Источники звука. Звуковые колебания. Высота и тембр звука. Громкость звука.
методическая разработка по физике (9 класс) по теме

Урок физики в 9 классе (2 часа). Источники звука. Звуковые колебания. Высота и тембр звука. Громкость звука.

Цели урока:

Познакомить учащихся со звуковыми колебаниями; показать, что любое колеблющееся тело является источником звука

Сформировать представления учащихся о единой природе звуков в живой и неживой природе

Развивать исследовательские навыки учащихся через виртуальный эксперимент

Учить обобщать полученные экспериментальные данные

Ход урока.

I.Организационный момент урока.

II.Проверка знаний учащихся: самостоятельная работа в 2-х вариантах.

В – 1                                                                          В - 2

III.Изучение нового материала:

   Учитель.  Среди разнообразных колебаний и волн, встречающихся в природе и технике, особо важное значение в жизни человека имеют звуковые колебания и волны, или звуки.

   Наша речь состоит из следующих друг за другом звуков. Мы легко отличаем голос одного человека от голоса другого; различаем оттенки человеческого голоса: радость, грусть.

   Раздел физики, изучающий звуковые явления, называется акустикой.

   Что же является источником звука?

   Учитель демонстрирует звучание различных тел:

- металлической линейки, зажатой в тиски,

- натянутой лески,

- игрушечного барабана,  

- свистка,

- фужера, по которому постучали карандашом.

     Учитель.  Как вы думаете, почему мы слышали звуки этих различных тел? Что общего было в том, что они начали звучать? (Дети отвечают).

   Итак, источник звука – это любое колеблющееся тело. Но тело может колебаться, а звук слышен не будет, например: возьмем бумажную салфетку или носовой платок за середину, будем поднимать и опускать. Их части колеблются под воздействием воздуха, а звука мы не слышим. Почему?

   Звуковыми называют колебания, частота которых находится в диапазоне от 20 до 20 000Гц. Колебания, частота которых меньше 20Гц, называются инфразвуком; больше 20000 Гц – ультразвуком.

   Границы звукового диапазона условны, т.к. зависят от возраста людей и индивидуальных особенностей их слухового аппарата. С возрастом верхняя граница понижается. Дети могут воспринимать звуки выше 20000 Гц». (Учитель демонстрирует слайд-шоу «Звук и как мы его слышим», используя ресурсы сайта http://class-fizika.ru).

   Учитель. По форме и характеру звуковые колебания принято делить на три группы:

1)звуковые удары – возникают при выстреле, взрыве, электрической искре,

2)шумы – последовательность непериодических ударов (шум ветра в листьях, скрип, лязг железа,

3)музыкальные звуки (тоны) – вызываются периодическими колебаниями источников звуков (певцы, музыкальные инструменты).

IV.Закрепление:

   1)Вопросы к § 34,

   2)Решение задач типа:

- объясните происхождение следующих звуков: а)жужжание насекомых, б)кваканье лягушек, в)стрекотание кузнечиков, г)шум леса;

- почему полет бабочки бесшумен?

- известно, что звук создается колеблющимся телом. Что же колеблется, когда человек говорит или поет, т.е. что является источником звука?

- наблюдали такое любопытное явление: муха свободно летала среди своих врагов – ос, и они не обращали на нее никакого внимания. Почему они так спокойно переносили в своем «обществе» присутствие мухи? (Это случай «звуковой мимикрии». Муха делала 150 взмахов крыльями в секунду, столько же, сколько взмахов делали и осы. Они принимали ее за «свою» и не убивали).

- приведите какие-либо доказательства в пользу того, что звуковая волна обладает энергией.

   Учитель. Продолжим изучение материала на втором уроке, а сейчас отдохните на перемене.

V.Изучение нового материала (продолжение):

   Учитель. Посмотрите на рисунки (демонстрируются на экране с помощью проектора). Что связывает их с темой нашего урока?

   Учащиеся отвечают на вопросы учителя, кратко восстанавливая «картину» первого урока.

   Учитель. Молодцы! Продолжим знакомство со звуковыми явлениями. Представьте, что исследовали два камертона. Их заставили колебаться и записали графики их колебаний

   Учитель. Камертоны совершают гармонические колебания. Им присуща только одна частота. Звук камертона – чистый тон. Чистый тон – звук источника, совершающего колебания одной частоты. Звук от других источников – это совокупность гармонических колебаний разных частот, т.е. набор чистых тонов.

   Основная частота – самая низкая частота сложного звука. Звук, соответствующий основной частоте, называется основным тоном. Высота сложного звука определяется высотой основного тона. Остальные тоны сложного звука называются обертонами. Частоты всех обертонов сложного звука в целое число раз больше частоты его основного тона.

   Тембр звука – «окраска» звука, позволяющая отличить звук одного источника от звука другого источника: звук трубы от звука свирели, даже если у них одинаковые частоты.

   Тембр голоса строго индивидуален. Во многих странах магнитофонная запись голоса является юридическим документом, подделать который невозможно.

   Сила звука – величина, измеряемая количеством энергии, ежесекундно протекающей через площадку в 1м2, перпендикулярную к направлению звуковой волны.

