Методическая разработка урока физики по теме “Звук и его характеристики” с использованием феноменологического метода.
методическая разработка по физике (9 класс)

Методическая разработка урока физики по теме “Звук и его характеристики” с использованием феноменологического метода

Конспект урока 34. Звук и его характеристики.

На этом уроке ученики знакомятся с формой и параметрами звуковой волны (период колебания, частота колебания, амплитуда колебания) на примере движения камертона. Ученики отрабатывают навыки вычисления параметров волны (период и частота колебания), знакомятся с понятием монохроматическая волна, тембр звука.

Оборудование:

- Штатив;

- Теннисный мяч на нити;

- Камертон с частотой 400 Гц (из набора камертонов на резонансных ящичках);

- Камертон 100 Гц;

- Метроном;

- Игла, которая крепится к камертону;

- Закопченный кусок оконного стекла.

Ход урока:

1. Ученики знакомятся с устройством камертона, называются части камертона: зубья, поворотная дуга, ножка.
2. а) Изучение камертона. В первых опытах используется камертон «ля» из набора камертонов на резонансных ящичках.

Сперва исследуются различные способы извлечения звука: при ударах различными предметами; при ударах резиновым молоточком о различные части камертона (о ножку снизу, сбоку, о середину; о концы зубьев сбоку, с торца, сверху…).

        Затем изучаем как звучат различные предметы при прикосновении камертона: стол, доска, окно, пол, ящичек-подставка для камертона…К этому добавляется еще один эффектный опыт – ученик закрывает пальцами уши, а учитель в это время прикладывает к его голове дощечку и ставит на нее ножку камертона.

Далее рассматриваем действие камертона 100Гц на различные тела. Вначале концами камертона касаемся поверхности налитой в тарелку воды, причем проделываем это с различными положениями камертона: и ножкой, и боковой поверхностью зубьев, и торцами…наблюдаем, как расплескивается в разные стороны вода, особенно при одновременном касании торцами обоих зубьев. После этого демонстрируем «скакание» теннисного шарика, подвешенного на нити возле звучащего камертона, - эффект максимален, когда в спокойном положении шарик касается боковой поверхности зубьев. При этом лучше всего закрепить камертон за верхнюю часть ножки в лапке на штативе и попробовать касаться шариком различных его частей. В дополнение – еще один впечатляющий опыт. Звучащим камертоном касаемся кончика носа желающих этого учеников – действует сильнее щекотки!

Здесь можно показать лишь часть феноменов, выбирая самое интересное.

б) Демонстрация гармонического характера колебаний камертона.

На конце одного из зубьев камертона 100 Гц закрепляется игла, которая крепится к торцевой поверхности так, чтобы вычерчивать максимально широкие полосы.

После этого запускаем метроном на отсчет секундных интервалов времени, настраиваем на его такт. Затем ударяем по камертону (лучше всего это сделать также в момент удара метронома), следующим тактом опуская его на поверхность стекла, лежащего на столе, и поднимая при следующем ударе метронома.

Теперь передаем стекло по ряду парт, чтобы дети могли рассмотреть оставленные иглой следы. Но можно и ускорить данный процесс, положив его на стекло диапроектора и спроецировав на стену или экран. Затем двое учеников получают задание посчитать число гребней на самом выразительном следе. Важно, чтобы ученики осознали назначение метронома в данном опыте.

Учитель спрашивает: «За какое время камертон выписывает такое количество гребней?»

В тетрадях ученики зарисовывают ряд последовательных фаз движения камертона:

Движение частей камертона при звучании можно пояснить на примере гибкой металлической линейки.

Теперь уместно и введение понятия периода колебаний, как длительности одного колебания. Для этого ученики должны определить, сколько времени длится одно колебание камертона 100Гц, как количество колебаний за единицу времени. Вводится понятие монохроматической звуковой волны, тембра звука.

На следе, оставленном иглой обычно хорошо заметно, как постепенно амплитуда идет на убыль. Следует обратить внимание учеников на этот факт еще при первом описании. А теперь надо спросить: «Можно ли на слух определить уменьшение амплитуды колебаний?»

3. Ученики сравнивают между собой примеры колебаний, отмечая качественную разницу в параметрах:

1. Колебание 1

Колебание 2

2. Колебание 3

Колебание 4

Колебание 4

Выводы:

1. Амплитуда первого колебания в два раз  меньше второго, поэтому звук 1 будет тише звука 2.
2. Амплитуда третьего колебания меньше амплитуды четвертого, а частота третьего колебания больше частоты четвертого колебания. Поэтому звук 3 будет тише и выше по тону звука 4.

4. Работа с материалом урока № 58. Используемые приемы «Верю – не верю», «Инсерт».

Учитель просит учащихся ответить на вопросы, начинающиеся словами: «Верите ли вы, что…». Учащиеся ставят на приготовленном заранее листе с высказываниями напротив каждого утверждения знак «+», если высказывание считают верным, и «-», если высказывание считают неверным (работа индивидуальна):

1. Звуку «ля» первой октавы соответствует частота 440Гц, звуку «до» первой октавы – частота 261,63 Гц.
2. Человеческое ухо воспринимает звук с частотами приблизительно от 16 Гц до 20 кГц.
3. Организма человека воспринимает и более низкий звук – инфразвук и болезненно на него реагирует.
4. При внешних воздействиях, вызываемых механической вибрацией или звуковой волной на частотах 4-8 Гц, человек ощущает перемещение внутренних органов, а при частотах 12 Гц – приступ морской болезни.
5. Звук с частотой более 20 кГц – ультразвук не воспринимается человеком.
6. Летучие мыши издают ультразвук в диапазоне от 20-100 кГц и используют его для локации, т.е. для определения расстояний до объектов, размеров и свойств поверхностей объектов по отраженному звуку.
7. В музыке одна и та же нота используется для нескольких звуков; при этом к названию ноты добавляется название октавы. Оказывается, что частоты звуков, различающихся на октаву, различаются в два раза.
8. Оказывается, что человеческое ухо воспринимает звук таким образом, что незначительное увеличение громкости соответствует большому изменению амплитуды звуковой волны.
9. Для измерения громкости сравнивают не амплитуды волн, а их логарифмы. Соответствующие единицы называются белами (Б).
10. В музыке одному и тому же простому звуку может соответствовать различная громкость (от пианиссимо до фортиссимо).
11. Нижний предел чувствительности человеческого уха 0Б, порог болевого ощущения 13Б.
12. Громкость шороха листьев соответствует 1Б, а громкость грома 12Б.
13. Согласно медицинским исследованиям, максимально допустимый шум, длящийся в течение нескольких часов и не оказывающий вредного воздействия на человека, имеет громкость 80 дБ.
14. На производстве, где шум превышает эту норму, полагается использовать шумозащитные приспособления.
15. Современные музыкальные наушники для прослушивания плейера дают максимальную громкость 100-110 дБ.

Учитель предлагает ученикам прочитать текст урока № 58 учебника и сделать на полях заметки:

«V» - уже знал;

«+» - новое;

«-» - думал иначе;

«?» - не понял, есть вопросы.

5. Домашнее задание: 1. Записи, сделанные в таблице, сопоставляются с предположениями, высказанными ранее, и переставляют знаки «+» и «-». 2. Задания урока № 34