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初中物理教案

2022-09-11 来源:意榕旅游网

  教学重点和难点:

  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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