Цель урока: систематизировать знания учащихся, полученных при изучении темы “Звуковые волны”, выявить уровень усвоения материала, научить учащихся анализировать и сравнивать изучаемое и прочитанное, развить интерес к науке, формировать представление о взаимосвязи, взаимообусловленности явлений окружающего мира, философское осмысление бытия.
Задачи:
Образовательные: уметь изложить материал за заданное время.
Развивающие: уметь осмысленно воспроизводить подобранный материал.
Воспитательные: уметь слушать и слышать.
Оборудование: интерактивная доска, презентация (Приложение 1).
Структура урока:
- Организационный момент.
- Вводное слово учителя.
- Доклады учащихся.
- Закрепление: А. Тест; Б. Кроссворд.
- Подведение итогов.
Ход урока
1. Организационный момент.
Приветствие; учитель отмечает отсутствующих в журнале.
Слайд 1.
Объявляется тема урока - конференции “Звук”.
2. Вводное слово учителя.
Слайд 2.
Звуковые волны занимают особое место среди всех видов упругих волн. Частота их лежит в диапазоне от 16 Гц до 20000 Гц. Источником звука является любое тело, совершающее колебания с частотами данного диапазона. Для передачи звука необходимо наличие упругой среды между источником звука и его приемником.
Среда |
Скорость м/с (при t=20°C) |
| Воздух | 340 |
| Пробка | 500 |
| Резина | 1040 |
| Вода | 1483 |
| Эбонит | 2405 |
| Медь | 4700 |
| Сталь | 5000-6100 |
| Дерево | 5000 |
| Стекло | 5500 |
3. Доклады учащихся.
Слайд 3.
В классе на стенде – таблица с указанием темы докладов и докладчики.
Доклад № 1 Музыкальные звуки.
Слайд 4.
Музыкальные звуки издают различные музыкальные инструменты. Источники звука в них разные, поэтому музыкальные инструменты делятся на ряд групп: ударные — бубны, барабаны, ксилофоны и т. д. (здесь колеблются от удара палочки или руки натянутый материал, металлические пластинки и т. д.); клавишные— пианино, клавесины (колебания струн вызываются здесь ударом по ним молоточков); духовые — флейты, горны и фанфары, кларнеты, валторны, трубы (колебания столба воздуха внутри инструмента); струнные — скрипка, гитара и т. д. Такое деление часто условно. Например, орган — это целая фабрика звуков. Еще в прошлом веке на нем, как на настоящей фабрике, трудились рабочие. Надрываясь и обливаясь потом, вручную качали тяжелые мехи. Только в XX в. людей заменили электромоторы, а на смену мехам пришли мощные вентиляторы. Орган по праву называют царем оркестра, а рояль признается его королем. Арфу называют царицей, скрипку— принцессой. Но правильнее оркестр считать “республикой”, где каждый “гражданин” пользуется правом голоса и каждый представляет собой неповторимую индивидуальность.
Слайд 5.
Чем же отличаются друг от друга звуки разных инструментов? Для характеристики звука существуют три важных понятия:
1. Громкость звука. Она определяется действием звука на орган слуха, и поэтому ее трудно оценить объективно. В физике пользуются понятием, которое можно измерить — интенсивность звука, которая зависит от амплитуды колебаний и от площади тела, совершающего колебания.
Единица громкости — белл (в честь ученого Грэхема Белла, изобретателя телефона). На практике чаще громкость измеряют в децибеллах (дБ). Вот примеры громкости различных звуков на расстоянии в несколько метров от источника звука: шелест листьев— 10 дБ, громкий разговор — 70 дБ, пылесос — 50 дБ. От звучащего музыкального инструмента волна распространяется во все стороны, и на расстоянии от него громкость звука, естественно, уменьшается. Для усиления звука служат корпусы инструментов. Эти корпусы играют роль резонаторных ящиков.
2. Высота звука. В физике она характеризуется частотой колебаний.
3. Тембр звука.
Получить чистый звук со строго определенной частотой колебаний, даже при полном отсутствии посторонних шумов, очень трудно. Любое колеблющееся тело издает не только один основной звук. Его постоянно сопровождают звуки других частот. Эти “спутники” всегда выше основного звука. Их называли обертонами, т. е. верхними тонами. Именно они позволяют нам отличать звук одного инструмента от другого и голоса различных людей, если даже они равны по высоте. Каждому звуку обертоны придают своеобразную окраску или, как говорят, тембр.
Слайд 6.
Наинизший из слышимых человеком музыкальных звуков имеет частоту 16 колебаний в секунду. Он извлекается органом. Но применяется нечасто — слишком уж басовит.
Зато 27 колебаний в секунду — тон, вполне ясный для уха, хоть тоже редкий. Вы можете услышать его, нажав крайнюю левую клавишу рояля.
Следующий любопытный тон — 44 колебания в секунду, абсолютно “нижний” рекорд мужского баса, поставленный в XVIII в. певцом Каспаром Феспером.
Поднимаемся дальше. Вот 80 колебаний в секунду — обыкновенная нижняя нота хорошего баса и многих инструментов. Удвоив число колебаний (повысив звук на октаву), приходим к тону, доступному виолончелям, альтам. Здесь отлично чувствуют себя и басы, и баритоны, и тенора, и женские контральто.
А еще октава вверх — и мы попадем в тот участок диапазона, который буквально “кишит” музыкой. Тут работают почти все голоса и музыкальные инструменты.
Недаром именно в этом районе акустика закрепила всеобщий эталон высоты тона — 440 колебании в секунду (“ля” первой октавы).
Вплоть до 1000—1200 колебаний в секунду звуковой диапазон полон музыкой. Эти звуки самые слышные. Выше следуют менее населенные “этажи”. Легко взбираются на них лишь скрипки, флейты да такие универсалы, как орган, рояль, арфа. И полновластными хозяйками выступают здесь звонкие сопрано.
Вершины женского голоса поднялись выше. В XVIII в. Моцарт восхищался певицей Лукрецией Аджуяри, которая брала “до” четвертой октавы — 2018 колебаний в секунду. Француженка Ма- до Робен (умерла в 1960 г.) пела полным голосом “ре” четвертой октавы — 2300 колебаний в секунду.
Звуки с частотой выше 3000 колебаний в секунду в качестве самостоятельных музыкальных тонов не используются. Они слишком резки и пронзительны.
Доклад № 2 Шум.
Слайд 7.
От музыкального тона шум отличается тем, что ему не соответствует какая-либо определенная частота колебаний и, следовательно, определенная высота звука. В шуме присутствуют колебания всевозможных частот.
С развитием промышленности и современного скоростного транспорта появилась новая проблема — борьба с шумом. Возникло даже новое понятие “шумовое загрязнение” среды обитания. Шум, особенно большой интенсивности, не просто надоедает и утомляет — он может и серьезно подорвать здоровье.
С шумом борются простыми административными мерами: в городах запрещено пользоваться автомобильными сигналами, отменены полеты самолетов над городами и т. д. Борются с шумами и с помощью технических устройств. Так, все автомобили, тракторы и мотоциклы снабжены глушителями. На пути выхлопных газов сооружают сложный металлический лабиринт с перегородками и отверстиями, в которых звуковая волна теряет энергию. Кто хотя бы раз слышал рев мотоцикла без глушителя, хорошо представляет себе, насколько успешно глушитель справляется со своей задачей
Доклад № 3 Строение уха.
Слайд 8.
Ухо представляет собой сложный звукоприемный аппарат, работающий в чрезвычайно широком диапазоне частот и амплитуд. Звуковые волны достигают нашего наружного уха — его ушной раковины, которая представляет собой рупор, собирающий звуковые волны. По наружному слуховому проходу звуковые волны достигают барабанной перепонки, отделяющей наружное ухо от среднего. Под влиянием приходящих волн эта перепонка колеблется, совершая вынужденные колебания с частотой воспринимаемого звука. Колебания барабанной перепонки через посредство действующей как рычаг системы сочленённых косточек: молоточка, наковальни и стремечка — передаются так называемому овальному окну, закрывающему внутреннюю полость ушного лабиринта. Ушной лабиринт в той его части, где лежат чувствительные к механическому раздражению окончания слухового нерва, заполнен жидкостью — эндолимфой.
