Конспект урока Источники и характеристики звука

Урок в 9 классе по теме: «Источники звука. Характеристики звука».

Тип урока:  Объяснение нового материала с элементами беседы

Цели  урока:

1.  Развить у учащихся предметные компетенции: выработать  понимание  что такое звук, что является источником звука, что такое инфразвук и ультразвук, громкость, высота, тембр звука, умение различать звуки по их характеристикам.

2. Способствовать развитию общеучебных компетенций: регулятивных (умение прогнозировать, вносить коррективы, организовывать и оценивать свой труд, контролировать правильность своих действий), познавательных (владеть приемами изучающего чтения, выделять главное и второстепенное, причины и следствия, выдвигать гипотезы и искать пути их доказательств), коммуникативных ( умение слушать, работать в группе, аргументировано выражать своё мнение), ценностных (понимание важности разбираться в звуковых явлениях, знать, как используются звуковые колебания различных диапазонов в технике и науке, понимание вредности для здоровья человека громких звуков и шумов).

Задачи урока:

1.     Повторить с учащимися понятия колебания и волны, их виды и характеристики.

2.     Добиться, чтобы учащиеся поняли, что является источником звука, что такое инфразвук и ультразвук, что громкость, высота, тембр звука являются его характеристиками и какие физические величины их определяют при помощи эксперимента при объяснении нового материала.

3.      Развить познавательный интерес учащихся при рассмотрении прикладной стороны данной темы и жизненного опыта ребят.

4.     Продолжить подготовку к ГИА путем решения заданий, имеющих структуру заданий ГИА.

Оборудование:  камертон с молоточком, шарик на нити, натянутые струны, центробежная машина, диск с отверстиями, металлическая линейка, тиски, генератор звуковой частоты, громкоговоритель, компьютерный измерительный блок, осциллограф, совмещенный с компьютерным измерительным блоком, презентация к уроку, электронное приложение к УМК «Сферы» 9 класс.

План урока:

1.     Проверочное тестирование на повторение с проверкой результатов.

2.     Объяснение нового материала:

а) формулировка темы учащимися

б) определение опытным путем, какие тела являются источниками звука

в) знакомство с понятиями ультразвука и инфразвука

г) беседа с учащимися об образовании, воздействии на человека и использовании инфразвука и ультразвука

д) выдвижение гипотезы о том, что является физической характеристикой звуков разной громкости и проверка гипотезы на опыте

е) информация об единицах измерения громкости, примеры

ж) выдвижение гипотезы о том, что является физической характеристикой звуков разной высоты и проверка гипотезы на опыте

з) объяснение понятия тембра звука

и) наблюдение осциллограммы звуков разной громкости и высоты

3. Закрепление изученного:

    а) выполнение тестового задания (с экрана)

    б) работа парами (тестовое задание и текст)

    в) выполнение контрольного теста на компьютере (2 чел)

    г) решение самостоятельно сформулированной задачи с использованием математического маятника.

4. Рефлексия.

5. Подведение итогов урока.

6. Домашнее задание.

Ход урока:

1.     Проверочное тестирование на повторение с проверкой результатов.

Сегодня нам предстоит познакомиться с очень важными и интересными явлениями природы, чтобы вы смогли лучше усвоить новые понятия и помогали мне при объяснении, давайте сначала повторим то, что уже знаем.

Вариант 1

1.     Что является основным признаком колебательного движения?

1) Изменение скорости тела с течением времени

2) изменение ускорения тела с течением времени

3) повторение движения тела через одинаковые промежутки времени

4) периодические изменения скорости и ускорения тела

2.     В каких из представленных на рисунке случаях амплитуды колебаний одинаковы?

        1) А и Б               2) В и А              3) Б и В

     4) амплитуды всех колебаний одинаковы

3. Определите период колебательного движения, изображенного на рисунке.

1) 2 с               2) 4 с              3) 6 с            4) 8 с

4. На рисунке изображен математический маятник. В какой точке кинетическая энергия маятника максимальна?

1) А                               2) Б                                   3) В

   4) во всех точках кинетическая энергия одинакова

5. Необходимо экспериментально установить зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза. Какие из предложенных на рисунке маятников подходят для этого опыта?  ( Все пружины изображены в недеформированном состоянии).

1) А и Б

2) Б и В

3) В и Г

4) А и В

6 . На рисунке представлен график зависимости смещения частиц в волне от расстояния, проходимого волной. На рисунке стрелкой обозначено расстояние, равное

1)     длине волны                           2) половине длины волны

3) четверти длины волны           4) двум длинам волн

Вариант 2

1. Какое из перечисленных колебаний является свободным?

А. Колебание груза, подвешенного на нити, один раз отклоненного от положения равновесия и отпущенного.

Б. Колебания груза, подвешенного на пружине после однократного его отклонения от положения равновесия.

               1) только А             3) А и Б

               2) только Б              4) ни А, ни Б

2. Определите частоту колебательного движения, изображенного на рисунке.

1) 0,125 Гц                2) 0,25 Гц              3) 4 Гц                 4) 8 Гц

3. В каком из представленных на рисунке случаев период колебаний наименьший?

1) А     2) Б      3) В       4) периоды всех колебаний одинаковы

4. Груз, прикрепленный к пружине, совершает колебания между точками  1 и 3. В каком (-их) положении (-ях) потенциальная энергия маятника имеет максимальное значение?

    1) в первом   2) во втором      3) во втором и третьем

4) в первом и третьем

5. Необходимо экспериментально установить зависимость периода колебаний математического маятника от длины нити. Какие из предложенных на рисунке маятников подходят для этого опыта?

1) А и Б         2) Б и В           3) Б и Г           4) А и Г

6. На рисунке представлен график зависимости смещения частиц в волне от расстояния, проходимого волной. Чему равна длина волны?

1) 0,1 м        2) 0,2 м        3) 0,3 м        4) 0,4 м

После выполнения работы все ответы проверяются на экране, учащиеся сами себя оценивают.

2.     А теперь тишина…, внимательно слушаем тему урока, которую вы постараетесь сформулировать самостоятельно.

(Звучит запись различных звуков).

О чем же пойдет речь на уроке?   (О звуках)  Нас постоянно сопровождает огромное количество разнообразных звуков знакомых и незнакомых, резких и приятных, громких и очень, очень тихих. Что же мы должны будем узнать о них?  (Откуда берутся и почему такие разные)

Тема урока  «Источники звука. Характеристики звука»

б) Я попробую создать звук

Опыт 1  Звучание натянутых струн, металлической линейки, зажатой в тисках, камертона (изогнутого металлического стержня на ножке).

Что общего вы увидели? Все тела колеблются. А камертон? (колебания не видно)

Опыт 2  Отскакивание бусинки от ножки звучащего камертона.

Вывод:  Звучат колеблющиеся тела.

Опыт 3  Зажмем линейку в тисках по-другому, она колеблясь не звучит. Обратите внимание на частоту колебаний, она изменилась.

Вывод: звук создают тела , совершающие колебания с определенной частотой. Какой?

Установлено, что как звук человек воспринимает колебания от 16 до 20000 Гц. (Запись в тетради со слайда )

    Следует указать, что данные границы звукового диапазона условны, т.к. зависят от возраста людей и от особенностей их слухового аппарата, пожилые люди – до 6000 Гц, дети- более 20 000 Гц.

в) Механические колебания, частота которых превышает 20 кГц, называются ультразвуковыми, а колебания с частотой менее 16 Гц – инфразвуковыми.

Инфразвук

Инфразвук — это звук низкой частоты, он не улавливается человеческими органами чувств, но определённые низкие частоты могут вызвать у людей обострённую тревожность и даже психические расстройства. Колебания в этом диапазоне вызываются, например, землетрясениями и распространяются в толще Земли, в воздухе — взрывами. Хотя ухо не воспринимает инфразвук, иногда можно ощутить волны давления, которые его сопровождают. Инфразвук также порождается морем, в этом случае его называют «голосом моря». Образуется он обычно во время шторма в результате периодических сжатий и разрежений воды. Медузы, ракообразные и другие морские животные способны воспринимать инфразвуки и задолго до наступления шторма чувствуют его приближение.

Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего инфразвуковые волны в воздухе, воде и земной коре могут распространяться на очень далёкие расстояния. Это явление находит практическое применение при определении места сильных взрывов или положения стреляющего орудия. Распространение инфразвука на большие расстояния в море даёт возможность предсказания стихийного бедствия — цунами.

Ультразвук в медицине

Ультразвук широко используется в медицине для постановки диагноза и лечения некоторых заболеваний. В отличие от рентгеновских лучей, его волны не оказывают вредного влияния на ткани. Диагностические ультразвуковые исследования (УЗИ) позволяют без хирургического вмешательства распознавать патологические изменения органов и тканей. Специальное устройство направляет ультразвуковые волны с частотой от 0,5 до 15 МГц на определённую часть тела, они отражаются от исследуемого органа, и компьютер выводит на экран его изображение.

Ультразвуковой дефектоскоп

Ультразвук используется также для обнаружения и определения различных повреждений в деталях машин (пустоты, трещины и т.д.). Прибор, используемый для этой цели, называется ультразвуковым дефектоскопом (от лат. defectus — изъян, недостаток и греч. skopio — смотрю). На исследуемую деталь направляется поток коротких ультразвуковых сигналов, которые отражаются от находящихся внутри её неоднородностей и, возвращаясь, попадают в приёмник. В тех местах, где дефектов нет, сигналы проходят сквозь деталь без существенного отражения и не регистрируются приёмником.

