Звуковые колебания. Характеристика звуковых колебаний
учебно-методический материал по физике (9 класс) на тему

Этапы урока

Содержание учебного материала

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Планируемые результаты

Организационный момент, мотивация к учебной деятельности

(1 мин.)

Цель-создание доброжелательной атмосферы, мотивация на учебу, создание ситуации успеха.  Озвучивание темы, целей и задач урока.

Задачи: - сконцентрировать внимание учащихся, нацелить учащихся на  предстоящую работу.  Сообщение краткого плана работы.

Добрый день, ребята. Давайте, посмотрим друг на друга, и улыбнемся. Говорят, «улыбка-это поцелуй  души».

Присаживайтесь на свои места. Я рада, что у вас хорошее настроение, и надеюсь, что мы с вами сегодня активно поработаем. Ребята,  сейчас у нас повторение и закрепление физических характеристик звука. Поработаем  фронтально, и будут у нас  работающие индивидуально у доски. Затем мы вместе сформулируем тему нашего урока. Она будет продолжением  темы «Звук».

Прошу вас быть внимательными  на уроке. Стараться выделять главное, сравнивать изучаемые факты; логически излагать мысли,  быть активными. Бережно относиться к себе и окружающим.

Приветствует, проверяет готовность к уроку, желает успеха. Включение в деловой ритм. Нацеливает учащихся на  предстоящую работу.  Сообщает кратко план работы..

Ученики встали, настроились  на работу, проверили  столах наличие учебника, тетради, рабочей тетради, дневника, письменных принадлежностей. Прослушивают краткий план урока.

Личностные:

Умение соблюдать дисциплину на уроке, уважительно относиться  к учителю и одноклассникам.

Регулятивные: умение организовать выполнение заданий учителя

Коммуникативные УУД: умение воспринимать информацию на слух, отвечать на вопросы учителя.

Повторение  материала по теме. «Источники звука. Звуковые колебания» .Проверка домашнего задания.

Цель: - проверка домашнего задания, формирование навыка самопроверки, проверка усвоения пройденной темы, умения думать, делать выводы.

Задачи: - знать  объективные характеристики звуковых волн: амплитуда, период, частота, энергия.

 Уметь решать  качественные задачи и количественные на определение скорости, периода, частоты колебаний.

Методы:  частично-поисковый, метод научного познания: от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике.

Вступление:

….. Говорят, императрица Елизавета (дочь Петра I) пожелала, чтобы торжественный день её коронации был отмечен артиллерийским салютом со стен Петропавловской крепости в новой столице Санкт-Петербурге.  Однако по традиции коронация происходила в Москве, в Успенском соборе. И вот на всем пути (650 км) через каждые 100  м (предел видимости) были поставлены 6500 солдат с флажками.  В момент коронации первый взмахнул флажком, следующий повторил движение ( через 0,1 с) и через 10-20 мин известие дошло до артиллериста в Петропавловской крепости.

 Учитель. Можно ли сказать, что известие волной дошло до артиллериста в Петропавловской крепости?

Ученик.. Да. Колебания распространяющиеся со временем называются волной.

Учитель.  Правильно.

Вспомним  объективные физические характеристики звука: скорость, период, частота, длина волны, энергия, амплитуда  и проверим домашнее задание. У доски  три человека показывают решение домашних письменных задач. (ученики приглашаются к доске).

Мы живём в мире звуков. Просыпаемся от звуков будильника, слушаем по радиоприёмнику новости, голос родителей зовёт нас на завтрак. На улице мы слышим шум машин, голоса людей.
Продолжите мое повествование о предметах, которые издают звук.
Ученик 
Колеблющиеся струны гитары, скрип снега под ногами, пение птиц и т.д

Учитель: В рассказе Виталия Бианки «Музыкант», старик подкрался из-за елочки и видит на опушке разбитое грозой дерево, из него торчат длинные щепки, а под деревом сидит медведь. Схватил он одну щепку и отпустил её, щепка выпрямилась, задрожала и в  воздухе раздалось : «Дзинь» - так струна пропела

Демонстрация №1

А) Подбирает  длину линейки т.е. чтобы порождаемые ею волны не были слышны.

