Конспект урока звуковые колебания источники звука 9 класс
Обновлено: 05.07.2024
Утром мы просыпаемся под настойчивый звук будильника; свист чайника, нам говорит о том, что вода закипела; школьный звонок сообщает о том, что начался урок. Звуки постоянно окружают нас. Что же такое звук, как он возникает? Найдем ответы на эти вопросы с помощью опытов. Зажмем металлическую линейку в тисках, отклоним ее. Линейка начинает колебаться. Укоротим ее длину и повторим опыт. Теперь мы не только видим колебания линейки, но и слышим это колебание.
Сделаем вывод:
• источником звука являются колеблющиеся тела;
• укоротив длину линейки, мы увеличили частоту колебания.
Следовательно, колебания, как звук, воспринимается нами только при определенной частоте.
Проведем еще один опыт. К звучащей струне поднесем бумажную полоску, она будет колыхаться. Это еще раз свидетельствует о том, что колеблющееся тело является источником звука. А сам звук передается нашему уху, через колебания среды. Остановим струну – колебания прекратились, звук пропал. В струнных музыкальных инструментах звук создается за счет колебания струны, а в духовых инструментах колеблется столб воздуха. Как мы уже убедились на опыте, не все колебания воспринимаются нами как звук. Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц. С возрастом, восприимчивость человеческого уха снижается.У человека так же есть орган, который является источником колебания – это голосовые связки. Трудно представить себе развитие человечества без общения.Среди представителей животного мира существуют некоторые виды, способные воспринимать упругие волны как с более низкими частотами (инфразвук), так и с более высокими частотами (ультразвук). Например, дельфины не только воспринимают ультразвук, но и сами его издают. С помощью эхолокации дельфины направляют ультразвук к цели, тем самым точно определяя расстояние до добычи. Кроме естественных источников звука существуют и искусственные. Например, камертон. Для музыкантов он служит эталоном для настройки инструментов или пения. Легко ударив по нему мягким молотком, слышно звучание основного тона, обычно это нота ля первой октавы, частотой 440 Гц. Усилить звучание камертона можно с помощью резонансного ящика. Не только твердые тела создают звук. Например, в воздухе во время грозы распространяются громовые раскаты. Источником является ударная волна, возникшая вследствие нагревания и дальнейшего расширения воздуха вблизи разряда молнии. Что же такое звук? Звук – это упругая волна. Упругие волны образуются при деформациях сжатия-растяжения, следовательно, звук – продольная волна, которая может распространяться в любых средах: в газах, жидкостях и твердых телах. Звук нашел широкое применение в различных сферах человеческой жизни. С помощью эхолокации (мы уже говорили об этом способе определения расстояния у дельфинов) человек измеряет глубину моря.
С помощью звука человек получает информацию различного характера.
Ультразвук применяют в медицине, например, для удаления зубного камня, диагностики заболеваний брюшной полости. Киты и слоны общаются с помощью инфразвука. А у человека инфразвуки могут вызывать беспричинные страхи, чувство тревоги. Почему мы не слышим звук, во время колебания крыльев бабочки?Не все колебания воспринимаются нашим ухом как звуковые, только те, которые находятся в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц. Частота колебания крыльев бабочки ниже этого диапазона.
Объясняется причинно-следственная связь между колеблющимся телом и звуковыми колебаниями. Определение значения звука в различных видах исскуства и жизни человека.
Вступительное слово учителя
На сегодняшнем уроке мы продолжаем изучение волновых явлений, ознакомимся с звуковыми волнами
В конце урока вы будете должны:
- знать и понимать, что такое звук, какие условия необходимы для создания звука;
- уметь приводить примеры источников и приемников звука, объяснять явления, связанные с восприятием звука.
I. Актуализация знаний.
Перед изучением новой темы проверим ранее полученные знания. Устный опрос.
1. Что такое механическая волна? (Волна – это распространение колебаний в среде)
2. Какие виды волн вы знаете? (Поперечная и продольная)
3. Какими величинами характеризуются волновые явления? (амплитуда, частота, период)
амплитуда колебания? (это наибольшее отклонение от положения равновесия)
период; (это время одного полного колебания)
частота (это число колебаний в единицу времени)
5. На графике изображена волна. Покажите волну с большей амплитудой.
6. На этом же графике покажите волну с большей частотой?
7. На графике изображена волна. Найти период, амплитуду и частоту?
Мы живем в мире самых разнообразных звуков, звуки нас окружают всегда и везде: тиканье часов и гул моторов, шелест листьев и завывание ветра, раскаты грома и журчание ручейка, пение птиц и голоса людей, звучание музыкальных инструментов и устройств.
Мир звуков так многообразен, Богат, красив, разнообразен, Но всех нас мучает вопрос. Откуда звуки возникают, Что слух наш всюду услаждают? Пора задуматься в серьез.
II. Изучение нового материала
Что же такое звук? Как он возникает? Чем один звук отличается от другого? Сегодня на уроке мы с вами попробуем ответить на эти и многие другие вопросы, связанные со звуковыми явлениями.
Раздел физики, изучающий звуковые явления называется акустикой.
Акустика – это раздел физики, занимающийся изучением звука, его свойств и звуковых явлений.
Основным объектом изучения акустики является звук.
Звук … Что же это такое?
Любой уголочек окружающего нас пространства наполнен звуками. Особенно их много в городе.
Какие звуки можно услышать на изображенном слайде? (Звуки проезжающего транспорта, сигналы машин, речь и крики людей, звуки насекомых, животных…)
Куда приятней звуки сельской местности, особенно если вы на природе. Жизнь в определенном звуковом пространстве оказывает влияние на человека.
В чем проявляется это влияние? (Характер, поведение, здоровье.)
Поэтому, переехав из села в город (учиться), человек будет чувствовать себя не совсем комфортно. Нужно будет привыкнуть к городу: его звукам, темпу и условиям жизни.
Понятие звука можно рассматривать с двух сторон:
- со стороны биологии (физиологии),
- со стороны физики.
Давайте попробуем дать определение звуку с позиций двух наук. (Звук это то, что мы слышим; звук – это волна (при необходимости наводящие вопросы.)
Звук – это то, что слышит ухо (физиология).
Звук – это механическая волна (физика).
Но как звук доходит до нас? Я хочу услышать ваше мнение. Итак, мы можем предположить, что звук до нас доходит через воздух, который разделяет ухо и источник звука.
Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас от какого- то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что то колеблющееся. Если, например, звук исходит от репродуктора, то в нем колеблется мембрана – легкий диск закрепленный по его окружности. Если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука – это колеблющаяся струна, колеблющийся столб воздуха и др.
Необходимо выяснить всегда ли звук создается колеблющимся телом? Для этого проведем опыт с камертоном и теннисным шариком, подвешенным на нити вблизи вилки.
Вывод: всякое звучащее тело колеблется
Но любое ли колеблющееся тело является источником звука?
Опыт. Рассмотрим колеблющийся маятник. Звука нет. Почему?
При ответе на поставленный вопрос ребята работают с материалом учебника §34.
Потому что частота маленькая. Исследования показали, что человеческое ухо способно воспринимать как звук механические колебания в пределах от 16 Гц до 20000Гц. Колебания этого диапазона частот называются звуковыми. Но указанные границы диапазона несколько условны, т.к. зависит от индивидуальных особенностей слухового аппарата, от возраста людей. Строим шкалу частот и покажем границы звукового диапазона.
Звук - это механическая волна с частотой от 20 до 20000 Гц.
Инфразвук - это акустическая волна с частотой меньше чем 20 Гц.
Ультразвук - это акустическая волна с частотой больше чем 20000 Гц.
Слышит ли человек инфра и ультразвуки? (Нет.)
А другие живые существа? (Да. Например, летучие мыши, дельфины.)
Какие же условия необходимы для возникновения звуковой волны? Для возникновения звуковой волны необходимы:
- источник волны,
- упругая среда.
А что может быть источником звуковой волны? (Приводят примеры источников звука, обобщая их, делают вывод.)
