Конспект урока по теме: «Источники звука.Звуковые колебания.Звуковые волны физике, 9 класс,

Конспект урока по теме «Звуковые волны» план-конспект урока по физике (11 класс) по теме

ГБОУ СОШ № 1112

Подлесных Ирина Евгениевна

ТЕМА: «Звуковые волны»

Тип урока: урок изучения нового материала.

Оборудование: камертон, стеклянный колокол от воздушного насоса, таблица «Слуховой анализатор», презентация.

Цели урока:

— выяснить, что является источником звука, определить его характеристики;

— установить связь физики, биологии и музыки;

— развивать умение обучающихся работать с текстом, выделять главную мысль;

— развивать интерес и познавательную активность обучающихся на уроке

— воспитывать активное отношение к познанию окружающего мира.

План урока.

1. Оргмомент.
2. Актуализация знаний.
3. Изучение нового материала. Работа с текстами.
4. Самопроверка (тест).
5. Итог урока.
6. Домашнее задание.

1. 1) Приветствие.

2) Проверка готовности обучающихся к работе.

3) Организация внимания:

— Ребята, посмотрите внимательно на таблицы и схемы на доске. Подумайте, о чем пойдет речь сегодня на уроке?

Действительно, тема нашего урока «Звуковые волны». Нам предстоит узнать, что является источником звука, каковы его характеристики. Вспомним из курса биологии строение нашего уха и попытаемся ответить на вопрос, как слышит ухо. Познакомимся с такими интереснейшими явлениями как инфразвук и ультразвук. И это далеко не все. Но сначала давайте вспомним основные понятия, основные характеристики колебательного и волнового движения.

II. Обучающиеся друг другу задают вопросы (колебательное движение; основные характеристики колебаний: амплитуда, период, частота, фаза; волна; продольные и поперечные волны; длина волны, скорость распространения волны).

III. 1. Из истории акустики.

Мы живем в мире звуков. Нас окружает шум нашего города, шелест листвы, голоса друзей, звуки железной дороги. Одни звуки успокаивают, другие поднимают настроение, третьи вызывают грусть, четвертые зовут к действию, движению. Человек, который не слышит от рождения, не может овладеть речью, мир для него лишен многообразия.

Раздел физики, занимающийся изучением звуковых явлений, называется акустикой.

О том, как рождаются звуки и что они собой представляют, люди начали догадываться очень давно. Заметили, к примеру, что звук создают вибрирующие в воздухе тела. Еще древнегреческий ученый Аристотель, исходя из наблюдений, верно объяснил природу звука, полагая, что звучащее тело создает попеременное сжатие и разрежение воздуха. Так, колеблющаяся струна то уплотняет, то разряжает воздух, благодаря упругости которого эти чередующиеся воздействия передаются в пространство от слоя к слою, вызывают упругие звуковые волны.

Проблемы акустики интересовали Леонардо да Винчи, Г.Галилея, И.Ньютона, Д.Бернулли, Г.Ома, П.Н.Лебедева и других крупнейших ученых. В этой области наук было сделано столько много, что к концу XIX века многие ученые считали дальнейшее развитие акустических исследований бесперспективными. Однако не прошло и нескольких десятилетий, как эта наука вновь заняла умы многих ученых.

2. Источники звука.

Итак, источником звука всегда являются колеблющиеся тела: струны, камертон, столб воздуха в духовых инструментах и др. А проводником звука может быть любая упругая среда. Наше ухо воспринимает в виде звука колебания, частота которых лежит в пределах от 20 до 20000 Гц.

Демонстрация. Камертон представляет собой изогнутый металлический стержень на ножке. При ударе резиновым молоточком камертон издает чистый, но негромкий звук частотой 440 Гц. Для улучшения звучания камертон устанавливают на резонаторном ящике. При звучании камертона в колебание приходит столб воздуха в ящике. Этот столб колеблется в резонанс с колебаниями камертона, поэтому камертон издает более громкий звук. Кроме того, резонаторный ящик подобен рупору, направляя звуковые волны в одну сторону. Звучит и стеклянный колокол от воздушного насоса при ударе по его краю резиновым молоточком. Благодаря большой поверхности колокол издает довольно громкий звук.

3. Как слышит ухо?

Доклад ученика (приложение)

4. Характеристики звука.

В слуховом ощущении звуки различаются по высоте, громкости и тембру. Эти физиологические характеристики зависят от частоты, амплитуды, формы колебаний.

Звуковые колебания, происходящие по гармоническому закону, воспринимаются человеком как музыкальный звук, или тон.

1. Колебания большой частоты воспринимаются как звуки высокого тона. Звуки малой частоты – как звуки низкого тона.

Высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук (график).

Звуки мужского голоса более низкие, чем звуки женского голоса, звуки баса ниже звуков тенора, сопрано выше альта.

1. Громкость звука: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук (график).

При одинаковых амплитудах как более громкие мы воспринимаем звуки, частоты которых лежат в пределах от 1000 до 5000 Гц, поэтому высокий женский голос с частотой 1000 Гц будет для нашего уха громче низкого мужского с частотой 200 Гц, даже если амплитуда колебаний голосовых связок в обоих случаях одинаковы.

1. Тембр.

