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第5節　跨學科實踐:制作隔音房間模型
新課導入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　方式一　【項目提出式導入】
當我們在家中彈奏樂器、欣賞音樂或觀看電視節目時,有可能會打擾需要休息的家人和鄰居。你有什么辦法解決這個問題 有同學設計了一個方案,打算將家中一個房間改造成隔音房間,這樣就不會彼此干擾。在方案實施前,我們可以通過制作模型來高效、經濟地測試方案的可行性。請你根據以上思路,制作一個隔音房間的簡易模型,并測試它的隔音性能。
方式二　【生活情境導入】
當我們在家中彈奏樂器、欣賞音樂或觀看電視節目時,有可能會打擾需要休息的家人和鄰居。設計師認為要解決這個問題可以這么做:一、門隔音;二、窗戶隔音;三、吊燈隔音;四、管道隔音。請同學們邊看視頻邊思考,這樣做可以減弱噪聲嗎
你能制作一個隔音房間的簡易模型,并檢測其隔音性能嗎 接下來開始我們今天的跨學科實踐之旅吧!
電子視頻　　(詳見電子資源)
拓展材料　　
材料一——增加房間隔音效果的一些小妙招
1.給墻面貼上能吸音的墻紙
粗糙的墻面可以減弱噪聲,因此可以選擇貼紋理較深的無紡布墻紙,給光滑的墻面營造一種凹凸質感,厚重柔軟的無紡布壁紙能吸收聲波的能量,來達到減弱噪聲的效果。
2.選用木制家具來幫助降噪
木制家具自身具備的纖維多孔性,可以起到很好的降噪效果。在噪聲較多的區域擺放一款木制家具,可以幫助空間自然吸收噪聲。
3.選擇布藝制品來阻擋噪聲
使用厚實的窗簾來隔音是一種簡單有效的辦法。除此之外,地毯、布藝沙發墊和抱枕等裝飾對降噪也有貢獻,給人們帶來身體舒適的同時還減少噪聲的傳播,乃居家必備之良品。
4.在窗臺上擺放闊葉植物
綠植除了點綴空間外,還有吸音的效果,特別是闊葉喬木和灌木,可以起到很好的吸音作用。在窗臺上擺上龜背竹、綠蘿、常青藤、秋海棠、菊花等,美觀又吸音。
材料二——共振頻率對隔音性能的影響
任何隔墻都存在固有的共振頻率,當聲波的頻率和墻的共振頻率一致時,墻體整體產生共振,該頻率的隔音量將大大下降。一般,墻體越厚重,共振頻率越低,當共振頻率低于隔音評價最低參考頻率100 Hz時,由于人耳聽覺特性對低頻非常敏感,對隔音量的影響大大提高。12 mm和15 mm厚兩種不同面密度的紙面石膏板存在不同的共振頻率。12 mm厚紙面石膏板的面密度為10 kg/m2,15 mm厚紙面石膏板的面密度約12 kg/m2。15 mm厚的紙面石膏板墻的共振頻率基本低于最低參考頻率100 Hz,因此共振頻率對15 mm板構造的墻體構件隔音性能影響較小。但對于12 mm板,100 Hz附近的隔音性能影響較大,造成低頻100 Hz、125 Hz、200 Hz處隔音量比15 mm板下降較多,主要是因為共振頻率的原因。
材料三——材料的吸音、隔音、減震辨析
早期由于對噪聲控制的手段缺乏了解,“吸音”“隔音”和“減震”三者之間概念的差異和使用時不可或缺的緊密關系,常常被混淆。玻璃棉、巖礦棉一類具有良好吸音性能但隔音性能很差的材料被誤稱為“隔音材料”;早年一些以植物纖維為原料制成的吸音板被命名為“隔音板”并用以解決建筑物的隔音問題,同時減震又常常被忽略。為了合理使用材料、提高建筑物噪聲控制效果,對“吸音”“隔音”和“減震”這三者概念有進一步了解和明確的必要。
