Методическая разработка урока Звук, его характеристики
методическая разработка по информатике и икт (10 класс) на тему

Федеральное агентство по образованию

ФГОУ СПО

«Прасковейский сельскохозяйственный техникум»

 Тема урока:  

Преподаватель: Спивак М.В.

Прасковея, 2010.

Методическая цель: показать применение элементов исследовательского метода и методов проблемного обучения при изучении нового материала.

План занятия № 44

по дисциплине «Физика»

для студентов 1 курса группы 1ВТ очного отделения

Тема занятия: Звук, его характеристики.

Цели занятия:

Образовательная: выяснить природу звука; рассмотреть основные характеристики звуковых колебаний.

Дидактические задачи:

• выяснение причины появления звука;
• ознакомление с основными характеристиками звуковых колебаний;
• выявление факторов, от которых зависят высота и громкость звука;
• выяснение причин распространения звука в пространстве;
• рассмотрение явления шума и его влияния на организм человека.

Воспитательная и развивающая:

• стимулирование положительной мотивации учебной деятельности;
• воспитание экономического, экологического и эстетического мышле-

ния;

• развитие познавательных психических процессов: внимания, представ-

лений, памяти, мышления, воображения.

Вид занятия: урок

Тип занятия: урок изучения нового материала

Междисциплинарные связи:

Обеспечивающие:  

Обеспечиваемые: «Экология», «Охрана труда»

Оборудование занятия:

ТСО:

• ноутбук, мультимедиа-проектор;

Наглядные пособия:

• Презентация к уроку, выполненная в программе MS Power Point;
• Видеоролик «Инженер по ТБ ЗАО «Прасковейское» Чижов Ю.М. о вреде шума на производстве»;
• Физический маятник, камертон, установка для демонстрации звуковых колебаний, резиновая лента, противошумные наушники.

Демонстрации:

• Возникновение звука;
• Колебательные движения, вызывающие и невызывающие звук;
• Гармонические колебания камертона;
• Распространение звука в упругих средах.

Раздаточный материал:

• Опорный конспект.

Ход занятия

1. Организационный момент: приветствие, проверка отсутствующих, проверка готовности студентов к уроку.(1мин).

2. Вступительное слово преподавателя. Указание теоретической и практической значимости темы урока.(3 мин).

3. Сообщение темы урока. Постановка целей и задач.(1 мин).

8. Задание для самостоятельной работы студентов во внеурочное время: (2мин).

Л.С. Жданов, Г.Л. Жданов «Физика» стр 291-294, 297-299.

Творческое задание: изготовить физический маятник с генерацией инфразвуковых колебаний частотой 10 Гц.

Никто его не видывал,

А слышать – всякий слыхивал.

Без тела, а живет оно.

Без языка – кричит.

Н. А. Некрасов

Перед изучением нового материала указывается теоретическая и практическая значимость темы урока: «Не обязательно обладать научными знаниями, чтобы разбираться в источниках и проводниках звука. Но вот когда встают задачи построить сверхзвуковой самолет или просто защитить человека от вредных воздействий шума, а может попытаться повысить производительность труда, защищая рабочих от шума в производственных помещениях – без науки никуда».

В ходе занятия необходимо выяснить: как рождается звук? Какие бывают звуки? От чего зависят высота и громкость звука? Почему мы слышим звук? Что такое шум и как он влияет на организм человека?

В связи с этим план занятия:

1. Источники звука. Ультразвук и инфразвук.

2. Высота и громкость звука.

3. Распространение звуковых колебаний.

4. Шум и его влияние на организм человека.

Изучение нового материала начинается с вопроса: как рождается звук? Для ответа на поставленный вопрос проводятся: опыт с линейкой, зажатой с одной стороны, демонстрация колебаний камертона. Студенты  наблюдают и делают вывод: источник звука – это обязательно колеблющееся тело.

Здесь необходимо обратить внимание на то, что чаще всего звуковые колебания незаметны для глаз. Например, звуки голосов людей и многих животных возникают в результате колебаний их голосовых связок, звучание духовых музыкальных инструментов, звук сирены, свист ветра, шелест листьев, раскаты грома обусловлены колебаниями масс воздуха.

Затем студентам предлагается выяснить, а верно ли обратное утверждение: любое ли колеблющееся тело является источником звука?

В этом случае демонстрируются колебания физических маятников: нитяного и пружинного, а так же линейки, зажатой с одной стороны, если ее свободную часть максимально удлинить.

Студенты видят, что в этом случае звук не слышен.

Для выяснения причины этого явления необходимо указать на то, что научные исследования ученых показали, что человеческое ухо способно воспринимать как звук, механические колебания в пределах от 20 Гц до 20 000 Гц. Колебания этого диапазона частот являются звуковыми.

