《超声波》初中物理教案设计

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　　教学重点和难点：

《超声波》初中物理教案设计

　　超声波的应用

　　学生查找、交流信息、应用知识的能力

　　课前准备：

　　收集信息

　　处理信息（在医学上、在军事上、在生活中、近代科学技术）制成Powerpoint

　　教学设计图示：

　　学习内容学生活动教师活动与意图

　　什么是超声波

　　超声波有哪些主要特征

　　超声波有哪些应用收集信息

　　处理信息（在医学上、在军事上、在生活中、近代科学技术）充分培养学生自主探索的能力，把学校的课堂与社会实践和科学技术紧密地联系在一起

　　教学过程设计：

　　新课的引入：

　　播放海豚表演的视频，提出问题：你知道海豚是如何捕食吗？

　　新课的教学：

　　学生主持：今天我们就学习超声波，我们人耳能感觉到声音的频率在20 Hz 至20000Hz之间．频率低于20Hz和高于20000Hz的声波，都不能引起人的听觉，低于20Hz的声波叫次声波，高于20000Hz的声波叫超声波．超声波的特点：束射特性、吸收特性、超声波的能量传递特性、超声波的声压特性．现在我分别介绍它们．

　　一．束射特性

　　由于超声波的波长短，超声波射线可以和光线一样，能够反射、折射，也能聚焦，而且．遵守几何光学的定律．即超声波射线从一种物质表面反射时，入射角等于反射角，当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射，也就是要改变它的传插方向，两种物质的密度差别愈大，则折射也愈大．

　　二．吸收特性

　　声波在各种物质中传播时，随着传播距离的增加，强度会渐进减弱，这是因为物质要吸收掉它的能量．对于同一物质，声波的频率越高，吸收越强．对于一个频率一定的声波，在气体中传播时吸收最历害，在液体中传播时吸收比较弱，在固体中传播时吸收最小．

　　三．超声波的能量传递特性

　　超声波所以在各个工业部门中有广泛的应用，主要之点还在于它比可听声波具有强大得多的功率．为什么有强大的功率呢?因为当声波到达某一物资中时，由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率—样，分子振动的频率决定了分子振动的速度．频率愈高速度愈大．物资分子由于振动所获得的能量除了与分子的质量有关外，是由分子的振动速度的平方决定的,所以如果声波的频率愈高，也就是物质分子愈能得到更高的能量、超声波的频率比可听声波可以高很多，所以它可以使物资分子获得很大的能量；换句话说，超声波本身可以供给物质足够大的功率．

　　四．超声波的声压特性

　　当声波通入某物体时,由于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏的作用，将使物质所受的压力产生变化．由于声波振动引起附加压力现象叫声压作用．由于超声波所具有的能量很大，就有可能使物质分子产生显著的声压作用、例如当水中通过一般强度的超声波时，产生的附加压力可以达到好几个大气压力．液体中存起着如此巨大的声压作用，就会引起值得注意的现象．当超声波振动使液体分子压缩时，好像分子受到来直四面八方的压力；当超声波振动使液体分子稀疏时，好像受到向外散开的拉力，对于液体，它们比较受得住附加压力的作用，所以在受到压缩力的时候；不大会产生反常情形．但是在拉力的作用下，液体就会支持不了,在拉力集中的地方，液体就会断裂开来，这种断裂作用特别容易发生在液体中存在杂质或气泡的地方，因为这些地方液体的强度特别低，也就特别经受不起几倍于大气压力的拉力作用．由于发生断裂的结果，液体中会产生许多气泡状的小空腔，这种空泡存在的时间很短，一瞬时就会闭合起来．空腔闭合的时候会产生很大的瞬时压力，一般可以达到几千甚至几万个大气压力．液体在这种强大的瞬时压力作用下，温度会骤然增高．断裂作用所引起的互大瞬时压力，可以使浮悬在液体中的固体表面受到急剧破坏．我们常称之为空化现象．