   Силе звука соответствует ощущение громкости, но эти понятия неравнозначные. Сила звука характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается он слушателем или нет, громкость – субъективное качество звука. От чего же зависят сила звука, следовательно, и громкость?

   На рисунке (на экране) изображены тоны одинаковой частоты, но разной громкости. Громкость звука зависит от амплитуды колебаний. И как субъективное качество слухового ощущения зависит от длительности звука и индивидуальных особенностей слушателя. Человеческое ухо по-разному воспринимает звуки разной частоты: если амплитуды звуков одинаковые, более громкими нам кажутся звуки с частотами в пределах 1000 – 5000 Гц.

   Единица громкости звука – сон. На практике громкость звука характеризуется уровнем громкости, который измеряют в фонах, иногда – в белах (децибелах).

   На экране демонстрируется таблица:

   Систематическое воздействие на ухо человека звуков или шумов неблагоприятно отражается на его здоровье. У людей может проявляться шумовая болезнь: повышенная нервная возбудимость, быстрая утомляемость, повышение артериального давления. (На кольцевой дороге ставят специальные звукогасящие щиты, запрещено подавать звуковые сигналы).

V.Закрепление – виртуальный эксперимент.

   Учитель. Теперь сменим вид нашей деятельности: поработаем экспериментаторами в парах. Каждая пара учащихся берет Mac Book,включает его, заходит в программу Windows, находит на рабочем столе две папки «Звуковой генератор» и «Электронный осциллограф». Раскройте папки, включите эти интерактивные приборы.

   Настроим осциллограф:

-уберите галочку рядом с буквой «В» - на экране будут колебания только зеленого цвета,

-развертка непрерывная, синхронизацию включите,

-калибровка У: поставьте 10,нажмите Enter,

-в следующем окошке выберите 48000 (или 96000).

   Изменяем на ЗГ частоту и амплитуду, делаем наблюдения, как меняются а) частота и высота звука, б) амплитуда и громкость звука. На ЗГ выберите частоту 1000 Гц, амплитуду 50%. Не меняя амплитуды, уменьшайте частоту на 100 Гц. Что происходит с высотой звука? Что мы видим на экране осциллографа? Запишите результаты исследований в тетрадь.

   Выберите частоту звука 1000 Гц. Увеличивайте амплитуду колебаний на 10% ( до 100%), затем уменьшайте амплитуду на 10%. Запишите в тетрадь, что происходит с громкостью.

   Выберите самостоятельно частоту колебаний, повторите опыт.

   Теперь немного «пошалим»: каждая пара выбирает произвольную частоту и амплитуду и начинает их произвольно изменять.

   Учитель. Приятное ли звучание получилось в последнем опыте? Несмотря на то, что это были гармонические колебания, производили они неприятные впечатления, раздражали, возникало желание скорее выключить звук. Так что, когда вы слушаете плеер или какой-то другой источник звука (музыки) помните, что это не должно мешать окружающим, раздражать их.

   Выключаем Mac Book и подводим итог нашего двухчасового урока.

VI.Итог урока.

   Учитель. Что нового вы сегодня узнали? Что понравилось? Что не понравилось или не очень понятно?

   Спасибо за активную работу! Запишите домашнее задание.

VII.Домашнее задание:

§ §34, 35, 36, упр.30, найти ответы на следующие вопросы (задания раздаются на карточках):

1) При обследовании больного врач часто постукивает по грудной клетке пациента или по собственному пальцу, прижатому к ней. Каким образом по характеру звуков врач может судить о состоянии внутренних органов больного?

2) Водяные жуки-вертячки, обитатели небольших прудов, двигаясь по поверхности воды, даже ночью ухитряются не сталкиваться друг с другом, избегать препятствий. Как они ориентируются в пространстве?

3) Наблюдая летом за пчелами, можно увидеть, что пчелы-сторожа, которые стоят у входа в улей, не обращают внимания на прилетающих рабочих пчел, но очень агрессивно реагируют на трутней, пролетающих рядом, хотя те имеют ту же окраску, форму и размеры тела. Каким образом пчелы-сторожа отличают рабочих пчел от трутней?

Литература.

1.Физика. 9 кл.: учебник для общеобразоват.учреждений/А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. – 16-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2011.

2.Контрольно-измерительные материалы. Физика:9 класс/Сост.Н.И. Зорин. – М.:ВАКО, 2011.

3. Элементарный учебник физики под ред. Г.С.Ландсберга. Т. III. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. – 10-е изд., перераб. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1986

4.Чандаева С.А. Физика и человек: Пособие для учителей физики общеобразоват. учреждений, гимназий, лицеев. – М.: АО «Аспект Пресс», 1994.

5.Варикаш В.М. и др. Физика в живой природе: Кн. Для учащихся – 2-е изд., доп. – Мн.: Нар. асвета, 1984

6.http://scool-collection.edu.ru.

7.http://class-fizika.ru/pos9.htm.

Оборудование.

1.Компьютер учителя, проектор, экран.

2.Комплект Mac Book (15 шт.).