新人教版物理 八上教学设计：2-5 跨学科实践：制作隔音房间模型

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2.5跨学科实践：制作隔音房间模型（教学设计） 年级八年级授课时间课题2.5跨学科实践：制作隔音房间模型 教学 目标1. 了解不同物质的隔音性能这一物理属性，并在动手实践过程中认识到物质的硬度、密度、厚度等物理属性对隔音性能的影响。 2. 通过制作隔音房间模型，体会到物理模型建构的重要意义，并能通过科学推理和科学论证，运用转换法和控制变量法的思想，比较不同物质的隔音性能。教材 分析本节是学生第一次接触到跨学科实践活动，通过动手实践制作隔音房间模型，进一步理解噪声及减弱噪声的知识，体会物理学知识在生活、生产中的实际应用，培养学生分析、解决问题的能力和动手实践的能力。 学生会对隔音房间模型的制作过程、测试过程进行评估和反思。学情 分析本节是学生第一次接触到跨学科实践活动，学生的兴趣浓厚，但是对项目的实施还是有一定难度的，特别是对房间隔音性能的测试方法感到陌生，教学中注意控制变量法的讲解。教学重点制作隔音房间模型。教学难点运用控制变量法探究不同材料的隔音性能。教学 器材毛毡、报纸、棉花、软木、泡沫塑料，手机、闹钟、纸盒（包装盒）、分贝仪、米尺等。教学过程教师活动学生活动导入新课 当我们在家中弹奏乐器、欣赏音乐或观看电视节目时，有可能会打扰需要休息的家人和邻居。你有什么办法解决这个问题? 思考问题，进入情境。学习新课 一、项目提出 当我们在家中弹奏乐器、欣赏音乐或观看电视节目时，有可能会打扰需要休息的家人和邻居。你有什么办法解决这个问题? 噪声的防治方法有很多，隔音是其中的一种重要的方法。有同学设计了一个方案，打算将家中的一个房间改造为隔音房间，这样就不会彼此干扰。在方案实施前，我们可以通过制作模型来高效、经济地测试方案的可行性。请你根据以上思路，制作一个隔音房间的简易模型，并测试它的隔音性能。 二、项目分析 【提出问题】制作模型之前，我们需要考虑下面的问题。 1. 生活中哪些常见的物品能够充当“房间”? 2. 为房间隔音的材料要满足哪些要求?可以选用哪些材料? 3. 声音是如何传播到房间外的?隔音的材料应放在房间的哪些位置以及如何放置? 4. 怎样测试模型房间的隔音性能? 【归纳】根据学生回答情况进行以下归纳。 1. 生活中能够充当“房间”的物品，要求有一定的硬度，同时隔音性能要好。例如纸箱、包装盒或鞋盒等。 2. 房间隔音的材料的要求与选用 （1）隔音材料 为房间阻隔声音的材料隔音性能要好，例如隔音毡、岩棉隔音板、隔音板、隔音棉、隔音泡沫、石膏板等。 （2）一些隔音材料的特点与性能 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、外窗组成能提供良好的隔音效果石膏板容易安装等隔音特性良好，很受人们喜爱木材自然环保，易获得等隔音效果较差 （3）吸音板与隔音板的材质区别 吸音板一般是多孔材料，孔木吸音板全是孔，软包吸音板内部也是有很多的微小空隙，聚酯纤维吸音板表面也是微孔，可以说，吸音材料基本上都是“孔隙”材料。吸音板直接用于场所表面装饰用，多种颜色，除了较好的吸音效果，装饰效果也是非常棒，吸音板常用于KTV，教室，会议室，录音棚，体育馆，会展中心装饰吸音降噪。 隔音板不一样，它是高密度材料，声音不容易穿透。