材料的吸音、隔音、減震區別在于,材料吸音著眼于聲源一側反射聲能的大小,目標是反射聲能要小。吸音材料對入射聲能的衰減吸收,一般只有十分之幾,因此,其吸音能力即吸音系數可以用小數表示;材料隔音著眼于入射聲源另一側的材料透射聲能的大小,目標是透射聲能要小。隔音材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10-3~10-4或更小,為方便表達,其隔音量用分貝的計量方法表示。而減震既獨立于吸音、隔音以外,又與其密不可分,減震材料的使用,大大增加了吸音、隔音材料的作用。
這三種材料在材質上的差異是:
吸音材料對入射聲能的反射很小,這意味著聲能容易進入和透過這種材料。這種材料的材質應該是多孔、疏松和透氣,這就是典型的多孔性吸音材料,在工藝上通常是用纖維狀、顆粒狀或發泡材料以形成多孔性結構。其結構特征是:材料中具有大量的、互相貫通的、從表到里的微孔,即也具有一定的透氣性。當聲波入射到多孔材料表面時,引起微孔中的空氣振動,由于摩擦阻力和空氣的黏滯阻力以及熱傳導作用,將相當一部分聲能轉化為熱能,從而起吸音作用。
對于隔音材料,要減弱透射聲能,阻擋聲音的傳播,就不能同吸音材料那樣多孔、疏松、透氣,相反它的材質應該是重而密實的,如鋼板、鉛板、磚墻等一類材料。隔音材料材質的要求是密實無孔隙或縫隙;有較大的質量。由于隔音材料密實,難于吸收和透過聲能而反射性能強,所以它的吸音性能差。
減震材料的出現則是大大減少了空間聲能產生震動、噪聲所進行的時間,所以它以減震器和減震吊鉤為代表。
實際應用中,雖然吸音和隔音有著本質上的區別,但在具體的工程應用中,它們常常結合在一起,并發揮了綜合的降噪效果。從理論上講,加大室內的吸音量,相當于提高了分隔墻的隔音量。
　　材料一　增加房間隔音效果的一些小妙招
　　材料二　共振頻率對隔音性能的影響
　　材料三　材料的吸音、隔音、減震辨析
第5節　跨學科實踐:制作隔音房間模型
教 材 解 讀 　本節課的實踐活動——制作隔音房間模型是非常好的跨學科實踐,有利于學生對噪聲危害和控制的理解。可以以此為主題線索,構建課程結構。首先創設需要制作隔音房間模型的情境,其次,由學生提出制作模型前所需要知道的知識,如“什么是噪聲 ”“噪聲有什么危害 ”“噪聲從產生到引起聽覺經歷了幾個階段 ”等。這些問題可以通過閱讀課本得到答案,并明確,我們彈奏樂器、欣賞音樂或觀看電視節目時產生的聲音,從環保角度講,對于鄰居可能是噪聲,且噪聲的大小分不同的等級,不同等級的噪聲對人的危害不同。為了減少噪聲的危害,我們可以從噪聲產生到引起聽覺的三個階段控制噪聲。在產生階段,我們可以不在鄰居和家人休息的時候彈奏樂器、欣賞音樂或觀看電視節目。在噪聲傳播過程中,我們可以制作隔音房間來控制噪聲。在人耳處,可以建議家人和鄰居戴耳塞來控制噪聲。引導學生綜合考慮,如果可以,在別人休息的時候,不要彈奏樂器、欣賞音樂或觀看電視節目。如果確實不能錯開時間,可以調小音量;如果調小音量也不可以或者不可行,則需要制作隔音房間。 　隨后可以引導學生進行任務分析并動手實踐,制作隔音房間模型,并進行展示交流。這樣在實踐活動中,用真實的任務驅動學生自主學習和解決問題。
學習 目標 物理觀念 　1.能從環保、人文等多角度正確認識噪聲的危害。 　2.能夠合理選擇和擺放材料來減弱噪聲。
科學思維 　通過閱讀了解吸音材料、隔音材料的異同,經科學推理,對不同的材料進行優選和組合,并通過科學論證確定制作方案。
科學探究 　通過制作隔音房間模型,經歷解決問題的過程,并通過組間交流,進行評估和反思。