　　现在由每组推荐的同学给大家介绍超声波的应用．

　　第一组：超声波在医学上的应用

　　人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的，健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样．平常说的“B超”就是根据内脏反射的超声波进行造影，帮助医生分析体内的病变．美国科学家正在研究用超声波止住病人体内出血的新技术，可免除手术止血的痛苦与危险．

　　据新一期英国《新科学家》杂志报道，医生通常用动手术的方式来为病人止血，这一方法风险较大．有研究者设想用超声波对体内伤口进行加热烧灼，借以止血．但如果出血位置在脑部，或出血面积较大，这种方法就很不可取．

　　美国华盛顿大学的科学家发现，高密度聚焦超声波能加快自然凝血过程，无须加热烧灼伤口就能止血．实验表明，超声波会加快血液运动，激活血小板，使它们错认为自己是在流经一个破裂的伤口，从而加强粘着性，与细胞膜及其它血小板粘附，促进凝血．这一方法比手术止血和超声波加热止血更安全．研究人员将进一步完善这项技术，先在动物身上试验，然后用于人体．

　　第二组：超声波在军事上的应用

　　为什么在水中不采用雷达、卫星遥感技术等先进技术而仍用落后的声纳呢？

　　海水能吸引电磁波，雷达用不上了．海水吸热能力太强，红外线技术无用武之地；水的透光能力差，而吸收光的能力却很强，光学观察设备如望远镜也使不上了．特别是深海中一片漆黑，什么也看不见．探照灯又会暴露自己．而海水的传声能力却比在空气中强得多．声纳技术就应运而生了．声纳机发出一束不同频率的声音信号，再用特殊设备接受反射信号加以分析，这样就如同安上了蝙蝠的耳朵，周围的情况也就知道了

　　第三组：超声波在生活中的应用

　　超声波鼠虫驱除器：超声波没有穿透力，故遇到障碍物不能穿透，但是能反射回来，但是必须是硬物体才能反射，但损耗很大．超声波遇软物体能被吸收，如窗帘、沙发、衣、被等物，所以也影响它的使用面积．该仪器寿命3年以上耗电极微，每月1—3度电，输出为1W电压为11伏对人无危险伤害，安全可靠

　　超声波洗衣机：彻底“抛弃”洗衣粉，与传统洗涤方式不同，超声波洗衣机主要利用超声波的“空化”作用（超声波作用于液体时可产生大量小气泡．一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡．另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化．空洞内成为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空．因为空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭．破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波．和空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发光现象．在液体中进行超声处理的技术多数与空化作用有关），产生巨大能量，将污垢从衣物上“震”下来溶解到水中，然后再通过内筒的转动对衣物进行摔打和水流穿透，洗净衣物．超声波洗衣机不仅无污染，而且比普通洗衣机节水三分之一．

　　BJ49-密度计超声波清洗器，本系列仪器的超声波发生源和震板为独立组件,主要适用于油田、炼油厂密度计圆管内壁清洗，同时也适于各种相同密度计尺寸规格的管道、圆管、方管内壁的清洗．

　　超声波加湿器

　　第四组：超声波在近代科学技术上的应用

　　很多动物都有完善的发射和接收超声波的器官．以昆虫为食的蝙蝠，视觉很差，飞行中不断发出超声波的脉冲，依靠昆虫身体的反射波来发现食物．海豚也有完善的“声纳”系统，使它能在混浊的水中准确地确定远处小鱼的位置．现代的无线电定位器——雷达，质量有几十、几百、几千千克，蝙蝠的超声定位系统只有几分之一克，而在一些重要性能上，如确定目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代的无线电定位器．深入研究动物身上各种器官的功能和构造，将获得的知识用来改进现有的设备和创制新的设备，这是近几十年来发展起来的一门新学科，叫做仿生学．

　　教学反思：

　　教学点评：

　　通过本节知识的学习，同学们对超声波有了更深刻的认识，首先对所有的同学付出的努力我感到很高兴，大家通过自己的查找资料学到了书本上没有知识，而且每组成员之间的合作、同学们的自由发言、提问都非常的出色．现在我们整理一下课堂学习的思路是什么？

　　提出问题合作讨论得出结论．现在同学们完成下列表格，选出自己认为优秀的同学

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