外观上一般是没有做过处理的，通常是几种板或隔音毡复合而成的。 常见的隔音板是由双层玻镁板加阻尼胶复合而成，外面不好看，不能直接用于装饰处理，当用于墙体隔音时，安装在龙骨上，来阻隔声音的传播，从而达到较好的隔音效果！ 3. 声音是通过空气、“房间材料”传播到房间外的。故阻隔声音的材料应放在“房间”的四周位置且紧贴“墙壁”。 4. 测试模型房间的隔音性能的方法 方法一：将声音强弱转化为距离进行比较 依次将不同隔音材料安装在“房间”内部四周“墙面”及“屋顶”“地面”上，将正在发声的手机置于“房间”内部，倾听铃声并逐渐远离“房间”，记录每次刚刚听不到铃声时人与“房间”的距离，距离越远的说明隔音效果越差，距离越近的说明隔音效果越好。 方法二：将声音强弱转化为分贝数进行比较 如图甲所示，依次将不同隔音材料安装在“房间”内部四周“墙面”及“屋顶”“地面”上，将正在发声的手机置于“房间”内部，在模型外同一位置使用手机噪声监测软件进行分贝数测定，数值越小说明隔音效果越好。 甲 乙 方法三：将声音强弱转化为声波波形进行比较 如图乙所示，依次将不同隔音材料安装在“房间”内部四周“墙面”及“屋顶”“地面”上，将正在发声的手机置于“房间”内部，在模型外同一位置放置示波器或使用录音及声音编辑软件显示声波波形，波形振幅越小说明隔音效果越好。 三、项目实施 【归纳讲解】在学生讨论出方案的基础上，进行一下讲解。 用包装盒或鞋盒充当房间，将一只闹钟放入其中模拟房间中发声的乐器或电视机。然后，在盒内的相应区域安装能够隔音的材料，制作隔音房间模型。 【实验器材】 手机（作为声源）（或机械闹钟）；鞋盒（放置声源）；各种隔音材料（隔音毡、隔音板、隔音泡沫、隔音垫）；分贝仪（测量声音的响度）； 粉笔（标记与声源相距的位置）；卷尺（测量距离）。 如果选择在一定距离处听声音的强弱，在声音的强弱相差不大时，人耳无法分辨，我们可以借助测量仪器——分贝仪进行测量。 【实验步骤】学生进行活动。 1. 用手机播放一段音乐，保证音量不变且发出持续、恒定的声音； 2. 用隔音毡包住手机，放入鞋盒中，将分贝仪放在离声源40cm的位置，记录此时分贝仪上的示数； 3. 保持手机和分贝仪的位置不变，分别换用隔音板、隔音棉、隔音泡沫等材料，重复上述实验并记录分贝仪示数。 4. 实验记录 材料隔音毡隔音板隔音棉隔音泡沫隔声性能预测 （优、良、中、差）分贝仪示数/dB隔声性能 （优、良、中、差） 实验分析：在相同条件下，分贝仪示数越小，隔音效果越好。 【实验结论】表面粗糙，多孔的材料隔声性能较好。 注意： 1. 在注意隔音性能的同时，也要尽量减小材料的厚度，最大限度地保证“房间”的空间。 2. 测试时，要测出不经过任何处理的声源的声音响度，通过比较前后的变化来评估模型的隔音性能。 3. 应选择较为安静的环境进行测试。 【视频演示】——《用不同方法控制噪声》 四、展示交流 1. 展示你制作的隔音房间模型，并从隔音性能，空间占用率，材料是否易得、安全和环保等方面对模型进行评价。 材料名称隔音性能材料成本材料安全性材料是否环保                     2. 相互交流，总结经验并进行反思，尝试对制作的模型进行改进。 3. 如果有了真正的隔音房间，为了做到不打扰他人，也为了自己听力的健康，在使用时还要注意哪些问题? 思考问题，知道进行制作一个隔音房间活动的目的。 从四个方面进行分析论证，乙小组为单位进行交流讨论，制定方案。 