Всем хорошо известно, что звуки одной и той же высоты, воспроизведенные на разных инструментах, отличаются друг от друга мягкостью или резкостью. Качество музыкального звука, его своеобразная «окраска» характеризуется тембром. Камертоны, звуковые генераторы создают звуки чистого тона (только одной частоты), и это простые, как бы «пресные» звуки. В скрипке или трубе порождаются колебания более сложной формы, которым соответствуют более сложные звуки, красивые и выразительные (график). Вот некоторые характеристики тембра: густой, глубокий, мужественный, суровый, бархатистый, матовый, блестящий, легкий, тяжелый, насыщенный.

«Простые тоны, какие мы имеем от наших камертонов, — писал Столетов, — не употребляются в музыке, они так же пресны и безвкусны, как химически чистая вода, — они бесхарактерны».

Тембр зависит от материала, из которого изготовлен инструмент, от формы инструмента.

— А теперь поработаем самостоятельно. Вам дается 5 мин, чтобы прочитать текст, выделить основную мысль, а затем изложить всем остальным.

— Давайте послушаем о том, как распространяется звук.

Доклад № 1 «Распространение звука» (приложение).

— Теперь послушаем о том, что такое шум и как с ним можно бороться.

Доклад № 2 «Шум и борьба с ним» (приложение).

Демонстрация различной проводимости веществ.

— Наше ухо воспринимает колебания от 20 до 20000 Гц. Колебания, лежащие за этими границами, нам не слышны, но их природа тождественна звукам, поэтому мы их тоже называем звуками.

Доклад № 3 «Неслышимые звуки» (приложение).

— Интерес к инфразвукам возник после одного загадочного происшествия.

В Марселе (Франция) рядом с научным центром была построена небольшая фабрика. Вскоре после ее пуска в одной из научных лабораторий обнаружили странные явления. Пробыв в ее помещении пару часов, исследователь становился абсолютно тупым: он с трудом решал даже несложную задачу. Раньше такие казусы не наблюдались.

И тут кто-то вспомнил о нашумевшем в прошлом театральном чуде. По ходу пьесы в лондонском театре «Лайрик» постановщику нужно было создать атмосферу таинственности и ужаса. Были перепробованы все известные тогда эффекты, однако требуемого результата они не дали. Случайно на репетиции присутствовал знаменитый американский физик Роберт Вуд. Он пообещал взять на себя заботу о создании соответствующего настроения актерам и зрителям, однако просил на время сохранить это в тайне.

Авторитет ученого был настолько велик, что его «декорацию» не стали репетировать. Ее смонтировали перед самым началом представления. Это была всего-навсего длинная широкая труба из жести, которую пристроили к театральному органу. В нужный момент по знаку режиссера органист заиграл. Но звука никто не услышал. «Полный провал», — чуть не закричал режиссер и схватился за голову. Неужели ученый ошибся в расчетах?

Но вот начали дрожать хрустальные подвески на древних светильниках. И все присутствующие на представлении почувствовали беспричинный страх. Более того, почему-то забеспокоились лошади у подъезда, и началась паника на улице. Тогдашний репортер (а об этом писали газеты) мог несколько сгустить краски, но в значительной мере его описание правдоподобно.

Не играл ли такой орган рядом с марсельской лабораторией? С этого и начали поиски секрета «заколдованного» помещения. Причины оказались на редкость прозаическими. В фабричной вентиляционной системе была поставлена вытяжная труба, которая случайно оказалась источником инфразвуковых колебаний. И так же случайно помещения в злополучной лаборатории оказались хорошим резонатором этих колебаний. Исправить положение, зная истинные причины, было нетрудно. Ученые и производственники остались добрыми соседями. (Эльшанский И.И. Законы природы служат людям. Книга для учащихся средн. и ст.классов. М., «Просвещение», 1978. С.104-105.)

— А теперь послушаем о том, как в нашей жизни нам помогают ультразвуки.

Доклад № 4 «Ультразвук помощник человека» (приложение)

— Что такое эхо? Как оно образуется?

Доклад № 5 «Эхо» (приложение).

— Название «эхо» связано с именем горной нимфы Эхо, которая, согласно древнегреческой мифологии, была безответно влюблена в Нарцисса. От тоски по возлюбленному Эхо высохла и окаменела. От нее остался только голос, способный повторять окончания произнесенных в ее присутствии слов.

— А теперь послушаем о совсем юной науке – психоакустике.

Доклад № 6 «Психоакустика» (приложение). Звучит «Колыбельная» Брамса.

— Достижения любой науки можно использовать как на пользу, так и во вред человечеству. В наше время наука должна быть нравственна. Звуком можно лечить, можно зомбировать, вызывая у человека определенные, нужные кому-то эмоции (применение акустических пушек в Тбилиси).

IV. Тест для самопроверки (приложение).

V. – Ребята, надеюсь, что вы сегодня узнали много нового, и это вас побудит к дальнейшему самостоятельному изучению звуковых явлений.

Подводится итог урока. Оценки за урок.

VI. Д/з: § 47.

Приложение

Распространение звука

Где бы мы ни находились, что бы ни делали – нас всюду сопровождают различные звуки.

Звуковая волна может проходить самые различные расстояния. Орудийная стрельба слышна на 10-15 км, ржание лошадей и лай собак — на 2-3 км, а шепот — всего на несколько метров. Эти звуки передаются по воздуху. Но проводником звука может быть не только воздух.

Приложите ухо к рельсам, и вы услышите шум приближающегося поезда значительно раньше. Значит, металл проводит звук лучше и быстрее, чем воздух. Давно замечено хорошее распространение звука и по земле. Перед Куликовской битвой князь Дмитрий Донской сам выехал на разведку в поле и, приложив ухо к земле, услышал конский топот приближающихся татарских полчищ. Бетховен, оглохнув, слушал игру на рояле, приставив к нему одним концом свою трость, другой конец которой он держал в зубах. Здесь проводником звука было дерево.

