Источники и характеристики звука

Урок физики в 9 классе по теме

« Источники звука. Характеристики звука.»

Цели урока:

• создание условий для усвоения нового учебного материала, используя личностно – ориентированный подход в обучении и принципы здоровьесбережения.

• формирование понятия о звуке, его физических и физиологических характеристиках.

• развитие логического и абстрактного мышлений, расширение кругозора, формирование научного представления об окружающем мире.

• привитие видеть и понимать, ценить красоту окружающего мира.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование: камертон и резиновый молоточек, бусинка на нити, камертон демонстрационный штатив, металлические линейки разной длины.

Ход урока

1. Оргмомент.

2. Актуализация опорных знаний:

Обучающиеся работают по карточкам, выполняя задания. Заполняют таблицу.

III. Подготовка к целеполаганию:

По просьбе учителя ученик читает:

Мир звуков так многообразен,

Богат, красив, разнообразен,

Но всех нас мучает вопрос

Откуда звуки возникают,

Что слух наш всюду услаждают?

Пора задуматься всерьез.

На экране:

1. Освоение нового материала:

Все представления человечества о звуке получены путём наблюдений за окружающим миром, природой и проведением экспериментов. В давние времена, первобытный человек, наблюдая за листьями на дереве, видел, как они колышутся от ветра и шелестят, издают звук, когда взаимодействуют друг с другом. А если постучать палкой по дереву получается звук один, на другом дереве – иной.

Часть механических волн, которые воспринимаются человеческими органами слуха называются звуковыми волнами. Звук – это воспринимаемые человеческими органами слуха механические волны, которые вызывают звуковые ощущения.

Опыты показывают, что человеческое ухо воспринимает колебания частотой от 16 Гц до 20000 Гц. Вот именно этот диапазон мы и называем звуком. Обращаю ваше внимание на то, что конечно существуют волны частотой и меньше 16 Гц и конечно больше 20000 Гц. Но вот этот диапазон человеческим ухом не воспринимается. Давайте с вами обратимся к рисунку и посмотрим на схему нашего с вами диапазона. Если взять шкалу по возрастающей частоте, то мы с вами можем отметь две точки, одна соответствует 16-20 Гц, а другая точка 20000 Гц или как говорят 20 кГц. Вот этот диапазон и называется звуком. Все что меньше 16 Гц – это инфразвук, а все что больше 20000 Гц – это ультразвук. Эти области человеческими органами слуха не воспринимаются. Хотя могут восприниматься конечно же некоторыми животными, насекомыми эти диапазоны усваиваются.

Откуда же берется звук. Звуковые волны появляются от источника звука. Что такое источник звука. Источниками звука являются любые тела, которые совершают колебания со звуковой частотой (от 16 до 20000 Гц).

Демонстрация 1. Обратимся к опыту и посмотрим, как создается, образуется звуковая волна. Для этого нам потребуется металлическая линейка. Действуя на линейку мы наблюдаем колебания, но никакого звука не слышим, и тем не менее, вокруг линейки создается механическая волна. Когда линейка смещается в одну сторону, здесь образуется уплотнение воздуха, в другую сторону, тоже уплотнение. А между ними естественно образуется разряжение воздуха. Так создается волна, состоящая из уплотнений и разряжений воздуха. Пробуем еще раз, звука нет. Это связано с тем, что частота колебаний линейки в данном случае меньше звуковой частоты, меньше 16 Гц. Поэтому мы и не слышим звук.

На основе этого опыта в конце 18 века был создан прибор, который называется камертон, для настройки музыкальных инструментов.

Демонстрация 2. Вот этот прибор. И здесь мы должны себе хорошо представлять о том, что мы увидим – это образование звука при колебаниях камертона. Молоточком мы ударяем о камертон. Мы слышим звук, а когда зажимаем камертон, то звук прекращается. Значит, источником звука является камертон. Как мы с вами убедились, звук появляется в результате колебаний тела со звуковой частотой. И распространяются звуковые волны во все стороны. И здесь необходимо сказать, что между слуховым органом человека и источником звуковых волн должна быть обязательно упругая среда. Эта следа может быть газообразной, жидкой, твердой, но это обязательно должны быть частицы, способные передавать колебания. Процесс передачи колебаний, звуковых волн должен обязательно происходить там, где есть вещество.

Если вещества нет, никакого абсолютно звука мы не услышим. Так как нет частиц, которые могли бы звуковые колебания передавать.

Для того чтобы звук существовал нам надо:

• тело, создающее звук – источник звука;

• среда, передающая колебания между источником звука и человеком;

• частоты этих колебаний должна быть 16-20000 Гц;

• интенсивность звука должна быть достаточной, чтобы можно было его услышать.

Теперь перейдем к характеристикам звука. Это в первую очередь высота звука.

Высота звука – это та характеристика, которая определяется частотой колебаний

Низкие звуки – это звуки с частотой от 16 Гц и чуть выше, а высокая частота 19000-20000 Гц соответствует высокому звуку. Распределение по высоте связано с частотой колебаний. Чем частота больше у тела, производящего звуковые колебания, тем соответственно и звук будет выше.

Демонстрация 3. Давайте посмотрим на эксперимент. Обратимся вновь к линейке, зажатой в тиски. Мы с вами видели колебания, но не слышали звука. А если теперь длину линейки сделать меньше, то мы с вами будем слышать звук. Если сделать длину еще меньше, то слышим другой звук. Обратите внимание, что мы слышим большую высоту, но наблюдать сами колебания мы уже не можем, так как частота достаточно велика.

Демонстрация 4. Тоже самое можно проделать и с нашими камертонами. Если ударить по большому камертону, то мы можем наблюдать колебания, а звук еле слышен. А если взять камертон среднего размера, то ударив по нему мы уже слышим другой звук, его высота выше. И следующий камертон, соответствующий ноте «ля» или 440 Гц.

Следующая характеристика, о которой мы будем говорить – это тембр звука. Тембром называется окраска звука.

Как проиллюстрировать эту характеристику. Здесь надо сказать следующее. Тембр – это то, чем отличаются два одинаковых звука, исполненные различными музыкальными инструментами. Вот именно эту особенность, окраску звука, и характеризуется тембром. Еще один пример, когда мы говорим о тембре звука, это сравнение двух певцов, когда они берут одну и ту же ноту. Отличие голосов в данном случае и характеризуется тембром голоса.

И еще одна характеристика – это громкость звука. Громкость звука зависит от амплитуды колебаний.

Демонстрация 5. Возьмем камертон вместе с резонаторным ящиком и сделаем следующее, если ударить по камертону слабо, то амплитуда колебаний будет небольшая и соответственно звук будет тихий. Если же по камертону ударить сильней, то и звук, конечно, будет громче. Это связано с тем, что амплитуда колебаний будет гораздо больше.

Восприятие звука конечно вещь субъективная и зависит от того какой слуховой аппарат, каково самочувствие человека – это все нужно учитывать. Однако надо сказать, что вот все указанные характеристики являются достаточно изученными и на сегодняшний день не представляют никакого секрета.

Все демонстрации проводятся вместе с обучающимися.

Интересные факты о звуках…

Читают учащиеся (тексты заготовлены):

Их уровень измеряют в децибелах (дБ). Максимальный порог для человеческого слуха (когда наступают уже болевые ощущения), это интенсивность в 120-130 децибел. А смерть наступает при 200.

Звук и шум не одно и то же. Хотя обычным людям кажется и так. Однако для специалистов между этими двумя терминами – большая разница. Звук - это колебания, воспринимаемые органами чувств животных и человека. А шум - это беспорядочное смешение звуков.

Наш голос в записи иной, потому что мы слышим «не тем ухом».Это звучит странно, но это так. А все дело в том, что когда мы говорим, то воспринимаем свой голос двумя путями - через внешний (слуховой канал, барабанную перепонку и среднее ухо) и внутренний (через ткани головы, которые усиливают низкие частоты голоса).

А во время прослушивания со стороны задействован только наружный канал.

Глухие все же могут слышать. Один только пример этого: знаменитый композитор Бетховен, как известно, был глухим, однако мог создавать великие произведения. Каким образом? Он слушал… зубами! Композитор приставлял к роялю конец трости, а другой конец зажимал в зубах - так звук доходил до внутреннего уха, которое у композитора было абсолютно здоровым, в отличие от уха внешнего.

Звук может превращаться в свет. Такое явление называется «сонолюминесценция». Возникает, если в воду опустить резонатор, создающий сферическую ультразвуковую волну. В фазе разрежения волны из-за очень низкого давления возникает кавитационный пузырёк, который некоторое время растёт, а затем в фазе сжатия быстро схлопывается. В этот момент в центре пузырька возникает голубой свет.

«А» - самый распространённый в мире звук. Он есть во всех языках нашей планеты. А всего в мире их насчитывается около 6,5-7 тысяч. Больше всего людей говорят на китайском, испанском, хинди, английском, русском, португальском и арабском.

Нормой считается, когда человек слышит негромкую разговорную речь с расстояния не менее 5-6 метров (если это низкие тона). Или при 20 метрах при тонах повышенных. Если вы плохо слышите, что говорят с расстояния 2-3 метров, стоит провериться у сурдолога.

Какое изобретение человека первым преодолело звуковой барьер? Характерный щелчок после взмаха кнутом обусловлен тем, что его кончик движется со сверхзвуковой скоростью. Аналогичный эффект происходит, когда со скоростью больше скорости звука летит самолёт: от созданной им ударной волны наблюдатель может услышать громкий звук, похожий на взрыв. Однако именно кнут можно признать первым изобретением человека, преодолевшим звуковой барьер.

Какие членистоногие могут убить рыбу с помощью звука? Стреляющие креветки имеют специальные приспособления на клешнях, позволяющие делать громкий щелчок. Мощность звука — 218 децибел — ставит их в один ряд с ревущими китами. Креветки используют эту способность для охоты — звук такой силы позволяет убить находящуюся рядом небольшую рыбу.

Каким образом можно превратить наушники в микрофон? Если подключить обычные наушники ко входу микрофона, их можно использовать как микрофон. Упрощённо конструкция наушников и микрофона одинакова: мембрана подключена к катушке с проводом, находящейся в магнитном поле постоянного магнита. В наушниках при обычном использовании подаваемый на катушку ток преобразуется в колебания мембраны, а в микрофоне — наоборот

Самым громким из растений считается обыкновенный кактус. В засушливое время растение начитает вибрировать и издавать звук на очень высокой частоте, выбивая из почвы молекулы воды. Именно поэтому и выглядит растение как огромный барабан или как огромная труба. Услышать такой звук человеку не под силу, но зафиксировать приборами возможно.

Звукотерапия в последнее время считается очень действенным методом лечения. Использование в музыкальном произведении звуков природы, очень успокаивающе влияет на организм в целом. К инструментам, полностью воспроизводящим природные звуки, относятся все смычковые, особенно виолончель, и духовые. Использование неприродных, искусственных звуков, лязга металла, шума приближающегося поезда, автомобиля, электронных обработок чуждо человеческому организму и заставляет держаться всегда в напряженном состоянии, повышая общий тонус организма и прибавляя адреналин в кровь. Но, постоянное пребывание в таком состоянии пагубно сказывается на организме и человек быстро устаёт, становится нервным и раздражительным. Отлично поможет в такой ситуации классическая музыка.

Во время грозы можно легко рассчитать расстояние до эпицентра стихии, если посчитать время, прошедшее от вспышки молнии до ближайшего раската грома и умножить на скорость звука – 330 м/с. Такое значение будет не точным, но определить приближается гроза или удаляется, поможет

V. Подведение итогов урока.

VI. Домашнее задание творческого характера.

Мир звуков так многообразен,

Богат, красив, разнообразен,

Но всех нас мучает вопрос

Откуда звуки возникают,

Что слух наш всюду услаждают?

Пора задуматься всерьез.