Внутри находится так называемая основная мембрана, состоящая из нескольких тысяч (около 4500) волокон различной длины, настроенных каждое на некоторый определённый тон.
Пришедшие во внутреннее ухо звуковые волны обусловливают колебания тех волокон основной мембраны, которые настроены на частоты, содержащиеся в этих волнах.
Большое значение имеет то, что у нас не одно, а два одинаковых уха. Оценивая с помощью двух ушей силу звука, мы можем определить направление, по которому он до нас доходит.
Доклад № 4 Акустический резонанс.
Слайд 9.
Проделаем следующий опыт.
Поставим рядом два одинаковых камертона, обратив отверстия ящиков, на которых они укреплены, навстречу друг другу.
Ударяя резиновым молотком по одному камертону, приведём его в колебание, а затем приглушим пальцами. Мы услышим звук, издаваемый вторым камертоном, который отзывается на колебания первого камертона.
Изменим период колебания второго камертона, надев на ножку его небольшую муфточку. Повторив опыт, обнаружим, что теперь этот камертон уже не отзывается на колебания первого камертона.
Звуковые волны, образованные первым камертоном, дойдя до камертона второго, возбуждают вынужденные колебания его с частотой, равной частоте колебаний первого камертона. Если частота колебаний второго камертона такая же, как и первого, то имеет место резонанс.
Доклад № 5 Эхо
Слайд 10.
Никто его не видывал,
А слышать всякий слыхивал,
Без тела, а живет оно,
Без языка – кричит.
Н. Некрасов.
Эхо – это звуковая волна, отраженная от какого-нибудь препятствия и возвращающаяся к своему источнику. Если до нас доходят звуковые волны, последовательно отразившиеся от нескольких препятствий и разделенные промежутком времени 50-60 мс, то возникает многократное эхо.
Слайд 11.
В эхолокации определяют расстояние до объекта по времени от испускания звуковой волны до получения ее отражения – эха. Если использовать волны с разными частотами, можно измерять больший участок дна.
Доклад № 6 Ультразвук.
Слайд 12.
Упругие волны с частотой более 20000 Гц называют ультразвуковыми. Ультразвук применяется в технике.
Для получения ультразвука большой интенсивности используют свойство некоторых кристаллов (кварца, сегнетовой соли, турмалина) в электрическом поле изменять свои размеры: в зависимости от направления напряженности поля они сжимаются или растягиваются.
Кварцевая пластина, помещенная внутрь плоского конденсатора, к которому приложено переменное напряжение, совершает вынужденные колебания. Любое упругое тело, в том числе и кварцевая пластина, обладает собственными частотами. При совпадении частоты переменного электрического поля с собственной частотой кварцевой пластины наступает резонанс и амплитуда колебаний сильно возрастает. Такая пластина в воде может излучать волны мощностью до нескольких киловатт с каждого квадратного сантиметра поверхности.
Мощная ультразвуковая волна способна дробить тела, помещенные в жидкость (кусочки металла превращаются в тонкую взвесь). С его помощью можно дробить камни в желчном пузыре и почках. Ультразвук оказывает сильное биологическое воздействие. Микробы в поле ультразвука погибают. С помощью ультразвука можно стерилизовать молоко и другие продукты.
Ультразвук применяется в гидроакустике. Наиболее важным прибором в гидроакустике является эхолот, или гидролокатор. Посылая короткие импульсы ультразвуковых волн, можно уловить импульсы, отраженные от дна или других твердых предметов. По времени запаздывания отраженного сигнала можно судить о расстоянии до препятствия. Так измеряют глубину моря, обнаруживают косяки рыб, встречный айсберг или подводную лодку. С помощью эхолота отечественными учеными был открыт подводный хребет в Северном Ледовитом океане.