Вода тоже хорошо проводит звук. Нырнув в воду, можно отчетливо слышать, как стучат друг о друга камни, как шумит во время прибоя галька. Рыбы слышат шаги и голоса людей на берегу, это хорошо известно рыболовам. Свойство воды – хорошо проводить звук – широко используется для разведки в море во время войны, а так же для измерения морских глубин.

Для звука есть только одна преграда, и ее легко обнаружить. Если завести будильник и накрыть его колпаком, то звук будет слышен. Но если из-под колпака выкачать воздух, то звук исчезнет. Почему? Потому что звук не может передаваться через пустоту. Должна быть обязательно упругая среда. Звуковая волна – чередование сгущений и разряжений. А если нет среды, то, что будет сгущаться?

Важным событием в развитии акустики стало экспериментальное определение скорости звука. В воздухе скорость звука впервые была измерена А.Гумбольтом в 1822 г. В воде скорость звука была определена Колладоном и Штурмом в 1827г. на Женевском озере. В 1832 г. Жан Батист Био измерил скорость звука в твердом теле – чугунной трубе парижского водопровода.

По современным данным скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна 331 м/с.

Шум и борьба с ним

По действию, производимому на нас, все звуки делятся на музыкальные звуки и шумы. Чем они отличаются друг от друга? Чистый музыкальный звук всегда имеет определенную частоту. Шум – это множество самых различных, одновременно несущихся звуков.

Шум (особенно громкий) вредно отражается на здоровье и трудоспособности людей. Продолжительное действие шума вызывает утомление. В природе громкие звуки редки. Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок. Так действует шумовое загрязнение. Тихий шелест листвы, журчание ручья, птичьи голоса, шум прибоя приятны человеку. Они успокаивают, снимают стресс.

Длительный шум неблагоприятно влияет на органы слуха, понижая чувствительность к звуку. Он приводит к расстройству деятельности сердца, печени, к истощению и перенапряжению нервных клеток.

Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления – децибелах. Шум в 130 децибел вызывает у человека болевые ощущения в ухе и даже чувствуется кожей.

Развивая технику, человек заменяет труд человека работой машин. А это влечет увеличения шума. Следовательно, открываются и новые пути борьбы с ним. Различные твердые тела проводят звук по-разному. Упругие тела – хорошие проводники звука, мягкие и пористые тела – плохие проводники.

Чтобы защитить какое-нибудь помещение от посторонних звуков, стены, пол и потолок покрывают прослойками из материалов, плохо проводящих звук (войлок, ковры, прессованная пробка, опилки, пористые камни). Моторы, машины закрываются оболочками, поглощающими звук. Телефонные будки обиваются прессованными плитками. Звуковые колебания, дойдя до таких прослоек, затухают в них. Энергия колебательного движения в таких телах превращается во внутреннюю энергию – тела нагреваются.

Но все же защититься от внешнего шума очень трудно.

Неслышимые звуки

Колебания с частотами ниже 20 Гц называются инфразвуками. Мы можем слышать инфразвуки, лежащие близко к нижней границе звука. Дело в том, что инфразвуки, как правило, сопровождаются слышимыми призвуками (обертонами). Родство таких инфразвуков со звуком ухо способно ощущать.

Инфразвуковые колебания легко возникают в длинных трубах. Например, 10-метровая труба органа дает основной тон частотой около 16 Гц. Звук этой трубы подобен раскату грома. Инфразвуки возникают в печных и фабричных трубах при топке.

Явления, близкие к инфразвуку, представляют собой колебания, возникающие при выстрелах и взрывах

Один из интереснейших видов инфразвуков – это “голос моря”. При шторме на море ветер возбуждает вихри, периодически срывающиеся на гребнях волн. Получающиеся при этом колебания воздушной струи распространяются вдаль в форме инфразвука и могут быть обнаружены на расстоянии в сотни километров. Поэтому различные морские жители, способные воспринимать «голос моря», — медузы, ракообразные, морские блохи, — задолго до наступления шторма чувствуют его приближение.

Инфразвуковые волны с частотой 6-8 Гц способны вызвать у человека резонирование внутренних органов, ибо собственная частота тела примерно такая же. Все это может приводить к локальным разрушениям внутренних органов и к кровоизлияниям. Кроме этого, инфразвук действует и на человеческую психику, что приводит к необъяснимому беспокойству и истерике. Что-то подобное можно наблюдать, когда звучание низких часто музыкальных инструментов во время концертов резко меняет настроение слушателей.

Ультразвук – помощник человека

Механические колебания, происходящие с частотой более 20000 Гц, называются ультразвуковыми. Выяснилось, что их излучают и воспринимают живые существа для своих «переговоров». Собаки, например, воспринимают ультразвуки частотой до 40 кГц. Этим пользуются дрессировщики, чтобы подавать собаке команду, не слышимую людьми.

Ультразвуки находят широкое применение.

Жидкость “вскипает” при прохождении ультразвуковой волны. При этом возникает гидравлический удар. С помощью ультразвука можно смешать несмешивающиеся жидкости. Так готовятся эмульсии на масле.

При действии ультразвука происходит омыление жиров. На этом принципе устроены стиральные устройства.

Интересны биологические эффекты ультразвука. Ультразвуки ослабляют жизнедеятельность бактерий, уменьшают рост молочнокислых и туберкулезных бактерий.