Б) Укорачивает выступающую часть линейки и повторяет движение.

Учитель. Какой вывод можете сделать?
Ученик.
Колеблющееся тело не всегда звучит.

 Демонстрация №2

Далее: вы видите, уже знакомые, нитяной маятник и вот такой молоточек с резиновым молотом. Лишний раз убедимся в том, что при ударе о твердое тело, обычно оно начинает совершать колебания. Для этого к колеблющемуся камертону, я подведу шарик. [Демонстрирую явление при неподвижном камертоне, далее – ударяю по камертону. убираю маятник, снова ударяю – колебаний визуально не видно. Прошу подойти ученика почувствовать колебания на ощупь]. Таким образом, мы убедились, что камертон совершает колебания, которые не видны глазу. Из этого можно сделать вывод, что частота колебаний камертона больше 25 Гц.

.Учитель. Какой вывод  вы теперь можете сделать?

Ученик.  З Движение камертона вынуждает двигаться воздух вокруг себя, далее колебания распространяются в воздухе. Звучащее тело всегда колеблется. 
 Тем не менее, не всякие волны принято называть звуком. Именно, звук – это упругие волны с частотой от 20 до 20000 Гц. Человеческое ухо способно воспринимать механические колебания  тел с частотой от 20 Гц до 20000 Гц .Человек не воспринимает механические колебания выше 20000 Гц (ультразвук) и ниже 20 Гц (инфразвук)
Учитель.
Сравните восприятие звука человеком и животными.
Ученик.
Животные могут издавать и воспринимать ультразвуки и инфразвуки(летучие мыши, рыбы, киты, дельфины, волки, собаки и др.)
Учитель.
Продолжая изучение темы «Звук», мы будем использовать ранее полученные знания о колебательных движениях. Повторим этот пройденный нами материал. Что называют колебательным движением?
Ученик.
Движения, повторяющиеся через равные промежутки времени, называются колебательными движениями.
Учитель.
Назовите основные характеристики колебательного движения.
Ученик. 
Этот вид движения характеризуется периодом, частотой, амплитудой колебания. Если это волна, у неё определяют скорость распространения в пространстве

 Учитель.
Проверим задачи, которые учащиеся решали у доски и повторим пройденные нами формулы по данной теме..

1. Длина волны равна 1,5 метра, а скорость её распространения равна 3 м\с. С какой частотой колеблется источник волны?
2. По графику колебаний определите амплитуду, период и частоту колебаний.
3. Лодка качается на волнах, распространяющихся со скоростью 1,5 м/с. Расстояние между ближайшими гребнями волн равно 6м. Определите период колебаний лодки

Учитель,  создавая  проблемные ситуации,  развивает коммуникативную компетентность (умение общаться, владение языком), информационную компетентность (умение работать с информацией) учащихся.

Также параллельно с устным опросом  проводит письменный контроль усвоения пройденной темы. При этом не забывает поощрять за проделанную работу.

Учащиеся   каждую проблемную ситуацию предложенную  учителем обсуждают, дают ответы, делают логические выводы. Повторяют пройденный материал и проверяют правильность выполненных письменных домашних работ.

Личностные:

Умение соблюдать дисциплину на уроке, уважительно относиться  к учителю и одноклассникам.

Регулятивные: умение работать с полученной информацией, делать логические выводы, организовать выполнение заданий учителя

Коммуникативные УУД: умение воспринимать информацию на слух, умение общаться,  отвечать на вопросы учителя.

Объяснение нового материала

Цели:

Образовательные:  ввести новые  характеристики звуковых волн: изучение практической направленности полученных знаний.

Развивающие: развивать умение выделять главное, сравнивать изучаемые факты; логически излагать мысли, развивать творческую активность учащихся.