Эхолокация

Эхолокация — способ определения местоположения тел по отражённым от них ультразвуковым сигналам. При этом расстояние до объекта определяется по времени между излучением звукового сигнала и приёмом эха. Эхолокация широко используется в мореплавании.

Исследование дна первыми эхолокационными приборами занимало весьма большое время. Они направляли сигнал в какую-либо точку пространства и по задержке ответа определяли её удалённость при известной скорости перемещения данного сигнала в данной среде и способности объекта, до которого измеряется расстояние, отражать этот сигнал. В настоящее время для решения этой проблемы используются приборы с использованием сигналов различной частоты, что в разы сокращает процесс эхолокации.

На практике применяются навигационные приборы — эхолоты, предназначенные для автоматического измерения глубины водоёмов, поиска косяков рыбы и других измерений. Идея эхолота возникла весьма давно и независимо у нескольких человек в Германии, Франции, США и Советском Союзе. Благодаря эхолотам учёные определили сложный рельеф дна океана — горные хребты, рифовые зоны, вулканы, впадины. На основании этих измерений были составлены карты с рельефом дна Мирового океана. С помощью эхолота в 1958 г. советским судном «Витязь» была обнаружена и измерена максимальная глубина Мирового океана — Марианская впадина, — составившая 11 022 м.

Использование ультразвука летучими мышами

Известно, что летучие мыши легко ориентируются в темноте, не натыкаясь на окружающие предметы, и даже ловят добычу в темноте. Такой же способностью обладают дельфины, ориентирующиеся в мутной воде. Что же заменяет им зрение?

Оказывается, эти и другие животные способны издавать ультразвуковые колебания и воспринимать их после отражения от препятствий. Острая направленность ультразвука позволяет им определять местоположение окружающих предметов и расстояния до них по времени запаздывания отражённого звукового сигнала.

д) Поговорим теперь о том, чем же звуки отличаются друг от друга.

Опыт 4 Удар по метроному с разной силой дает звуки разной громкости. Чем отличаются колебания ножек камертона? (Амплитудой)

Как проверить?  Опыт с бусинкой.

Вывод: Громкость звука определяется амплитудой колебаний.

е) Единица громкости звука называется сон. На практике громкость звука принято характеризовать уровнем громкости, измеряемым в фонах, или уровнем звукового давления, измеряемым в белах (Б) или децибелах (дБ).

Систематическое воздействие на человека громких звуков, особенно шумов неблагоприятно отражается на его здоровье, повышается нервная возбудимость, появляется быстрая утомляемость, повышается артериальное давление. В больших городах запрещены звуковые сигналы автомобилей.

ж) Звуки различаются по высоте. Женский голос высокий, мужской – низкий. Какая же физическая величина характеризует высоту звука?

Опыт 5 Вращение диска с отверстиями на центробежной машине с разной частотой. Пластмассовая линейка, касаясь вращающегося диска, колеблется, попадая в отверстия. Более высокий звук получается при большей частоте вращения диска.

Вывод: Высота звука определяется частотой колебаний, чем больше частота колебаний, тем выше звук.

Ветви камертона совершают гармонические колебания, его звук называется чистым тоном. Звуки от других источников (музыкальные инструменты, голоса людей) являются сложными звуками и представляют собой совокупность гармонических колебаний разных частот. Самая низкая частота такого сложного звука – основная частота, она определяет высоту сложного звука. Все остальные частоты (тона) называются обертонами, их частота в целое число раз больше частоты основного тона.

Обертоны определяют тембр звука. Звучание одной и той же ноты на разных музыкальных инструментах будет отличаться тембром.

Тембр звука – набор обертонов.

з) Попробуем теперь увидеть звук с помощью установки, собранной на столе. Звуковой генератор вырабатывает электрические колебания звуковой частоты, громкоговоритель превращает электрические колебания в звуковые – мы их услышим, а осциллограф позволяет увидеть колебания на экране.

    Мы убедились, что громкость звука определяется амплитудой, а высота – частотой.

3.     а) Выполнить задание.

б) Работа в парах с заданием на листах

в) Работа парами с текстом

г) работа  двух учащихся с контрольными тестами на компьютере.

д) Сформулировать и решить задачу на тему сегодняшнего урока с ис пользованием математического маятника.

Пример  Какова должна быть длина нити математического маятника, чтобы он звучал? (0,98 мм).

4.     Что является источником звука?

Что такое ультразвук, инфразвук?

Какие мы знаем характеристики звука?

Чем они определяются?

5.     Д.З. §§ 34-36, упр. 29,30.