Широко используется ультразвук в гидроакустике. Ультразвуки большой частоты поглощаются водой очень слабо и могут распространяться на десятки километров. Если они встречают на своем пути дно, айсберг или другое твердое тело, они отражаются и дают эхо большой мощности. На этом принципе устроен ультразвуковой эхолот.

В металле ультразвук распространяется практически без поглощения. Применяя метод ультразвуковой локации, можно обнаружить мельчайшие дефекты внутри детали большой толщины.

Ультразвук широко используется в медицине для постановки диагноза и лечения некоторых заболеваний. Диагностические ультразвуковые исследования (УЗИ) позволяют без хирургического вмешательства распознавать патологические изменения органов и тканей. Ультразвуковая терапия основана на том, что ультразвуковые волны определенных частот оказывают механическое, тепловое, физико-химическое воздействие на ткани, в результате чего в организме активизируются обменные процессы и реакции иммунитета.

Дробящее действие ультразвука применяют для изготовления ультразвуковых паяльников.

Эхо

Эхо – это звуковые волны, отраженные от какого – либо препятствия (зданий, холмов, леса т.п.) и возвратившиеся к своему источнику. Если до нас доходят звуковые волны, последовательно отразившиеся от нескольких препятствий и разделенные промежутком времени 50-60 мс, то возникает многократное эхо. Некоторые из таких эхо приобрели всемирную известность. Так, например, скалы, раскинутые в форме круга возле Адерсбаха в Чехии, в определенном месте повторяют 7 слогов, а в замке Вудсток в Англии эхо отчетливо повторяет 17 слогов.

Используется явление эхо и на кораблях и на подводных лодках. Посылая короткие импульсы ультразвука, можно уловить их отражения от дна или каких – либо предметов. По времени запаздывания отраженного сигнала можно судить о расстоянии до препятствия.

Создатели радиолокатора не думали, что многие технические задачи, с которыми им пришлось столкнуться, «решены» в природе миллионы лет назад. Оказывается, что между радиолокатором и крохотной летучей мышью есть нечто общее. Ночное видение у летучих мышей связано не с работой глаз, а с функцией ротовой полости. В полете мышь гортанью непрерывно излучает ультразвуковые импульсы, направленные только в сторону полета. Эти волны хорошо отражаются от совсем малых препятствий, что позволяет легко обнаружить добычу. При этом мыши сами часто становятся объектом охоты, т.к. совы слышат ультразвук.

Ориентация по отраженным звукам была открыта и у китообразных. Так, дельфины уверенно ориентируются в мутной воде. Посылая и принимая возвратившиеся назад ультразвуковые импульсы, они способны на расстоянии 20-30 м обнаружить даже маленькую дробинку, осторожно опущенную в воду.

Психоакустика

Психоакустика – недавно возникший раздел изучения потенциала человека, цель которого научиться менять человеческое поведение, изучая влияние звука, речи и музыки на сознание.

Музыка может сильно влиять на работу мозга. Так, например, музыка с темпом 60 ударов в минуту на 6 % усиливает альфа-активность мозга (связанную с расслаблением), при этом на 6 % уменьшается бета-активность (связанная с нормальным бодрствующим сознанием). Пульс замедляется в среднем на 4 деления ртутного столбика, и люди говорят о «состоянии расслабленного сознания».

Тембр, тональность музыки, также оказывает сильное влияние на работу мозга.

Доктор Сью Чапмэн провела эксперимент в Городской больнице Нью-Йорка, изучая влияние музыки на младенцев, родившихся недоношенными. Одна группа младенцев слушала Колыбельную Брамса (вариацию для струнных инструментов) шесть раз в день, а другая группа (контрольная) не слушала никакой музыки. Новорожденные, слушавшие Брамса, быстрее набирали вес, меньше страдали от осложнений и были выписаны из больницы в среднем на неделю раньше тех, кто не слушал музыку.

Психоакустика – юная наука, и мы только сейчас начинаем понимать, с какой точностью звуковые формы могут влиять на клеточные процессы в мозге.

Звуковые волны. Звук.

1. Условием возбуждения звуковой волны является:

1) наличие источника колебаний;

2) наличие упругой среды.

а) только 1

б) только 2

в) 1 и 2.

1. Ультразвуковыми называются колебания, частота которых…

а) менее 20 Гц.

б) от 20 до 20000 Гц.

в) превышает 20000 Гц.

1. Высота звука зависит от…

а) амплитуды колебаний.

б) частоты колебаний.

в) скорости звука.

1. Громкость звука зависит от …

а) частоты звука.

б) амплитуды колебаний.

в) скорости звука.

1. «Голос моря» — звуковые колебания частотой…

а) менее 20 Гц.

б) от 20 до 20000 Гц.

в) превышает 20000 Гц.

1. Скорость звука в воздухе при нормальных условиях:

а) 300000 км/с.

б) 360 м/с.

в) 331 м/с.

1. Какие из перечисленных ниже веществ хорошо проводят звук?

а) войлок.

б) опилки.

в) металлы.

Конспект урока_ 11 класс_ Звуковые волны и не только

Урок обобщения и углубленных знаний

«Звуковые волны и не только…….»

«Везде исследуйте всечасно,

Что есть велико и прекрасно»

Цели урока:

-Обобщить и расширить знания о звуковых волнах, выявляя вредные и

полезные свойства акустических волн;

-Расширить знания о новом виде волн — ультразвуковые;

-Показать значение физических знаний в жизни человека, поддерживая устойчивый интерес к предмету;

Задачи:

Обучающие: — перевести в систему знания учащихся о звуке и видах звуковых волн;

— ввести новые понятия сверх программного уровня;

— научить применять полученные знания в жизни;

Развивающие: — продолжить развитие речи, мышления, внимания;

— показать связь физики с биологией и медициной;

— развивать навыки по созданию мультимедийных презентаций;

Воспитательные: — вызвать интерес к предмету через практическую значимость

изучаемого предмета;

— дать возможность почувствовать свой потенциал каждому

учащемуся, чтобы показать значимость полученных знаний;

-содействовать в ходе урока формированию мировоззренческих

понятий;

Тип урока: урок обобщения и углубления знаний

Оборудование и пособия: тиски и линейка, камертон, бусинка на нити, плакат «Ухо», мультимедийный проектор, экран, компьютер, электронные презентации.

Ход урока

Первый этап — Организационный.

Весь урок сопровождается Презентацией.

Слайд 1

Учитель: Сегодня мы проводим урок обобщения и углубления знаний по теме «Звуковые волны и не только…»

Цель этого урока -обобщая изученный материал по данной теме расширить и углубить знания о звуковых и ультразвуковых волнах.

Слайд 2

Если внимательно вглядеться в окружающий мир, можно заметить, что он весь пронизан волнами. Волны живут всюду, куда не кинешь взор. Они живут своей незаметной жизнью и делают свою работу. Стоит приглянуться хотя бы к себе: все жилки в тебе вибрируют, волнами перемещается кровь по артериям. Электрические импульсы распространяются по нервам. Импульсы (пакеты волн) идут из глаз к мозгу; световые волны поступают в наши глаза, а звуковые в уши, гортань издает звуки, являющиеся волнами. Волновое движение-одно из наиболее распространенных видов движения в природе.

Одной из важных особенностей волн является то, что волны переносят энергию без переноса вещества. Другой особенностью является возможность передачи информации. Нас сегодня будут интересовать звуковые волны. Благодаря им мы можем разговаривать друг с другом, наслаждаться музыкой. Человек всегда жил в мире звуков (пение птиц, звуки музыки, шум леса и текущей воды) из живых существ только человек использовал свойства окружающей среды как носителя звука. Человек внес в мир звуков речь и музыку, сделал звук своим помощником. Что же мы знаем о звуке на сегодняшний день?

Второй этап — актуализация знаний

Это мы можем проверить на данном этапе урока. Ребята, приготовьтесь к опросу домашнего задания. Каждый из вас работал дома с вопросами, ответы на которые представляют минимум знаний, полученных на уроках физики. Давайте сейчас попробуем ответить на некоторые из них. Внимание на экран.

Слайды 3-4

Фронтальный опрос по изученному материалу:

1. Что представляет собой звук? (упругая волна, источником которой является колеблющееся тело).
2. Любая ли волна является звуком? ( нет, только волна, колебание частиц которой происходит с определенной частотой).
3. Можно это утверждение как то подтвердить экспериментально? (да , можно воспользоваться линейкой, зажатой в тиски. Отклоняя конец линейки от положения равновесия, мы возбудим ее колебания. Колебания будут восприниматься нашим ухом только тогда, когда выступающий конец линейки будет короток на столько, что его колебания будут происходить со звуковой частотой).
4. Каков должен быть диапазон частот колеблющегося тела, чтобы человек мог услышать звук? (частота должна лежать в диапазоне от 17 до 20000 Герц).
5. Какие характеристики упругих волн, в том числе и звуковых, вам известны? (длина волны, период, частота, скорость волны).
6. Назовите объективные физические характеристики звуковых волн? (звуковое давление, интенсивность звука, спектр звука).
7. Какие характеристики звука вы бы отнесли к субъективным характеристикам? (громкость, высота, тембр).
8. Чем вы объясните громкость звука? (амплитудой колебаний источника звука).
9. Можно ли проверить это утверждение экспериментально? ( да, для этого понадобится камертон и бусинка, подвешенная на нити. Помещая бусинку рядом с камертоном и ударяя по камертону с разной силой, можно заметить, что бусинка будет совершать колебания с разной амплитудой. Звук камертона будет громче тогда. Когда будет больше амплитуда колебаний его ветвей).
10. От чего зависит высота звука? (высота зависит от частоты колебаний источника, чем больше частот, тем выше звук).
11. Чем звуки одной частоты и громкости могут отличаться друг от друга ? ( звуки отличаются тембром).
12. В каких средах распространяется звук? ( звук распространяется во всех средах, исключением является вакуум).
13. Известно, что упругие волны могут быть продольными и поперечными. Какими являются звуковые волны? (звуковые волны являются продольными, но в твердых телах могут распространяться и поперечные звуковые волны, их скорость будет меньше).

Учитель: вы неплохо справились с этой частью домашнего задания. Тетради с решением задач я посмотрю после урока. Сегодня я соберу рабочие тетради у учеников, сидящих на первом ряду. А мы продолжаем.

Слайд 5

Третий этап-Расширение знаний

Учитель: Некоторые из вас в процессе изучения темы получили опережающие задания, связанные с поиском информации из самых широких источников. Часть из них вы можете видеть в печатном виде перед собой. А некоторые из вас, получив такое задание, подготовили мультимедийные презентации к нему. Сейчас вам предстоит стать активными слушателями и оценить результаты их работы. На столах у каждого лежат «Оценочные карточки». Внимательно слушая сообщение докладчика, попытайтесь оценить: техническое исполнение презентации, ее содержание и речевую культуру автора. По каждому подведите итоговый балл и помните, что от вашего отзыва будет зависеть оценка докладчика.

О том, как рождаются звуки, и что они собой представляют, люди начали догадываться давно. Древнегреческий философ Аристотель , исходя из наблюдений, верно объяснил природу звука. Он полагал, что звучащее тело создает попеременное сжатие и разрежение 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. А что же дальше? Об этом расскажет нам первый докладчик.

Слайды 6-15

Ученик 1 делает сообщение по теме «Ухо -естественный приемник звуковых волн».

Учитель: А теперь попробуйте отгадать детскую загадку.

Слайд 16

На всякий зов дают ответ.

А ни души, ни тела нет. (Эхо)

Учитель: Из-за конечной скорости звука появляется эхо. Вам известно, что эхо- это звуковая волна, отраженная какой-либо преградой и возвратившаяся в то место, откуда она начала распространяться. Преградами могут быть горы, опушка леса. Высокая стена. Эхо мы слышим через такой промежуток времени, в течении которого звуковая волна проходит путь до преграды и обратно, т.е. проходит двойное расстояние между источником звука и преградой. Излучая короткие импульсы волн и улавливая их эхо измеряют время движения волны до преграды и обратно, а потом определяют расстояние до нее. В этом суть эхолокации. Но звуковые волны не могут распространятся строго в одном направлении из-за их большой длины волны. Поэтому для эхолокации используют ультразвуковые волны. Но они сильно поглощаются в воздухе и слабо в воде, поэтому эхолокацию в основном используют в воде- гидролокацию. Давайте об этом узнаем подробнее.

Слайды 17-26

Ученик 2 Делает сообщение по теме «Про подводную акустику и гидроакустику»

Слайд 27

Учитель: Когда в конце второй мировой войны союзные войска вступили на территорию Германии , технические эксперты начали усиленные поиски работ и патентов, относящихся к ультразвуку. Дело в том , что в Германии в 30-х годах 20-го века было произведено много фундаментальных исследований по вопросам практического применения звуковых волн, частоты которых лежат выше верхней границы частот, воспринимаемых человеческим ухом. Тысячи слов недостаточно для того, чтобы рассказать о всех применениях ультразвука. Ограничимся лишь некоторыми из них.

Слайды 28-39

Ученик 3 Делает сообщение по теме «Ультразвуковая дефектоскопия»

Слайды 40-46

Ученик 4 Делает сообщение по теме «Ультразвуковой локаторный поводырь для слепых»

Слайды 47-64

Ученик 5 Делает сообщение по теме «Ультразвук в медицине»

Слайд 65

Учитель: С тех пор как техническая революция дала человеку новые источники энергии невиданной ранее мощности, люди стали как-то не по хозяйски относиться к своей планете. «Издержки» технического прогресса можно видеть на каждом шагу. Ямы и канавы, заполненные мусором; свалки ржавеющих автомобилей; реки и озера, гибнущие от отходов промышленных предприятий; воздух, которым мы дышим, загрязнен дымом и выхлопными газами миллионов автомобилей. Однако, существует еще более зловещий спутник развития индустрии, который опаснее для людей, чем загрязняющие отходы-это шум. Шумовое загрязнение атмосферы постоянно растет. Шум вредно влияет на здоровье человека. Конечно же, на нашем уроке мы не можем обойти стороной этот очень важный для нас вопрос. О шуме, его воздействии на психическое здоровье людей и контроле над уровнем шума давайте выслушаем еще одно сообщение.

Слайды 66-72

Ученик 6 Делает сообщение по теме «Шум»

Слайд 73

Четвертый этап — Итоги урока

Учитель: Подводя итоги, мне хотелось бы несколько слов сказать о том, что у многих выдающихся людей, таких как , композитор Бетховен, ученый Циолковский, восприятие звуков было затруднено- они попросту были глухими. Но, тем не менее , они продолжали творить, создавая гениальные произведения. Оказывается при некоторых формах глухоты, когда слуховой нерв не поврежден, звук проходит через кости. Иногда глухие могут танцевать, воспринимая ритм музыки благодаря колебаниям пола. Известно, что великий композитор Бетховен, будучи глухим, слушал музыку с помощью трости, одним концом которой он опирался на рояль, держа другой в зубах. Возможности человека беспредельны, даже тяжелый недуг не помеха. Человек постоянно, изо дня в день должен стремиться к вершинам мастерства, к поиску нового, к совершенству.

Слайд 74

Ну, а наш урок подходит к концу. И закончить его мне хотелось бы словами гениального ученого Альберта Эйнштейна:

«День, в который вы ничего не узнали,- это потерянный день. Нам так много надо узнать- у нас мало на это времени»

Не теряйте понапрасну времени, старайтесь больше узнать о мире, в котором мы живем. Ведь желание узнать и расширить свои знания об уже узнанном — это естественная потребность любого здравомыслящего человека.

Я надеюсь в «Оценочных карточках» вы подвели итоги. Я их внимательно изучу и, учитывая ваше мнение, выставлю каждому итоговую оценку.

Пятый этап — домашнее задание

Как вы уже поняли, мы сегодня говорили с вами о практическом применении ультразвуковых волн. Но вам известно о существовании волн с частотой меньше порога слышимости человека- инфразвуке.

Домашнее задание: Используя Интернет собрать и представить информацию об инфразвуке.