Воспитательные: развивать интерес  к изучаемому материалу, способствовать формированию коммуникативных качеств, бережного отношения к своему здоровью, способствовать формированию научного мировоззрения.

Задачи: знать субъективные  характеристики звуковых волн

Методы: - словесные, практические,  проблемно- поисковые

Учитель. 

Демонстрация №3 ( на столе: маятник на пружине, два колокольчика разной массы и  формы, два камертона разного размера)

Учитель: приглашает учеников к доске

Давайте рассмотрим колебания маятника на пружине, если будем увеличивать массу груза, и объясним результат.

 Ученик №1

Более массивное тело колеблется медленнее, период колебаний больше, следовательно частота колебаний меньше.

Учитель 

Предлагаю продемонстрировать звучание двух колокольчиков разной формы и массы  и  прокомментировать результат

 Ученик№2
Эти колокольчики издают разные звуки. Один – низкий, другой- высокий. Я думаю, что это связано с их формой и массой.
Учитель:

Предлагаю продемонстрировать звучание двух камертонов  разного размера и прокомментировать результат Ученик №3

Они разного размера, у них разная масса

Учитель Как связана высота звука с массой колеблющегося тела?

Ученик.
 Вывод №1Более массивное тело при колебаниях издает более низкие звуки, у них более низкая частота колебаний. Следовательно, по высоте звука можно судить о частоте колебаний тела.

 Учитель.

Я предлагаю оставить строку для темы нашего урока, которую в конце вы сформулируете и записать вывод №1 в тетрадь.
У меня приготовлены 3 одинаковые стеклянные банки. Что надо сделать, чтобы они издавали разные звуки?
Ученик.
Предлагаю налить в них разное количество воды.
На эстраде и в цирке музыканты исполняют музыку, используя стеклянную посуду.
Учитель.
Предлагаю всем открыть учебники на стр. 119 и прочитав текст, найти главную идею  и запишите в тетрадь. вывод №2  «Чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый звук.»

(Индивидуальная  творческая, домашняя работа№1: «Собрать в одну таблицу частоту колебаний звуковых волн голосов известных артистов мирового значения и  названия этих голосов)

Учитель.

Новые термины услышанные вами записываете на полях ваших тетрадей .
Обычно голос у женщин выше, чем у мужчин.
Сейчас мы с вами прочитаем текст параграфа 35 до конца, познакомимся с новыми для вас понятиями: чистый тон, основная частота, основной тон и обертоны. Я прокомментирую  для вас текст. 
При подключении микрофона к осциллографу мы посмотрим колебания одной струны, нескольких вместе и сравним вид этих колебаний. Чистый звук – это звук одной струны гитары, график его колебаний похож на синусоиду. Тембр звука определяют обертоны. Если в микрофон будут говорить разные ученики, мы увидим на основной синусоиде множество выступов, характерных только для тембра данного человека. Артисты, которые на сцене подражают другим артистам, используют графики осциллографа, чтобы достичь лучших результатов.
Используя гитару, микрофон и осциллограф предлагаю объяснить от чего зависит громкость звука. 

Ученик.
Нам заметно, что при более сильном отклонении струны от положения равновесия, звук становиться более громким.

Вывод №3  «На графике колебания при увеличении  громкости звука заметно  увеличение амплитуды колебания.»
Учитель.

Запишите вывод №3 в свои тетради.
Громкость звука различные слушатели оценивают по разному, это зависит от индивидуальных особенностей слушателей. Громкость звука зависит и от его длительности. Минимальное изменение давления который может фиксироваться человеческим ухом, определяется порогом слышимости. Громкость измеряется в Дб (децибелах).

20-30 дБ – безвредно для организма

80 дБ –допустимая граница

130 дБ- вызывает у человека болевые ощущения

150 дБ-непереносимость (в Средние века казнь под колоколом)

На партах у вас таблицы. Изучите пожалуйста каждый из вас.

