师:同学们好,这节课我们共同学习八年级物理第二章第三节“声的利用”。首先,请同学们观看一段视频。(视频播放完毕)大家是不是和视频中的女孩一样感到惊讶呢?究竟是什么神奇的力量使玻璃杯破碎的?通过这节课的学习,我们就能揭开其中的奥秘。
师:首先,请同学们听一段声音。(声音播放完毕)听完这段声音,大家有什么体会和感受呢?当我们听到隆隆的雷声,就预示着天要下雨,我们正是通过声音获得这个信息的。接下来,再听一段声音。(声音播放完毕)这段声音是不是很熟悉?没错,听到这段声音,我们就知道中央电视台新闻联播开始了,这也是通过声音获取信息。
师:生活中,我们时时刻刻都在利用声传递信息。课堂上,老师的讲课声引领同学们走进知识的海洋;课下,同学们的交流声、彼此间的交谈,都是利用声在传递某种信息。声音是人们获取信息不可或缺的渠道,声可以传递信息。下面,我们看看生活中有关声传递信息的实际应用。
师:医生通过听诊器捕获人体内的声音信息,从而给病人进行诊断;铁路工人用铁锤敲击钢轨,从异常的声音中发现松动的螺栓,排除隐患,保障铁路安全;自来水厂的工作人员利用听漏仪,依据听到的声音判断水管是否漏水。生活中有许多可闻声传递信息的应用,同学们在生活中要多加观察与思考。
师:通过前面的学习,我们已经知道,声除了可闻声外,还有次声波和超声波。大自然的许多活动,如地震、台风、海啸,都伴随次声波的产生。次声波也可以传递信息,人们利用次声波来预报地震、台风、海啸,监测火山喷发等。那么,超声波可不可以传递信息呢?我们来看蝙蝠捕捉猎物的过程,大家知道蝙蝠是如何捕捉猎物的吗?
生:(思考、讨论)
师:蝙蝠在飞行时会发出超声波,这些声波遇到猎物时被反射回来,蝙蝠接收到反射回来的超声波,根据回声到来的方位和时间,就能确定猎物的位置。根据回声到来的方位和时间确定目标的位置和距离,这种方法叫回声定位。人们利用这个原理研制了声纳。下面我们看看声纳在生活中的应用。
师:渔船上安装的鱼群探测仪,就是声纳技术的应用。它利用超声波的反射来搜索水下鱼群,确定鱼群的位置。渔船载有的水下超声波发生器可以定向发射超声波,超声波达到海底会形成反射波。如果发射的超声波遇到鱼群和海底都反射声波,由于深度不同,两个反射声波返回声纳接收器所经过的时间不同。根据时间的差异和声音在水中的传播速度,就可以测算出鱼群的位置和海底的深度。由于不同物质对超声波形成的反射波有区别,所以声纳可以区分水中暗礁、潜艇和鱼群。
师:下面我们来看一个利用声纳探测海底深度的实例。题目中给出的条件是时间(t = 4)秒,速度(v = 1500)米每秒,求海底的深度。根据路程的计算公式(s = vt),代入数据可得(s = 1500×4 = 6000)米,也就是(6)千米。那么,海底的深度是不是(6)千米呢?我们来分析一下。(4)秒是超声波从发出到回来的时间,这样算出来的距离是超声波来回的距离。因此,海水的深度是这个距离的一半,要乘以(\frac{1}{2}),即(6×\frac{1}{2}=3)千米,所以此处的海水深度是(3)千米。
师:超声波传递信息在生活中还有哪些应用呢?我们来看一组图片。医院经常利用(B)超来检查身体以及胎儿的发育情况;利用超声波检测锅炉、钢管等有没有裂纹,以及裂纹的大小和深度,这就是超声波探伤;利用超声波探测障碍物到汽车的距离,提醒司机注意倒车安全,这就是超声波倒车雷达。下面请同学们简单了解一下倒车雷达的工作过程。
师:为避免汽车司机倒车时碰到障碍物,倒车雷达这项高科技产品应运而生,它也是超声波在生活中的应用。现在让我们一起了解一下,倒车雷达究竟是如何利用超声波高效工作的。倒车雷达通常由超声波传感器、控制器和显示器三部分组成。在控制器发出的电脉冲信号作用下,超声波发射传感器可以发射出(40)千赫兹的超声波。这些发射出去的超声波遇到障碍物后发生反射,超声波接收传感器将反射回来的超声波转换为电信号,再将电信号送至倒车雷达的控制器,由控制器计算出障碍物与车身的距离。这个控制器就像我们的大脑一样,不但可以计算距离,而且还有自己的距离标准。一旦计算出车身周围的障碍物距离比预先设定的安全距离小,显示器就派上用场了。显示器会显示出车后障碍物的方位和距离,这样当距离车后的障碍物越近时,驾驶员就能在图像和报警音的双重指示下做出相应的减速或者停车,避免在倒车过程中发生碰撞。现在你们了解倒车雷达是怎么为我们保驾护航了吗?
师:以上我们分别从可闻声、次声波、超声波三个方面进行分析,得出了声可以传递信息的结论。声除了可以传递信息外,还有其他什么用途呢?我们来做一个实验。
(实验进行)
师:下面我们对该实验进行分析。试验开始,蜡烛被点燃,播放器没有打开,喇叭没有发出声音,我们看到蜡烛的火焰是稳定的。打开播放器,使喇叭的音量大一些,可以看到蜡烛的火焰摇摆甚至熄灭。引起烛焰摇摆的原因是什么呢?喇叭发出声音时,喇叭是振动的,振动产生的能量通过声波传递至烛焰处,导致烛焰产生了摇摆。烛焰摇摆的原因就是声波传递过来的能量导致的。该实验说明了声可以传递能量。
师:我们再来做一个实验,并分析一下这个实验的过程。小球靠在音叉上,因为音叉未振动,所以小球未被弹起。当敲击左侧的音叉时,左侧的音叉开始振动,两个音叉并不接触,右侧的小球为什么会被弹起呢?左侧音叉振动产生的能量通过声波传递给右侧的音叉,右侧音叉开始振动,小球被弹起,使小球弹起的能量是通过声传递过去的。这也说明了声可以传递能量。