Конспект интегрированного урока по физике на тему «Звуковые волны» (11класс)

Физика 11 класс

Тема урока: Звуковые волны

Тип урока: комбинированный урок

Вид урока: интегрированный урок (физика, биология, музыка)

Цели урока

Образовательные:

1. ввести понятие «звуковая волна»,
2. выяснить, что является источником звука,
3. познакомить учащихся с характеристиками звука, научить различать звуки по громкости, тону, тембру; показать, как эти характеристики связаны с частотой и амплитудой колебаний;
4. показать связь физики с биологией и музыкой.

Развивающие:

1. активизировать познавательный процесс,
2. развитие логического и абстрактного мышления.

Воспитательные:

1. способствовать приобщению учащихся к миру прекрасного,
2. расширение кругозора,
3. развитие познавательного интереса к физике, биологии, музыке;
4. пропаганда здорового образа жизни.

Оборудование: мультимедийный комплекс, флейта, погремушка, камертон с молоточком, металлическая линейка, тиски.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Информационный ввод учителя по теме урока.
3. Изучение нового материала.
4. Закрепление изученного материала. Решение качественных задач.
5. Подведение итогов урока.
6. Домашнее задание.

Ход урока.

1. Организационный момент.
2. Информационный ввод учителя по теме урока.

На флейте ученицей исполняется мелодия из кинофильма «Титаник».

Учитель музыки. Что за музыкальное произведение, и из какого фильма вы сейчас услышали? На каком инструменте сейчас для вас играли?

Историческая справка. Флейта — один из древнейших музыкальных инструментов, официальные источники датируют ее появление 35 — 40 тысяч лет до нашей эры. Но возможно этот удивительный музыкальный инструмент намного раньше.

Прообраз флейты — обыкновенный свисток, звук в котором появляется при колебании воздушной струи воздуха, который рассекается об острый край дерева или другого материала.

Свистки были разных видов, они изготавливались из глины, камня, дерева. Они существовали у большинства народов в качестве различных сигнальных приспособлений, детских игрушек и как музыкальные инструменты.

В дальнейшем в свистковой трубочке прорезались отверстия, зажимая которые можно было регулировать высоту звука. Хроматические лады образовывались с помощью пальцевых комбинаций и при закрытии отверстий на половину или на четверть. Повышение звука на октаву происходило с помощь увеличения силы или направления дыхания. Постепенно свистковая трубочка становилась длиннее, а отверстий становилось больше. Расширялся звуковой диапазон, усложнялись мелодии и приемы игры.

Современные флейты подразделяются на несколько основных видов. Это продольная — блок-флейта; поперечная флейта, которая имеет очень много разновидностей; флейта Пана — многоствольчатая флейта.

Поперечная флейта является сейчас самым распространенным музыкальным инструментом семейства флейт. Она была известна в Египте еще более пяти тысяч лет тому назад и до сих пор остается основным духовым инструментом на всем Ближнем Востоке. На Руси разновидностью продольной флейты была свирель, датировать ее появление не представляется возможным.

В Китае поперечная флейта известна более трех тысяч лет, в Индии и Японии более двух тысяч лет.

В Центральную Европу поперечная флейта проникла с Востока через Балканы, где до сих пор остается самым распространенным народным инструментом. Европейскими мастерами поперечная флейта неоднократно усовершенствовалась, пока не приобрела известный нам современный вид.

Учитель физики.

Мир звуков так многообразен, Богат, красив, разнообразен, Но всех нас мучает вопрос: Откуда звуки возникают, Что слух наш всюду услаждают? Пора задуматься всерьёз.

Почему возникает звук? Чем отличаются звуки? Что представляет собой звук? Как он передается и принимается? На все эти вопросы мы сегодня попытаемся ответить.

1. Изучение нового материала.

Учитель физики. Выясним, что же является источником звука.

Учитель демонстрирует опыт с камертоном, показывает погремушку и издаёт ею звуки.

Что и кто ещё может издавать звуки?

Ответы учащихся: музыкальные инструменты, человек, животные, птицы, море.

Что является источником любых звуков?

Ответ учащихся: колебания.

Действительно, источником звука является колеблющееся тело.

Всякое ли колеблющееся тело звучит? Приведите примеры, когда тела колеблются, но не звучат.

Учащиеся приводят примеры.

Демонстрируется опыт с металлической линейкой, зажатой в тисках.

Почему в одних случаях звуки слышны, а в других – нет?

Оказывается, человек воспринимает звуки с частотой от 16 до 20000 Гц. Такие колебания называются акустическими. Упругие волны, которые воспринимаются человеческим слухом, называются звуковыми. Раздел механики, изучающий звуковые волны, называется акустикой.

Учитель биологии. Среди животных, птиц и рыб существуют виды, которые воспринимают и издают звуки, которые человек не слышит.

Во многих пещерах живут огромными колониями летучие мыши. Они находятся в пещерах только днём, ночью же вылетают наружу и охотятся за насекомыми. Как же летают эти животные в полной темноте, не наталкиваясь на стены и известковые образования. Оказалось, что летучие мыши способны издавать и воспринимать ультразвуковые колебания. Частота этих издаваемых колебаний около 50 тыс. в секунду.

У большинства летучих мышей уши большие, с незамкнутым снизу краем, перед слуховым проходом имеется кожистый выступ – козелок. Зрение развито плохо, поэтому все летучие мыши определяют положение окружающих предметов (включая объекты питания), улавливая слуховым аппаратом эхо ультразвуковых сигналов (короткие ультразвуковые импульсы частотой 20-120 кГц и продолжительностью от 0.2 до 100мс). Локационные сигналы создаются гортанью и испускают их через нос или рот.