通过上网可以查到一些隔音材料的特点与性能。 区分吸音板与隔音板。 讨论回答问题3。 讨论问题4，选择出小组所用的方案。 讨论项目实施过程，提出方案，进行评估，选出最优方案进行项目实施活动：选择器材，完成任务，注意同学间分工合作。 分析论证，归纳结论。 展示交流，从5个方面进行评价。  课 堂 练 习 课 堂 练 习1. 如图所示的真空隔音玻璃是将两片平板玻璃四周密封起来，将间隙抽成真空并密封排气口，形成真空层。若密封圈漏气，隔音效果会降低。由此可知真空玻璃隔音效果好是运用了（　　） A．从声源处减弱噪声 B．从接收处减弱噪声 C．声音的传播需要介质 D．声音是由于物体振动产生的 【答案】C 【详解】真空隔音玻璃是将两片平板玻璃四周密封起来，将间隙抽成真空并密封排气口，形成真空层。因为声音的传播需要介质，真空不能传声，因此真空玻璃隔音效果好，这是在传播过程中控制噪声；若密封圈漏气，两片平板玻璃间有了空气，隔音效果会降低。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2.实际生产、生活中隔音材料常被用来制作（ ） A．街头的自动噪声监测仪 B．飞机场工作人员佩戴的耳罩 C．城市的禁鸣路段标志牌 D．体育馆的顶端和四周的墙壁 【答案】B 【分析】防治噪声污染可以从噪声的产生、噪声的传播及噪声的接收这三个环节进行防治；用隔音材料制作的东西可以有效的减弱噪声污染． 【详解】A. 噪声监测仪可以监测噪声的分贝数，不需要隔音，不符合题意； B. 飞机起飞时噪声特别大，工作人员需要佩戴利用隔音材料制作的耳罩，这样可以在噪声的接收处减弱噪声，符合题意； C. 城市的禁鸣路段标志牌是提醒司机不要鸣笛，从噪声的产生处减弱噪声，而标志牌不需要用隔音材料制作，不符合题意； D. 在体育馆的顶端和四周是用吸音材料制成特殊形状的结构，这样是为了在噪声的传播过程中减弱噪声，不符合题意． 故选B. 3. 在科技馆的噪声小屋内。小聪用最大的声音叫喊，噪声显示仪显示为98dB，如图所示。而小明只能让其显示为88dB，从声音的特性考虑，小聪最大声音的 比小明大。无论在小屋内如何叫喊，外面几乎听不到声音，这说明噪声小屋是 控制了噪声（选填“在声源处”、“在传播过程中”或“在人耳处”）。 【答案】 响度 在传播过程中 【详解】dB（分贝）是声音强度的单位，用于表示声音的响度或音量大小。由题意可知，小聪用最大的声音叫喊，噪声显示仪显示为98dB，而小明只能让其显示为88dB，这说明小聪最大声音的响度比小明大。 噪声小屋是一个密闭的空间，无论在小屋内如何叫喊，外面几乎听不到声音，这说明噪声小屋是在传播过程中控制了噪声。 4. 如图所示，小苏同学学习了声音的知识后，用手机下载了一个叫“分贝仪”的APP。这是某次她使用分贝仪的截图，此时的瞬时响度为 dB，此时环境的响度情况 （选填“适合”或“不适合”）学习。 【答案】 46 适合 【详解】根据分贝仪的截图，此时的瞬时响度为46dB。 根据国家环保有关部门规定：65分贝以上是重度噪音污染，60-65分贝是轻微污染，55-60分贝是较好，55分贝以下是好，所以此时环境的响度情况适合学习。 5.小明想比较聚酯棉材料和海绵材料的隔音性能，做了如下的探究。 （1）小明分别用两种材料做了如图甲所示的隔音盒。该制作的错误之处是___； （2）改正错误后，小明在安静的环境下，将手机1播放80dB的声音，先后置于两种隔音盒中，另一个手机2在距隔音盒不同距离的位置测量接收的声音如图乙，得出如表中的数据。表格A处应填写______； 材料聚酯棉海绵距离/m123123A/dB54.349.146.661.755.853.4（3）利用数据进行比较，得出_______材料的隔音性能更强； （4）小明认为人耳可以替代手机2进行探究，并提出如下两种方案，最佳的是（ ）； A．人距隔音盒一定距离处，先后比较人听到手机1在两种材料的隔音盒里发出声音大小。 B．人边听声音边后退，直至听不到手机1发出的声音为止，比较两次距隔音盒的距离。 （5）小明发现上录播课时，为了防止录播室外的嘈杂声音干扰录课，录播室的墙壁使用了隔音材料，这是在_______减弱噪声。 【答案】 厚度不同 响度 聚酯棉 B 传播过程中 【详解】（1）根据控制变量法，在探究隔音效果与材料关系时，应控制材料厚度相同，图中两隔音盒的厚度不同，不符合实验要求，应将两者制作成厚度相同的隔音盒，故错误之处是厚度不相同。 （2）表格A处的单位是分贝，属于响度的单位，应填写响度。 （3）利用数据进行比较，相同的距离聚酯棉的隔音盒外听到的响度比海绵的要小，由此可得出聚酯棉的隔音性能更强。 （5）A．人耳感受响度的大小并不十分准确，很难确定响度的大小是多少分贝，故A不符合题意； B．人边听声音边后退，直至听不到手机1发出的声音为止，比较两次距隔音盒的距离。能听到声音的距离越远，表明隔音效果越差，这种方法也能较准确的判断材料的隔音效果，故B符合题意。故选B。 （6）隔音材料可以阻断噪声的传播，这是在传播过程中减弱噪声。 6. 小明想比较甲、乙、丙三种材料的隔音性能，除了待检测的材料外，可利用器材还有：噪声监测仪、音叉、机械闹钟、鞋盒。 材料甲乙丙距离较长最长短声强405530（1）在本实验中适合做声源的是 。 （2）小明将声源放入鞋盒内，在其四周塞满待测材料，他设想了如下两种方案： A．让人一边听声音，一边后退，直至听不见为止，比较此处距鞋盒的距离 B．将噪声监测仪放置在离鞋盒一定距离外，比较其显示的示数 实验结果如表所示，你认为方案 （选填“A”、“B”或“AB都”）可行。实验中他将同一鞋盒内“塞满”待测材料的目的是 。 （3）表头中应补上的声强单位为 （选填“dB”或“Hz”），由表格信息可知：最适合用于做隔音耳罩的材料为 （选填“甲”、“乙”或“丙”）。 【答案】 机械闹钟 AB都 控制三种材料厚度（体积、多少）相同 dB 丙 【详解】（1）机械闹钟发出的声音有节奏，声音较为稳定，适合做实验声源。 （2）测量听不到声音的距离较为直观，能够较好的判断隔音效果，方案A可行；噪声监测仪可准确测量声音的大小，能够较好的判断隔音效果，方案B可行；故AB都可行。 为了判断材料的隔音性能，所以应控制三种材料厚度（体积、多少）相同，所以实验时需将同一鞋盒内“塞满”待测材料。 （3）声强表示声音的强弱，其单位为分贝（dB）。 同等条件下，丙情况下听到的声音最小，所以丙材料的隔音性能最强，故选丙。 板 书 设 计 第5节 跨学科实践：制作隔音房间模型 一、项目提出：将家中的一个房间改造为隔音房间。 二、项目分析：充当房间物品；隔音材料；隔音材料的放置；测试隔音性能。 三、项目实施：选择实验器材；进行实验；记录数据；归纳结论。 四、展示交流：对模型进行评价；进行改进；其他问题。 课 堂 小 结 第5节 跨学科实践：制作隔音房间模型 作 业