См.приложение 1

Человек который подвергается или добровольно подвергает сам себя высоким дБ – он никогда уже не услышит шум прибоя, шелест листвы.

А как это приятно!!!!!

Учитель, задавая ориентационные вопросы   создает  проблемные ситуации и постепенно ученика направляет  на правильный вывод.  Развивает коммуникативную компетентность (умение общаться, владение языком), информационную компетентность (умение работать с информацией) .

Просит записывать основные выводы в рабочую тетрадь, а новые термины  контрастным цветом на полях. Ведет работу с текстом учебника, с приложением которое  выведено на доску. При этом не забывает поощрять за проделанную работу.

 В процессе объяснения выявляет взаимосвязь каждого нового понятия с другим. По данному этапу урока задает творческую работу на дом.

Учащиеся ведут систематическую  работу с постепенно увеличивающейся долей самостоятельных действий.  Основные идеи выдвигают в виде вывода  путем сбора ответов на ориентационные вопросы учителя. Записывают эти выводы к себе в  рабочую тетрадь. На полях тетради контрастным цветом записывают новые термины  с целью быстрого запоминания (тембр, громкий голос, высокий голос, децибелы, чистый тон, обертоны.)

Работают с текстов учебника, приложением.

Желающие записывают творческое домашнее задание по данному этапу урока.

Личностные:

Умение соблюдать дисциплину на уроке, уважительно относиться  к учителю и одноклассникам.

Регулятивные: умение организовать выполнение заданий учителя, делать выводы по результатам работы, выделять основное по тексту параграфа.

Коммуникативные УУД: умение воспринимать информацию на слух, отвечать на вопросы учителя, умение выражать свои мысли.

Здоровьесберегающий элемент урока

Цель: охрана здоровья учащихся

Смена деятельности.

Учитель. Минута отдыха. Расслабьтесь. Закройте глаза.  Ученые советуют, если у вас плохое настроение, то включите музыку и Ваше настроение обязательно поднимется. После рок - концерта раздражение на элемент шума увеличивается в 3 раза. Под попсу коровы отказываются есть. Лучше всех действует классическая музыка, а именно Моцарт, Вивальди, Чайковский. Кто страдает бессонницей на ночь,  слушает колыбельную. Оказывается, под классическую музыку увеличивается рост пшеницы, молоко у коров, акулы собираются со всего океана слушать музыку и т.д.

 Включает классическую музыку

Учитель  выключает  яркий свет, говорит более тихим голосом, включает классическую музыку Моцарта.

Ученики слушают классическую музыку.

Объяснение нового материала

(продолжение)

  Учитель: (по ходу объяснения просит учащихся, тех кто посещает музыкальную школу  участвовать в беседе и просит приводить примеры).

Звуки с частотой выше 3000 Гц в качестве самостоятельный музыкальных тонов не используются, т.к. слишком резки и пронзительны.

Кроме громкости и высоты тона, музыкальные звуки характеризуются еще одним важным понятием – тембром звука.

Что такое тембр звука?

Получить чистый звук со строго определенной частотой колебаний, даже при полном отсутствии посторонних шумов, очень трудно, и вот почему. Любое колеблющееся тело издает не  только один основной звук. Его постоянно сопровождают звуки других частот. Эти «спутники» всегда выше основного звука и называются обертонами, т. е. верхними тонами. Именно они и 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. Если основной звук сопровождается близкими ему по высоте обертонами, то сам звук кажется мягким, «бархатным». Когда же обертоны значительно выше основного тона, мы говорим о неприятном «металлическом» голосе или звуке.

 Индивидуальная  творческая, домашняя работа: «Собрать в одну таблицу примеры из всех областей нашей жизни когда звук считается шумом, а когда музыкой.

Учитель,  привлекая тех кто посещает музыкальную школу  объясняет что такое  тембр голоса, тона, обертоны.