По отражению ультразвука от раковины или трещины в металлической отливке можно судить о дефектах в изделиях.
Летучие мыши, киты, дельфины и некоторые насекомые излучают и улавливают ультразвук. Ультразвук воспринимают собаки.
Доклад № 7 Инфразвук.
Слайд13.
Упругие волны с частотами менее 16 Гц называют инфразвуковыми. Вулканические взрывы, землетрясения порождают низкочастотные колебания, способные распространяться на многие тысячи километров. 26 августа 1883 г. Произошло извержение вулкана Кракатау, расположенного в Зондском проливе между островами Ява и Суматра. Инфразвуковые волны, рожденные бушующим вулканом, обогнули земной шар трижды. Инфразвуковые колебания высокой интенсивности, возникающие при взрывах ядерных зарядов, запуске ракет носителей также распространяются на громадные расстояния. Это значит, что с помощью инфразвука можно фиксировать далекие землетрясения, сильные взрывы, в том числе подземные ядерные.
Доклад № 8 Значение звука.
Слайд14.
Мы создаем и воспринимаем звуковые волны и тем самым общаемся друг с другом.
4. Закрепление.
Слайд 15.
А.Работа с тестом.
1. Волны, возбуждаемые смычком в струне:
1) продольные; 2) механические; 3) звуковые.
2. Чистый тон – это звук источника:
1) с красивым звучанием; 2) совершающего гармонические колебания одной частоты; 3) звучащий без помех.
3. Высота звука зависит от:
1) амплитуды; 2) частоты колебаний; 3) тембра.
4. Громкость зависит от:
1) частоты; 2) высоты тона; 3) амплитуды.
5. Необходимое условие распространения звуковых волн:
1) наличие источника колебаний; 2) наличие среды; 3) большая амплитуда.
6. Скорость звука в различных средах зависит:
1) от свойств среды; 2) частоты колебаний; 3) амплитуды колебаний.
7. Камертоны устанавливают на деревянные ящики для:
1) удобства; 2) красоты; 3) усиления звука.
8. В поле звук распространяется на большее расстояние, чем в лесу т.к.
1) выше температура; 2) нет препятствий гасящих звук; 3) нет тени.
9. Не всякое колеблющееся в воздухе тело излучает звуковые волны из-за:
1) малой громкости; 2) малой амплитуды; 3) слишком низкие и высокие звуки мы не слышим.
10. Какую частоту имеют: А-ультразвуки, В-инфразвуки
1) менее 20 Гц; 2) более 20 Гц; 3) более 20 кГц; 4) менее 20 кГц.
Слайд 16.
Б.Работа с кроссвордом.
По горизонтали:
- колебательное явление;
- в нем присутствуют колебания всевозможных частот;
- отраженная звуковая волна;
- звук определенной высоты;
- учение о звуке;
- единица частоты;
- звуковая волна – (какая?);
- источник звука;
- окраска звука;
- явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний.
По вертикали:
- процесс распространения колебаний в пространстве;
- вид движения;
- единица громкости;
- характеристика звука;
- насекомое;
- характеристика звука;
- высший гармонический тон;
- приемник звука;
- нота;
- число колебаний в 1 с.
5. Подведение итогов. Заключительное слово учителя.
Отличившихся учащихся учитель отмечает. Выставляет оценки в журнал.
Слайд 17.
Учитель благодарит всех за сотрудничество.
Используемая литература.
1. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник Физика – 9. Дрофа Москва, 2011.
2. Н.М. Шахмаев, Ю.И. Дик Физика – 9. Мнемозина Москва, 2007.
3. А.В. Грачев, В.А. Погожев, П.Ю. Боков Физика – 9. Вентана-Граф Москва, 2011.
4. И.Я. Ланина. Не уроком единым. Развитие интереса к физике. Просвещение Москва.
6. Электронная библиотека наглядных пособий. Физика 7 – 11 классы. Кирилл и Мефодий, 2003.
7. Интернет – ресурсы.