Первая часть импульсов падает на стену и отражается под углом, равным углу падения. Кроме того, возникает боковая волна, которая падает на стену, идёт вдоль всей её поверхностью, пересекается с первой волной и заворачивает обратно в то место, откуда она возникла. Значит, благодаря именно ультразвуку и боковой волне, способной заворачивать обратно, летучие мыши могут не только летать внутри и вне пещеры, прекрасно ориентируясь в кромешной темноте, но и ловить на лету мелких насекомых.

Один из видов морских млекопитающих, использующих ультразвуки — это дельфины. Объемы тех отделов мозга, которые заведуют слуховыми функциями, у него в десятки(!) раз больше, чем у человека (при том, что общий объем мозга примерно одинаков). Дельфин способен воспринимать частоты звуковых колебаний, в 10 раз более высокие (до 150 кГц), чем человек (до 15-18 кГц), и слышит звуки, мощность которых в 10-30 раз ниже, чем у звуков, доступных слуху человека, каким бы хорошим ни было зрение дельфина, его возможности ограничены из-за невысокой прозрачности воды. У большинства дельфинов есть спинной плавник, морда вытянута в “клюв”. Из семейства китовых у дельфинов лучше всего развита эхолокация и наиболее тонкий слух.

Ультразвук возникает в гортани, переходит в воздухоносные мешки головы, которые являются усилителем ультразвука, и эти лучи, проходя через жировую линзу, собираются в одной точке возле рыбы. Эти лучи могут пройти расстояние до 15-20м.

А американские учёные обнаружили, что тигры и слоны используют для коммуникации друг с другом не только рычание, мурлыкание или рев и трубные позывы, но также и инфразвук, то есть звуковые сигналы очень низкой частоты, неслышные для человеческого уха. Эд Волш (Ed Walsh) и его коллеги из Национального исследовательского госпиталя «Бойз-таун» (Boys Town National Research Hospital) в Омахе, штат Небраска, проанализировали частотные спектры рычания представителей трёх подвидов тигра – уссурийского, бенгальского и суматранского – и обнаружили в каждом из них мощную низкочастотную компоненту. По мнению учёных, инфразвук позволяет животным поддерживать связь на расстоянии до 8 километров, поскольку распространение инфразвуковых сигналов почти не чувствительно к помехам, вызванным рельефом местности, и мало зависит от погодных и климатических факторов вроде влажности воздуха.

Собаки воспринимают ультразвуки с частотой до 40 кГц. Этим пользуются дрессировщики, чтобы подавать собаке команду, не слышимую людьми.

Учитель физики. Ультра и инфразвуки нашли широкое применение в нашей жизни. Давайте заслушаем сообщение о том, где нашли применение ультра и инфразвуки.

Сообщение учащегося. Сегодня ультразвук применяется в огромном количестве отраслей. Среди них: медицина, геология, сталелитейная промышленность, военная промышленность и т.д. Чрезвычайно интенсивно ультразвук применяется в геологии, существует специальная наука – геофизика.

С помощью ультразвука геофизики находят залежи ценных ископаемых и определяют глубину их местонахождения.

В металлолитейной отрасли ультразвук применяется для диагностики состояния кристаллической решетки металла. При «прослушивании» труб, балок у качественных изделий получается определенный сигнал, если же у изделия что-то отличается от нормы (плотность, дефект конструкции), сигнал будет другим, что и укажет инженеру на брак.

В современной медицине также используется ультразвук. Например, одна из самых распространенных процедур с его использованием – УЗИ, где ультразвук используется для диагностики состояния внутренних органов. Также применяется ультрозвуковая физиотерапия, позволяющая ускорить регенерацию шрамов, тканей, сращивания костей; ультразвуковая кардиограмма, ультразвуковой остеосинтез. Чистка зубов ультразвуком – это наиболее безопасный и эффективный способ очистки поверхности зубов. При помощи ультразвука уничтожают микроорганизмы и стерилизуют инструменты в медицине. Ультразвук сосудов является основным методом для диагностики варикозных заболеваний.

Окруженная вражескими суднами подводная лодка имеет только один безопасный

способ связаться с базой – передать сигнал в водной среде. Для этого используется особенный условный ультразвуковой сигнал определенной частоты – перехватить такое послание практически невозможно, т.к. для этого необходимо знать его частоту, точное время передачи и «маршрут». Однако отправка сигнала с лодки также является сложнейшей процедурой – необходимо учитывать все глубины, температуру воды и т.д. База, получая сигнал, и, зная время его прохождения, может высчитать расстояния до лодки, в результате – ее местонахождение.

Сегодня огромное распространение получили всевозможные аппараты с использованием ультразвуковых импульсов. И распространение не только в промышленности, но и хозяйстве современных россиян. Один из самых известных аппаратов – ультразвуковая стиральная машинка: небольшая «таблетка», подсоединяющаяся к сети и стирающая без моющих средств. Такое приспособление получает самые положительные отзывы: стирка бесшумна и экономична – аппарат требует крайне мало вспомогательных моющих средств и потребляет энергии меньше 50-ваттовой лампочки, белье не только очищается, но и дезинфицируется.

Пьезокерамические излучатели возбуждают ультразвуковые колебания, образующие в растворе огромное количество микроскопических пузырьков высоким давлением внутри, которые, взрываясь, нарушают сцепление загрязненных микрочастиц с волокнами изделий и облегчают их удаление поверхностно-активными веществами моющего раствора стирального порошка или мыла. Таким образом, очищение волокон ткани происходит изнутри…