Урок физики в 9 классе на тему: Источники звука. Звуковые колебания. Высота и тембр звука. Громкость звука
план-конспект урока по физике (9 класс)

Урок 32

Тема: Источники звука. Звуковые колебания. Высота и тембр звука. Громкость звука

Цели урока:

1. Дидактическая – создать условия для усвоения нового учебного материала, используя личностно – ориентированный подход в обучении и принципы здоровьесбережения.
2. Образовательная – формировать понятие о звуке, его физических и физиологических характеристиках.
3. Развивающая – развивать логическое и абстрактное мышление, расширять кругозор, формировать научные представления об окружающем мире.
4. Воспитательная – прививать культуру умственного труда, учить видеть и понимать и ценить красоту окружающего мира, чувство собственного достоинства.

Тип урока – урок усвоения новых знаний.

Оборудование: камертон, резиновый молоточек, бусинка на нити, штатив, груз на пружине, гитара.

План урока:

• Организационный момент. (~1 мин.)
• Подготовка к усвоению нового материала. (~ 2 мин.)
• Актуализация опорных знаний. (~ 5 мин.)
• Освоение нового материала. (~ 20 мин.)
• Первичная проверка знаний, понимания и закрепления знаний. (~ 10 мин.)
• Домашнее задание, комментарий. (~ 1 мин.)
• Подведение итогов урока. (~ 2 мин.)

Ход урока

I. Орг. момент: приветствие.

II. Подготовка к усвоению нового материала:

а) Мотивация:

“Ревет ли зверь в лесу глухом

Трубит ли рог, гремит ли гром,

Поет ли дева за холмом – ...”

(А. С. Пушкин).

– Как вы думаете, о чем идет речь? Правильно, о звуке. Мы знаем, как разнообразен мир окружающих нас звуков – голоса людей и музыка, пение птиц и жужжание пчел, гром во время грозы и шум леса, шум моря и проезжающих автомобилей и т. д. Сам по себе звук не появляется, должен быть источник, т. е. колеблющееся тело.

– Какой будет тема урока? Верно: “Источники звука. Звуковые колебания и их характеристики”.

б) Постановка цели:

– Вы встречались в жизни с этим явлением? Да. Послушайте.

1). Демонстрация: высокий, низкий звук.

2). Демонстрация: веселая, грустная (сделать тихо, громко).

―Эти звуки чем – то отличаются? Трудно вам сейчас ответить на этот вопрос конкретно, вы говорите, что отличаются, а чем, сказать не можете. Так как же надо поставить цель урока? Верно.

Цель: Изучить звук и его характеристики.

III. Актуализация опорных знаний:

– Для достижения цели урока необходимо вспомнить изученный ранее материал, а именно механические колебания и волны.

1. Заполнить таблицу( индивидуально) (критерии на слайде)

2. Решить задачу (в парах) (критерии на слайде)

а). Расстояние между ближайшими гребнями волн в море 10 м. Какова частота ударов волн о корпус лодки, если их скорость 3 м/с? (ответ: 0,3 Гц).

б). Мимо неподвижного наблюдателя за 20 с прошло 5 гребней волн, начиная с первого, со скоростью 4 м/с. Какова длина волны? (ответ: 16 м).

3. Ответить на вопросы

• Что называется колебаниями?
• Что называется волнами?
• Какие волны называются продольными?
• Какие волны называются поперечными?
• В какой среде могут распространяться поперечные волны? Почему?
• В какой среде могут распространяться продольные волны? Почему?
• Что называется длиной волны? Покажите на графике.
• Что называется периодом волны? Покажите на графике.
• Как связаны между собой частота, скорость, длина волны?

IV. Освоение нового материала:

Можем мы отсюда сделать вывод, что источником звука будет являться колеблющееся тело? Любое?

3). Демонстрация: камертон звучит, а груз на нити – нет. – Значит, те колебания, которые воспринимает человеческое ухо, будем называть звуковыми, а те, которые человек не слышит – инфразвуком или ультразвуком.

– Исследования показали, что человеческое ухо может воспринимать как звук механические колебания тел, происходящие с частотой от 20 Гц до 20000 Гц.

Запись на доске:

  – Указанные границы звукового диапазона весьма условны, так как зависят от многих факторов: от возраста человека и индивидуальных особенностей его слухового аппарата. Обычно с возрастом верхняя граница слышимости понижается до 600 Гц, а дети, наоборот, могут воспринимать звуки > 20000 Гц. Слух можно сохранить, если вести здоровый образ жизни.

А знаете ли вы, что...

Швейцарские врачи решили обследовать 97 музыкантов симфонического оркестра. Анализ их слуха на специальных инструментах привел к печальному выводу: у заядлых курильщиков, несмотря на их большой профессиональный опыт, полоса воспринимаемых на слух частот на 500 Гц хуже, чем у их некурящих коллег. Таким образом мы видим, что никотин повреждает нервы слухового аппарата.

 Колебания, частоты которых >20000Гц или < 20Гц, слышат некоторые животные. Например, дельфины слышат до 170000 Гц! – ультразвук, а пингвины ложатся на снег и вытягивают свои клювы в направлении, в котором должна прийти метель, потому что они слышат инфразвуки приближающегося природного катаклизма – шторма.

– Да, вы не ослышались. Известная поговорка: “ Нем как рыба” оказалась неправильной: рыбы издают множество звуков, например, ставрида может лаять, как собака, морской налим урчит и хрюкает и т. Д только человеческое ухо не воспринимает эти колебания..

– Из всего многообразия механических колебаний для человека наиболее важны именно звуковые, с помощью которых люди общаются друг с другом.

– Когда мы говорим, поем, играем на музыкальных инструментах, то создаем звуковые волны, которые распространяются в воздухе, достигают человеческого уха и вызывают вынужденные колебания барабанной перепонки. Именно эти колебания человек и воспринимает, как звук

Работа в группах( критерии на экране)

Мы создадим группы и путем практического исследования изучим звук и   его свойства.

1 группа: Цель исследования: Доказать , что звучащие тела колеблются.

 Опыт:

1. подносим бусинку на нити к звучащему камертону и наблюдаем ее отскакивания.

2. увеличить силу удара по камертону. Как изменится громкость звука и отклонение бусинки

3. приведите примеры колеблющихся тел издающих звук

 Вывод:

звучащее тело _______________

Если по камертону ударить молоточком, то он зазвучит

Чем больше отклонение бусинки, тем амплитуда колебаний_____________,

тем звук________________________

Примеры колеблющихся тел издающих звук: _________________________________________________________________

2 группа: Цель исследования: Выяснить, как высота звука зависит от частоты колебания.

1 Изучить текст учебника на стр 124.

Опыт:

1. Совершите щипковое движение гитарной струны. Продолжайте совершать движения ,каждый раз изменяя длину струны. Как изменится высота звука?

Сделайте вывод

При изменении длины струны частота колебаний струны_____________

При этом высота звука становится______________________

 Вывод: Высота звука зависит от_____________________________

3 группа: Цель исследования: выяснить ,  что такое тембр звука

1 Изучите текст учебника стр 125. Ответьте на вопросы:

Что такое чистый тон?

Что такое основной тон и обертоны звука.

Что определяет тембр звука?

 Сделайте вывод, что позволяет отличать источники одних звуков от источников других звуков.

Динамическая пауза.

Давайте проведем небольшую динамическую паузу  подвигайте ногами, 1й ряд – уроните свои ручки на пол и поднимите их, 2й ряд – наклонитесь к своим сумкам и пакетам и потрогайте их. А теперь встаньте все дружно, передвигая свои стулья ближе к своему столу, а я на мандолине поиграю. Садитесь на место.

– Как можно назвать только что услышанное? Правильно, шум.

– А теперь закройте глаза и послушайте.

7). Демонстрация: звучит отрывок. (~ 1 мин).

– