Тема урока: Звук. Характеристика звука. Акустический резонанс. Отражение звука. Эхо. Ультразвук.
Цели урока:
Образовательная цель - познакомить с понятиями «акустический резонанс, эхо, ультразвук», помочь учащимся осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений. Сформировать понятие звуковой волны. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Развивающая цель – создать условия для развития исследовательских и творческих навыков; навыков общения и совместной деятельности.
Воспитательная цель – способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу.
Тип урока: урок изучения нового материала
Оборудование: Учебник.
Ход урока:
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания
Устный опрос
1. Какие волны называются продольными? В каких средах они образуются?
2. Что называется длиной волны?
3. Какие волны называются поперечными?
4. Механическая волна...
5. Какой процесс называется волновым?
6. Назовите условие распространения механической волны.
7. Объясните процесс возникновения и распространения продольной волны в твердом теле.
Письменный опрос
(Решение заданий на месте по карточкам)
III. Изучение нового материала
Эксперимент 1
Возьмите крепкую бечевку (60 см) и привяжите к ней посередине металлическую ложку. Конец бечевки привяжите к указательным пальцам. Оба конца должны иметь одинаковую длину. Заткните уши пальчиками. Наклонитесь вперед, чтобы ложка свободно повисла и столкнулась с краем стола. Послышится звук, напоминающий звон.
- Почему? Ударяясь о стол, металл начинает колебаться. Эти колебания по бечевке передаются ушам. Мы слышим потому, что наши уши воспринимают различные колебания. Чтобы издавать звук, предмет должен колебаться. Колебания от него передаются воздуху и распространяются в нем. Колеблющиеся молекулы воздуха ударяются о барабанную перепонку, из-за этого она тоже колеблется. Эти колебания идут дальше через костную ткань и жидкость в ухе, пока не доходят до слухового нерва, а он посылает сигнал в мозг.
Эксперимент 2
В колокол помещают электрический звонок. И включают. Слышен звук. Начинаем выкачивать воздух, по мере разряжения воздуха громкость становится меньше, пока совсем не становится неслышной.
- Почему? Отсутствует среда, в которой распространяются колебания.
Вывод: звук может распространяться в газах, жидкостях и твердых телах.
Звук обусловлен механическими колебаниями в упругой среде и телах (твердых, жидких и газообразных), частоты которых лежат в диапазоне от 16 до 20 000 Гц и которые способно воспринимать человеческое ухо.
Раздел физики, изучающий звук, - акустика. Любое тело (твердое, жидкое или газообразное), колеблющееся со звуковой частотой, создает в окружающей среде звук.
Эксперимент 3
Переливание воды из одного сосуда в другой. Удар молотка по наковальне.
Чаще всего звуковые волны достигают наших ушей по воздуху. Но звук распространяется в воде и твердых телах. Нырнув с головой во время купания, можно услышать звук от удара двух камней, производимого на большом расстоянии.
Хорошо проводит звук земля.
Звуковая волна представляет собой последовательность сжатий и разряжений упругой среды, распространяющуюся с определенной скоростью. Это волна продольная.
Сжатие и разряжение воздуха вызывает колебания давления относительно среднего атмосферного давления
Громкости звука соответствует изменение давления Dr на несколько десятков Паскалей.
Ухо человека воспринимает Dr - 10~5 Па. Ухо весьма чувствительный прибор, наиболее чувствителен к колебаниям с частотой около 3500 Гц.
Звуковая волна подобно другим волнам распространяется с конечной скоростью. Если гроза далеко, то запаздывание грома достигает нескольких секунд.
Скорость звука в воздухе при 0 °С равна 331 м/с; в воде при 8 "С - 1455 м/с; в стали при 15 °С - 4980 м/с.
Физические характеристики звука
1. Звуковое давление, оказываемое звуковой волной на стоящее перед ней препятствие.
2. Спектр звука - разложение сложной звуковой волны на составляющие ее частоты.
3. Интенсивность звуковой волны.
4. Громкость.
Громкость звука, как и высота, связана с ощущением, возникающим в сознании человека, а также с интенсивностью волны.
Человеческое ухо способно воспринимать звуки интенсивностью от 10-12 (по рог слышимости) до 1 Вт/м2 (порог болевого ощущения).
Громкость не является прямо пропорциональной величиной интенсивности. Уровень громкости выражается в белах:
5. Высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота, тем выше звук.
6. Тембр звука позволяет различать два звука одинаковой высоты и громкости, издаваемых различными инструментами. Он зависит от спектрального состава.
2. Явление резонанса используется для усиления звука колеблющихся тел, поэтому камертоны укрепляют на специальных резонаторных ящиках с открытой боковой стороной. При изготовлении ящика его настраивают на частоту колебаний камертона. Звучание камертона и ящика происходит в унисон т.е. с одинаковой частотой.
Эхо в горах, которое нам хорошо знакомо с детства, является результатом отражения звука от преграды. Эхо – это звуковая волна, отраженная какой – либо преградой и возвратившаяся в то же место, откуда она начала распространяться.
Увеличение длительности звука, вызванное его отражением от различных препятствий, называется раверберацией.
Звуковые волны с частотой колебаний ниже 16 Гц называются инфразвуками, а выше 20 000 Гц – ультразвуками. С помощью ультразвука дробят камни, режут и сверлят металлы и сверхтвердые материалы. В медицине ультразвук используется в основном для ультразвукового обследования человеческого тела.
IV. Задачи
Упражнение 27
1. Наблюдатель стоит на расстоянии 200 м от высокой горы. Через какой промежуток времени он услышит эхо произнесенного слова? Скорость звука 340 м/с. Решение:
2. Эхо, вызванное ружейным выстрелом, охотник услышал через 4,5 с. На каком расстоянии от него находится преграда? Скорость звука 340 м/с. Решение:
3.Человекстоящий в узком ущелье между двумя большими скалами, издает короткий резкий звук. Он слышит звук эха дважды: первый через 1 с и следующий через 1,5 с. Какова расстояние между скалами? Скорость звука 340 м/с. Решение:
4. Частота основного музыкального тона «ля» 435 Гц. Определите длину этого тона, если скорость распространения звука в воздухе 340 м/с. Решение:
Упражнение 28
1. Ультразвук, посланный и отраженный от морского дна, возвратился через 0,8 с. Скорость звука в морской воде 1490 м/с. Какова глубина моря? Решение:
V. Закрепление учебного материала.
1. Что такое акустический резонанс? Когда он возникает?
2. Что такое эхо?
3. Может ли эхо возникнуть в степи?
4. Что такое инфразвук, ультразвук?
5. Где используются ультразвуковые волны?
7. Что представляют собой звуковые волны?
8. Что является источником звука?
9. Каковы частота и длина звуковых волн, воспринимаемые человеком?
10. Как называются такие звуковые волны?
VI. Домашнее задание: § 31-32-33-34-35. Упражнение 26