科學態度與責任 　通過學習增強環保的意識;在合作過程中培養團隊意識。
重難點 處理 重點 　培養學生保護環境的意識,通過制作隔音房間模型,學會查閱資料、優選和組合材料。
難點 　優選和組合隔音材料來制作隔音房間模型。
教學設計　　(對應ppt見電子資源)
教師活動 學生活動 設計意圖
【導入新課】 當我們在家中彈奏樂器、欣賞音樂或觀看電視節目時,有可能會打擾需要休息的家人和鄰居。你有什么辦法解決這個問題 有同學提到改造隔音房間這類解決方案,我們可以通過制作模型來高效、經濟地測試方案的可行性。讓我們一起制作一個隔音房間的簡易模型,并測試它的隔音性能吧。 思考并尋找解決方案 結合生活實際,創設需要進行噪聲防治的教學情境。
【項目分析】 一、在制作模型之前,我們需要考慮下面的問題: 1.生活中哪些常見的物品能夠充當“房間” 介紹隔音材料和吸音材料的不同: 隔音是指通過某種物品把聲音或噪聲隔絕、隔斷、分離等,因此就需要隔音材料。材料一側的入射聲能與另一側的透射聲能相關的分貝數就是該材料的隔音量,通常以符號R(dB)表示。 隔音材料或構件,會因使用場合不同、測試方法不同而得出的隔音效果不同。對于隔音材料,要減弱透射聲能,阻擋聲音的傳播,就不能同吸音材料那樣多孔、疏松、透氣,相反它的材質應該是重而密實的,如鋼板、鉛板、磚墻等一類材料。由于這類隔音材料密實,難于吸收和透過聲能而反射性能強,所以它的吸音性能差。隔音材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10-3~10-4或更小,為方便表達,其隔音量用分貝的計量方法表示。 吸音材料內部有很多小孔,聲波進去后,會發生反射,這樣經過聲波的疊加后,聲音就會變小,所以采用吸音材料是為了防止回音,一般用在攝影棚、電影院等易有回音的地方。而隔音材料是把聲音阻止在外面,一般用在臥室等隱私性較高的地方。 實際應用中,雖然吸音和隔音有著本質上的區別,但在具體的工程應用中,它們常常結合在一起,并發揮了綜合的降噪效果。從理論上講,加大室內的吸音量,相當于提高了分隔墻的隔音量。 2.為制作隔音房間模型,所選擇的隔音材料要滿足哪些要求 可以選用哪些材料 3.聲音是如何傳播到房間外的 阻隔聲音的材料應放在房間的哪些位置以及如何放置 4.怎樣測試模型房間的隔音性能 二、組織學生進行實踐活動——制作隔音房間模型。并設計實驗比較哪個小組的隔音房間模型隔音效果最好。 課堂小結(略) 課堂練習(略) 布置作業(略) 1.思考并作答:鞋盒、包裝盒。 2.了解材料的區別和聯系,并思考可用來制作隔音房間的材料。 應選擇木板、石膏板、鐵板、隔音氈、纖維板等作為隔音板,然后覆蓋一層毛氈、棉花、木板等材料,組合成雙層的隔音材料。 3.聲音通過天花板、墻壁、地板傳播到其他房間,所以應該在鞋盒的四周、底部和蓋子上都鋪設組合好的雙層隔音材料。 將完全相同的兩個正在發聲的鬧鐘分別放入隔音房間模型和未做處理的鞋盒(包裝盒)中。 4.在相同的室外進行測試,測試過程中,需要同學逐漸遠離隔音房間模型和鞋盒(包裝盒),直至聽不到鬧鐘的聲音,記錄此位置到模型或鞋盒的距離,并比較。 培養解決實際問題的能力。 通過對比進行方案優選。 培養學生的合作精神和實踐能力。 結合材料學,將物理走向社會,學有所用。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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