际效果和经济成本，验证其可行性。【项目分析】我们用一个小的盒子来当作隔音房的墙体结构，然后选用不同的隔音材料固定在盒子内表面，将一个声源放置在盒子内部，然后在盒子外部相同距离处测出加装不同隔音材料后确定高效、经济的方案。所以需要注意一下问题：问题一：哪些物品可以充当“房间”？（1）“房间”不能太大，否则测试的时候需要准备的隔音材料太多；也不能太小，要能放得下声源；（2）要有一定的框架结构，便于操作，例如硬纸板做的鞋盒，小的塑料盒子等，便于后期在盒子内固定隔音材料。问题二：选择哪些声源比较合适？声源的体积要相对较小，便于放置在“房间”内；声源要能产生持续稳定的声音，不能忽高忽低，便于比较隔音效果；声源要能自主发声、不需要外接线缆等，便于实验时不做太多额外的如密封等工作。问题三：隔音材料如何选择？因为是模拟隔音房的效果，所以其材料应是市场上通用的隔音材料，且在生活中也比较常见，所以可选的隔音材料有：隔音板、隔音棉、隔音毛毡、玻璃、石膏板、硬纸板等。我们可以从中选出容易准备的材料完成实验。材料特点隔音性能聚酯纤维隔音板重量轻、易安装、防潮防霉、无毒等对高频噪音隔音效果一般隔音毡超薄、柔软、防潮、耐高温等隔音效果好，特别是对中低频噪音如人声、交通噪声等的隔音效果最好岩棉隔音板防潮防霉、环保等，但易掉落粉尘，对呼吸道有刺激作用对高频噪音有很好的隔音效果隔音泡沫质轻且柔软，但易燃，不适用于高温或火源环境隔音效果好双层玻璃窗由内、外窗组成能有效提供良好的隔音效果木材自然环保，易获得等隔音效果较差石膏板容易安装等良好的隔音特性，很受人们的喜爱问题四：隔音材料如何固定和放置？因为声音是通过空气和墙壁传播到外面的，所以隔音材料要能阻断声音传播出去的路径。为了尽可能还原真实的隔音房结构，我们应该将隔音材料紧致、严密地铺设在“房间”的内壁，不要包裹声源或将材料包裹在“房间”的外面。问题五：有哪些评测隔音效果的方法？（1）在距离声源一定距离处测出未做隔音处理时声音的响度，然后保持声源和测试点的距离不变，分别测出加装不同隔音材料后声音的响度，声音响度越小说明材料的隔音性能越好。（2）如果没有测量响度的设备，可以每次让同一个同学逐渐远离声源，直到听不到声音，记下此时和声源的距离，这个距离越近，说明隔音材料的隔音性能越好。【项目实施】1.选用一个普通的鞋盒作为“房间”的模型，选用三种隔音材料（隔音板、隔音棉、硬纸板），选用闹钟作为声源，用手机下载噪声测试软件测量声音的响度（注意手机的话筒端在实验过程中都正对声源方向）。2.距离声源1m处放置手机，测量声音的响度；3.将隔音板裁剪为合适的尺寸，用双面胶粘贴在鞋盒的内壁。距离声源1m处放置手机，测量此时声音的响度，设计表格并记录。4.将隔音棉裁剪为合适的尺寸，用双面胶粘贴在鞋盒的内壁。距离声源1m处放置手机，测量此时声音的响度，并记录在表格中。5.将硬纸板裁剪为合适的尺寸，用双面胶粘贴在鞋盒的内壁。距离声源1m处放置手机，测量此时声音的响度，并记录在表格中。设计数据记录表格如下（供参考）。材料种类无隔音板隔音棉硬纸板距离/m响度【展示交流】 1.各种材料的隔音性能不同，隔音房不追求将声音完全隔绝，只要能将噪声响度降低到一定程度不打扰周围其他人即可。所以选择材料的时候，在能达到需要的隔音效果的前提下，尽可能选择经济实惠、环保健康的材料。2.过大的声音会损害听力，为了自己，也为了他人，即使有了真正的隔音房，也要尽可能控制声音的大小。3.尝试制作一个防治社区噪声或交通噪声的倡议书，详细描述噪声对身体健康、生活质量的不良影响，并提出解决方案和具体要求，为改善噪声问题做出积极的贡献。【课堂总结】【课堂练习】1．婷婷想为自己的耳机外加一层隔音层，以防止耳机漏音，下列选材最不合理的是（）A．泡沫棉 B．棉布 C．隔音毡 D．硬质塑料【答案】D【详解】可以作为隔音层的材料，需要多孔、疏松、透气的特征，所以泡沫棉、棉布、隔音毡可以用来做隔音层，以防止耳机漏音，所以用来做隔音层效果不好的是硬质塑料，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。2．小阳在“跨学科实践：制作隔音房间模型”中，先进行了隔音材料的隔音性能的探究。他先将声音大小不变的声源放在鞋盒内，然后在其四周先后铺满厚度相同的四种隔音材料，最后边听声音，边向后退，直到听不见声音为止。测量出刚好听不见声音的距离，同时将得到的数据记录在下列表格中。选择厚度相同的四种隔音材料，是因为小阳认为材料越厚，其隔音性能越（选填“好”或“差”）。分析数据，下列材料中，隔音效果最好的是（填表格中字母）。材料种类A。聚酯棉B。实木C。泡沫D。海绵距离/m0.41.90.71.2【答案】好A【详解】[1]由于材料的厚度会影响材料的隔音性能，材料越厚，材料的隔音性能越强，由控制变量法可知，实验中应选择厚度相同的四种隔音材料。[2]分析表格中的数据发现，声源发出的声音的响度一定时，选择聚酯棉作为隔音材料时，听不见声音的距离最短，所以聚酯棉的隔音效果最好，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。3．小阳在“跨学科实践：制作隔音房间模型”中，先进行了隔音材料的隔音性能的探究。他将声源放在鞋盒内，其四周先后铺满厚度相同的四种隔音材料，让人边听声音，边向后退，直到听不见声音为止。然后测量刚好听不到声音的距离，同时将得到的数据记录在下列表格中。材料种类A．聚酯棉B．实木C．泡沫D．海绵距离/m0.41.90.71.2(1)选择厚度相同的四种隔音材料，是因为小阳认为材料越厚，其隔音性能越；(2)分析数据，从隔音效果来说，最适合的材料是（填字母）；(3)在“A．振动的音叉、B．播放周南校歌的手机、C．机械闹钟”中，最适合作声源的是（填字母）。【答案】(1)好(2)A(3)C【详解】（1）由于材料的厚度会影响材料的隔音性能，材料越厚，材料的隔音性能越强，由控制变量法可知，实验中应选择厚度相同的四种隔音材料。（2）分析表格中的数据发现，声源发出的声音的响度一定时，选择聚酯棉作为隔音材料时，听不见声音的距离最短，所以聚酯棉的隔音效果最好，故从隔音效果来说，最适