Расчет частоты колебаний нитяного маятника показывает, что звук при его колебаниях и не может быть слышен, так как частота колебаний маятника много меньше 20 Гц:

Здесь следует отметить, что указанные границы звукового диапазона условны, так как зависят от возраста людей и индивидуальных особенностей их слухового аппарата.

Обычно с возрастом верхняя частотная граница воспринимаемых звуков значительно понижается – некоторые пожилые люди могут слышать звуки с частотами, не превышающими 6000 Гц. Дети же, наоборот, могут воспринимать звуки, частота которых больше 20 000 Гц.

Механические колебания, частота которых превышает 20 000 Гц называются ультразвуковыми, а колебания, частота которых менее 20 Гц – инфразвуковыми.

Известен один случай использования инфразвука в театре: одна из сцен Лондонского театра переносила зрителей в далекое тревожное прошлое. Какими техническими средствами лучше всего выразить этот момент? Известный американский физик предложил постановщику спектакля использовать очень низкие, рокочущие звуки, которые, полагал ученый, и создадут в зрительном зале обстановку ожидания чего-то необычного, пугающего. Для получения «тревожного» звука Вуд сконструировал специальную трубу, которую присоединил к органу. И первая же репетиция испугала всех. Труба не издавала слышимых звуков, но когда органист нажимал на клавишу, в театре происходило необъяснимое: дребезжали оконные стекла, звенели хрустальные подвески канделябров. Хуже того, все, кто присутствовал в этот момент на сцене и в зрительном зале, почувствовали беспричинный страх. А виновником были неслышимые человеческим ухом инфразвуки частотой 10 Гц.

Когда были созданы высокочувствительные приемники звуков для самых различных частот, обнаружилось, что инфразвуки и ультразвуки распространены в природе так же широко, как и звуки слышимые. Оказывается, их излучают и воспринимают живые существа на суше, в воздухе и в воде и используют для своих «переговоров». Собаки, например, воспринимают ультразвуки с частотой до 40 кГц. Ультразвуком также пользуются летучие мыши, дельфины, глубоководные рыбы и др. существа.

Здесь студентам предлагается вспомнить случаи, когда животные предупреждали о приближении какого-нибудь стихийного бедствия, например, урагана или бури.

Неслышимые звуки по разному воздействуют на наш организм. Инфразвуки оказывают негативное воздействие: вызывают головокружение, нервозность, психические расстройства. Ультразвуки с частотой 0,5 – 15 МГц используются для диагностики организма и лечения некоторых заболеваний. Длительное воздействие ультразвуков большой мощности вызывают утомляемость, головную боль, боль в ушах, а, следовательно, не только снижают работоспособность, но и пагубно влияют на организм.

Итак, мы выяснили как рождается звук и какие бывают звуки?

Обратимся еще раз к опыту с линейкой. Студенты наблюдают за тем, что происходит, если свободную часть линейки постоянно укорачивать. Из наблюдений они делают вывод: высота звука зависит от частоты колебаний. Чем выше частота колебаний, тем выше издаваемый звук.

Теперь обратимся к опыту с камертоном:

Камертона.

Здесь следует указать, что громкость определяется действием звука на орган слуха, и поэтому ее трудно оценить объективно. В физике пользуются понятием, которое можно измерить – это интенсивность звука или звуковое давление, которое 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 децибелах (дБ).

Громкость звука зависит не только от амплитуды колебаний, но и от его длительности и от индивидуальных особенностей слушателя.

Итак, мы выяснили, что одни тела звучат, другие нет. Звук бывает разной высоты и громкости. А теперь необходимо выяснить, почему мы его слышим? Почему мы можем оценивать его своим органом слуха. То есть как он распространяется  от источника до нашего уха? Что является посредником или передающей средой?

Ну конечно же воздух. Сжатие и разрежение воздуха, вызванные колебаниями источника и распространяющиеся благодаря возникновению упругих сил достигают нашего уха и приводят барабанную перепонку в колебательное движение. В результате у нас возникают определенные слуховые ощущения. Что является посредником для передачи колебаний? Молекулы воздуха.

А что произойдет, если между источником и приемником удалить воздух, звук будет распространяться или нет? Почему?

После некоторых рассуждений студенты приходят к выводу, что звук не будет распространяться, так как нет посредника для передачи звуковых колебаний, то есть отсутствует передающая среда.

Теперь посмотрим на опыте, как звук распространяется в других упругих средах. Сначала студенты слушают звук от удара по столу, находясь в обычном положении, затем они прикладывают ухо к столу и опять слушают этот звук. Точно так можно поступить со стеклянной  или металлической пластиной, куском пенопласта или паралона.

Студенты анализируют результаты опытов и делают вывод: звук хорошо распространяется в упругих средах. Мягкие и пористые тела – плохие проводники звука. Звук не может распространяться в пространстве, где нет вещества.

Каким же образом можно защитить помещение от проникновения посторонних звуков?

Опираясь на сделанные ранее выводы, ребята предлагают для этих целей использовать мягкие и пористые материалы (войлок, пробку, пористые камни, пенопласт), которые очень плохо проводят звук.

Для сравнения проводимости звука в разных средах приводится таблица:

Скорость звука при нормальных условиях

Опорный конспект

План занятия

1. Источники звука. Ультразвук. Инфразвук.

2. Высота и громкость звука.

3. Распространение звуковых колебаний.

4. Шум и его влияние на организм человека.

1. Источники звука. Ультразвук. Инфразвук.

Перечислите несколько источников звука:______________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод: Любой источник звука _____________________

                                                                  как движется?

Очень часто  эти колебания незаметны для глаз.

Например, звуки голосов людей и многих животных возникают в результате колебаний их голосовых связок, звучание духовых музыкальных инструментов, звук сирены, свист ветра, шелест листьев, раскаты грома обусловлены колебаниями масс воздуха.

А всякое ли колеблющееся тело является источником звука?

Чем эти колебания отличаются от предыдущих? Они происходят быстрее(т.е. чаще) или медленнее?_______________________________________________

Определение частоты колебаний физического маятника.

n =        ;   t =      ;  

Почему мы не слышим звука при колебаниях физического маятника?__________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:  (Так любое колеблющееся тело является источником колебаний или нет? Дайте полный ответ.)____________________________________________

__________________________________________________________________

Указанные границы звукового диапазона условны, так как зависят от возраста людей и индивидуальных особенностей их слухового аппарата.

Расчет частоты колебаний трубы, присоединенной к органу.

Скорость звука в воздухе принять равной  – 340 м/с

Длина волны, возбуждаемой колебаниями трубы – 34 м.

О каких колебаниях идет речь в задаче_________________________________

Творческое задание: изготовить физический маятник с частотой колебаний 10 Гц.

2. Высота и громкость звука.

Что происходит с металлической линейкой, если укорачивать ее свободную часть?_____________________________________________________________

Вывод: Чем больше частота колебаний, тем звук________________________

                                                                                                                                       выше или ниже?

Камертон совершает колебания только одной строго определенной частоты (обычно 440 Гц).

Звук камертона является чистым тоном.

Чистый тон – это____________________________________________________

__________________________________________________________________

От чего зависит громкость звука?_____________________________________

__________________________________________________________________

Единица громкости – сон.

В практических задачах громкость звука принято характеризовать уровнем громкости, измеряемым в фонах, или уровнем звукового давления, измеряемым в Беллах в честь Грехэма Белла – изобретателя телефона.

На практике чаще громкость звука измеряется в децибеллах (дБ)

Вывод: Чем меньше амплитуда колебаний, тем звук_____________________

                                                                                                                                      громче или тише?

3. Распространение звуковых колебаний.

Что является посредником для передачи колебаний?

__________________________________________________________________

А если поместить источник звука в безвоздушное пространство, звук будет распространяться или нет?  Почему?___________________________________

__________________________________________________________________

Вывод: Звук распространяется в любой упругой среде – твердой, жидкой и газообразной, но не может распространяться____________________________

                                                                                                                             где?

Улучшится ли проводимость звука в газе, если увеличить его температуру?_______________________________________________________________

__________________________________________________________________

Скорость звука в воздухе при 0ºС и нормальном атмосферном давлении равна 332 м/с.

Скорость звука в различных средах, м/с (при 20ºС)

 - формулы для определения скорости звука.

В приведенной таблице укажите среды, которые хорошо проводят звук или являются  плохими проводниками звука

Как защитить помещение от проникновения посторонних звуков?_______________________________________________________________

__________________________________________________________________

4. Шум и его влияние на организм человека.

Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной силы и частоты.

Продолжительный шум вызывает у человека головную боль, приводит к заболеванию нервной и сердечно-сосудистой системы, к нарушению функций желудочно-кишечного тракта и обменных процессов в организме.

Звукопоглощающие свойства некоторых материалов

при звуке 1000 Гц

Для снижения шума на территории предприятия рекомендуется размещать производственные помещения с наибольшим шумом с подветренной стороны по отношению к направлению господствующих ветров.

На территории предприятия шум снижают путем озеленения свободных пространств.

Домашнее задание: Л.С. Жданов, Г.Л. Жданов «Физика» стр 291-294, 297-299.

Творческое задание: изготовить физический маятник с генерацией инфразвуковых колебаний частотой 10 Гц.