Задает всем желающим на выбор домашнюю творческую работу №2 на дом

Учащиеся принимают участие в беседе,  что такое тембр, тон, обертон

Обобщение и выводы:

Рефлексия деятельности

Цель: самооценка учащимися результатов своей учебной деятельности

Учитель : Какие субъективные характеристики звука мы разобрали на уроке? Как бы вы назвали тему нашего урока?

Ученик: Мы продолжили характеризовать звуковые колебания: - это громкость, высота, тембр звука, тон, обертоны..

 Учитель Правильно. Запишите тему урока: «Звуковые колебания. Характеристика звуковых колебаний».

1.Высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый звук.

2.Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.  Громкость звука зависит и от его длительности.

Учитель Внимание на доску. Игра «Верю не верю» (см. приложение №2)

Учитель задает вопросы, помогает сформулировать тему урока, просит записать тему урока в тетради и проводить небольшую игру: «Верю не верю» (количество вопросов зависит от  времени на уроке)

Учащиеся  записывают тему урока которую сами пытаются сформулировать по итогам  разобранных вопросов, устно отвечают на вопросы игры «Верю не верю».

Личностные:

Самооценка на основе успешности. Адекватное понимание причин успеха(неуспеха) в учебной деятельности

Коммуникативные УУД:  умение выражать свои мысли.

Познавательные УУД: Рефлексия. Контроль и оценка процесса и результатов деятельности.

Выставление оценок.

Домашнее задание

Цель: - закрепить полученные на уроке знания.

Задачи: - отработать навык решения задач по теме  урока.

Комментарии к выставлению оценок учащимся. Выслушать мнение учащихся о своей работе на уроке и мнение учеников об ответах своих товарищей

 Учащиеся записывают   домашнее задание

1. № 898,901,902

2. № 903,905,908.

3. № 909,910,912         Задание записывают все, дома выбирают уровень. ( 1–уровень слабого ученика, 2 – уровень  среднего ученика, 3– уровень сильного ученика). Домашнее задание необходимо выполнить и отнестись к этому очень ответственно, чтобы на следующем уроке продолжить отрабатывать алгоритм

Читать § 35,36 и отвечать на вопросы.  
Подготовить  творческие задания ( срок исполнения- неделя).

Учитель комментирует выставленные оценки учащихся.  Не забывает поощрять учеников за хорошую работу. Выслушивает мнение учащихся о своей работе на уроке и мнение учеников об ответах своих товарищей. Задает домашнее задание. Объясняет требования к домашнему заданию.

Учащиеся  слушают комментарии к выставленным оценкам. Если есть задают вопросы по теме урока. Записывают домашнее задание.

Используемая литература:

1. В.И. Лукашик «Сборник задач по физике для 7-9 классов»
2. А.Е. Марон «Опорные конспекты для 9 класса». Издательство «Просвещение»
3. А.Е. Марон «Контрольные работы по физике 7, 8, 9 классы». Издательство «Просвещение»
4..А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. «Физика 9 класс» ». Издательство «Дрофа»

Источник шума, помещение

Уровень шума, дБ

Реакция организма на длительное акустическое воздействие

Листва, прибой

Средний шум

20

40

Успокаивает

Гигиеническая норма

Шум внутри здания с магистралью

Телевизор

Поезд метро

Кричащий человек

Мотоцикл

60

70

80

80

90

Появляется чувство раздражения,  утомляемость, головная боль.

Реактивный самолет(на высоте 300 м)

Цех текстильной фабрики

95

100

Постепенное ослабление слуха, нервно-психический стресс(угнетенность, возбужденность, агрессивность), язвенная болезнь, гипертония.

Плеер

Ткацкий станок

Отбойный молоток

Реактивный двигатель(при взлете, на расстоянии 25м)

Шум на дискотеке

114

120

120

140-150

175

Вызывает звуковое опьянение наподобие алкогольного, нарушает сон, разрушает психику, приводит к глухоте.