Источником звука может быть:
- колеблющиеся тела (примеры),
- тела, движущиеся в газах и жидкостях с большой скоростью (свистят в полете пуля и стрела, завывает ветер…)
К ним относятся наши голосовые связки. Воздух которым мы дышим, выходит из
легких через дыхательные пути в гортань, где находятся голосовые связки. Под давлением выдыхаемого воздуха они начинают колебаться. Роль резонатора играют полости рта, носа, а также груди. Для членораздельной речи кроме голосовых связок, необходимы также язык, губы, щеки, мягкое небо и надгортанник. Писк комара, жужжание мухи и пчелы – их источником являются колеблющиеся крылья. Шелест листьев, шум прибоя.
Рядом с каналом грозового разряда воздух нагревается до высокой температуры и его расширение приводит к образованию ударной волны. Это волна постепенно переходит в звуковые колебания.
- Искусственные - камертон, струна, колокол, мембрана
Как же возникают колебательные движения?
Если оттянуть и отпустить струну музыкального инструмента или стальную пластину, зажатую одним концом в тисках, они будут издавать звук.
Колебания струны или металлической пластины передаются окружающему воздуху. При отклонении пластины в левую сторону, она сжимает слои воздуха слева и разрежает слои воздуха, прилегающие к ней с правой стороны и т.д.
Сжатие и разрежение прилегающих к пластине слоев воздуха будет передаваться соседним слоям.
В каких средах может распространяться звук? Привести примеры. (В газообразных, жидких, твердых; приводят примеры.)
Механические волны бывают двух видов. К какому виду механических волн относятся звуковые? (Звуковые волны являются продольными.) В твердых средах звуковые волны могут быть и поперечными. (Зарисовать схему слайда в тетрадь.)
Анализ рисунка, иллюстрирующего продольную волну и просмотр анимации
Роберт Бойль в 1660 году доказал, что звук в вакууме невозможен. Если звучащее тело, например электрический звонок, поставить под колокол воздушного насоса, то по мере откачивания из под него воздуха - звук будет делаться слабее, и наконец, когда под колоколом весь воздух кончится, то звук прекратится.
Просмотр видеозаписи. Почему звук невозможен в вакууме?
О том, как рождаются звуки, и что они собой представляют, люди начали догадываться очень давно. Древнегреческий философ Аристотель, исходя из наблюдений, верно объяснил природу звука. Он полагал, что звучащее тело создает попеременное сжатие и разряжение воздуха. Благодаря упругим свойствам воздуха, этот процесс распространяется в пространстве, от слоя к слою, создавая звуковую волну. Достигнув нашего уха, она воздействует на барабанные перепонки и вызывает ощущение звука.
Звук может распространяться и в жидкой, и в твердой среде. Те, кто нырял в реку или море, знают, что под водой хорошо слышны звуки: удары камней, плесканий и др. Звук звижущегося поезда хорошо слышен, если приложить ухо к рельсу.
Если звук - это волна, распространяющаяся в воздухе, то он должен возникать всякий раз, когда частицы воздуха приходят в колебательное движение. Размахивание руками, например, тоже должно было бы вызвать звук: ведь машущие руки заставляют частицы колебаться.
Как и всякая волна, звуковая волна распространяется не мгновенно, а сконечной скоростью. Какие простейшие наблюдения позволяют убедиться в этом?
При ответе на поставленный вопрос ребята работают с материалом учебника §38.
Если звук - это волна, то для определения скорости звук помимо формулы V = S t , можно воспользоваться известными формулами:
V =λ/ Т и V=λv.
Скорость звука различна в различных средах (веществах). Так, в воздухе при температуре 20°С скорость звуковых волн (при любой длине волны) равна 340 м/с.
III. Закрепление
Какой прибор был изобретён для настройки музыкальн инструментов?
(Для настройки музыкальных инструментов б изобретён камертон. Он способен издавать звук ной частоты.)
Доставляет ли комфорт человеку абсолютная тишина?
(Абсолютная тишина нам не подходит, посколь держит нервную систему в постоянном напряж нии. Начинают беспокоить удары сердца, пульс, д хание и даже шорох ресниц.)
В каких средах звук распространяется быстрее всего. А каких медленнее?
(В газах звук распространяется медленнее, чем . других средах. В жидкостях звук распространяет' быстрее. В твёрдых телах звук распространяет быстрее всего.)
Мини-тест
При полёте большинство насекомых издают звук. Чем это вызывается?
а) голосовыми связками;
в) взмахами крыльев;
г) строением тела
Какое насекомое - бабочка или муха - делает большее количество взмахов крыльями?
б) муха и бабочка делают одинаковое количество взмахов;
г) они не взмахивают крыльями
Подведение итогов урока
Учитель: Звуки широко распространены в живой природе и технике. Большое количество информации к человеку поступает благодаря звуку. А для некоторых животных звук является основным источником информации об окружающей среде. Большое значение имеет звук также в искусстве, музыке.
– прививать культуру умственного труда, расширить кругозор.
Тип урока: изучение нового материала.
Вид урока: комбинированный.
Метод проведения: объяснительно – иллюстративный.
Оборудование: линейка металлическая, струна, камертон.
Организационный момент.
Актуализация опорных знаний.
Фронтальный устный опрос.
- Что называют волнами?
- Какие виды волн вам известны?
- В каких средах распространяется продольная волна? поперечная волна?
3. Изучение нового материала.
Раздел физики, в котором изучаются звуковые явления, называется акустикой.
Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошёл до нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдём в нём что-то колеблющееся. Если, например, звук исходит от репродуктора, то в нём колеблется мембрана- лёгкий бумажный диск, закреплённый по его окружности. Если звук издаёт музыкальный инструмент, то источник звука- колеблющаяся струна или колеблющийся столб воздуха.
Общим для всех звуков является то, что порождающие их тела, т.е.источники звука, колеблются.
В этом можно убедиться на простых опытах:
1. Металлическая линейка.
2. Камертон с шариком. Камертон- изогнутый металлический стержень на ножке.
Различные опыты свидетельствуют о том, что любой источник звука обязательно колеблется (хотя чаще всего эти колебания незаметны для глаза).
Но как звук доходит до нас? Слышим звуки мы органом слуха- ухом. Между источником звука и ухом, воспринимающим звук, находится какая-то среда, чаще всего воздух. Именно в этой среде распространяются колебания от источника звука, но распространяющие колебания- это волна.
Следовательно, звук распространяется в виде волны, звуковой волны.
Какая эта волна? Т.к.распространяется в воздухе- продольная. Наличие какой-то среды для передачи звука обязательно. Если откачать воздух из-под колокола воздушного насоса, то мы не услышим звучания находящегося там электрического звонка. На Луне из-за отсутствия атмосферы полная тишина.
- Опыт – 2 камертона-передача звука.( Вывод о распространении волны.)
Звук может распространяться также в жидкой и твёрдой среде Хорошо проводят звук металлы, дерево, газы, жидкости, земля. Мягкие и пористые тела- плохо проводят звук. Когда часы или телефон лежат в кармане или в сумочке- они окружены мягкой тканью и мы не слышим их. Чтобы защитить помещение от посторонних звуков, их покрывают прослойками из материалов, плохо проводящих звук (войлок, ковры, опилки, пористые камни).
Звуковые колебания, дойдя до таких прослоек, затухают в них. Энергия колебательного движения превращается во внутреннюю энергию- тела нагреваются.
Если звук-это волна, распространяющаяся в воздухе, то он должен возникать всякий раз, когда частицы воздуха приходят в колебательное движение. Размахивание руками, колеблющий шарик на нити–не издают звук, частицы воздуха совершают колебание, волна при этом возникает. Объясняется это тем, что ощущение звука создаётся только при определённых частотах. Опыты показали, что для органа слуха человека звуковыми являются только такие волны, в которых колебания происходят от 20 до 20000 Гц. Размахивать руками 20 и более раз в секунду никто не может!
Человек от природы очень музыкален. Он способен слышать широкий диапазон звуков, он способен говорить, петь, т.е.воспроизводить звуки, способен чувствовать ритм. Мы выделим у человека два биофизических блока: ухо-звукоприёмник и источник голоса.
(звук 20-20000Гц, ультразвук от 20000- 10 9 Гц,
инфразвук от 20Гц и ниже,гиперзвук-10 9 -10 13 Гц)
Рассмотрим свойства звука:
- Классификация голосов по частотам.
Вывод: звуки низкого тона- это колебания малой частоты (барабан)
звуки высокого тона- это колебания высокой частоты (писк)
Писк комара-500-600 взмахов его крыльев, жужжание шмеля-220взмахов.
Определяется давлением на барабанную перепонку, вызванным прохождением звуковой волны.
Можно предположить, что громкость зависит от амплитуды (показать с помощью камертона), но эта связь непростая, так как это зависит от индивидуальных особенностей слушателей. Громкость звука зависит также от его длительности. У каждого человека есть свой болевой порог- это максимальное изменение давления, которое ещё в состоянии фиксировать человеческое ухо.
Единица уровня громкости- бел (в честь изобретателя телефона-Александра Белла). В практике применяют децибелы. Звуки свыше 120дб вызывают ощущение боли.
Звучание одной и той- же ноты в исполнении различных музыкальных инструментов или голоса отличает тембр. Тембр звука определяется формой звуковых колебаний- разная относительная амплитуда, т.к.инструменты имеют разный вид(ящик).
Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами. Чем больше потенциальная энергия взаимодействия молекул вещества, тем больше скорость звука, поэтому скорость звука в твёрдом теле больше, чем в жидком, которая в свою очередь превышает скорость звука в газе. Скорость звука меньше скорости света(молния и гром)
Звуковые явления.
1.Звуковая волна, распространяясь в некоторой среде рано или поздно доходит до границы этой среды, а за ней начинается другая среда, состоящая из других частиц, в который и скорость звука другая. На такой границе происходит отражение звуковой волны. Почему отражается звук? Происходит это потому, что колебания, принесённые волной к границе, передаются частицам второй среды и они сами становятся источником новой звуковой волны. Эта вторичная волна распространяется не только во второй среде, но и в первой, откуда пришла первичная волна. Это и есть отражённая волна.
С явлением отражения звука связано такое известное явление, как эхо. Оно состоит в том, что звук от источника доходит до какого-то препятствия(граница двух сред), отражается от него и возвращается к месту, где он возник. И если первичный звук и звук отражённый доходят до слушателя не одновременно, то он слышит звук дважды. Звук может испытать и несколько отражений- тогда слышим звук много раз(раскаты грома).
(Чтобы услышать эхо, необходим промежуток между произнесённым и отражённым звуком 1/15с.
2. Акустический резонанс.
Звуковые колебания, переносимые звуковой волной. Могут служить вынуждающей, периодически изменяющейся силой для колебательных систем и вызывать в этих системах явление резонанса, т.е.заставить их звучать. Это акустический резонанс.
Камертон сам даёт слабый звук, т.к.площадь соприкосновения его ветвей с воздухом мало. Его укрепляют на ящике, подобранном так, чтобы частота его собственных колебаний была равна частоте звука, создаваемого камертоном. Благодаря резонансу стенки ящика тоже начинают колебаться с частотой камертона-резонанс-звук усиливается. Ящик-резонатор (различные инструменты имеют разные резонаторы; рот у человека-резонатор для голосовых связок) –в учебнике стр.129.
(показать резонанс с помощью двух камертонов)
-Стихи и загадки.
1. Кто, не учившись, говорит на всех языках (Эхо)
2. На всякий зов даю ответ, а ни души, ни тела нет (Эхо)
3. Без рук, без ног
По полю рыщет, поёт да свищет,
Деревья ломает, к земле траву приклоняет. (Ветер)
3. Закрепление.
1. вопросы по теме: -что такое звук?
-как распространяется звук?
-формулы для скорости, периода, частоты
Почему во время грозы сначала слышим молнию и лишь, потом слышим гром?
б) От чего зависит скорость звука в газах?
г) Почему звук не распространяется на Луне?
2. Выполнение тестового задания.
4. Дом.зад. §.36-38
-75%
Читайте также: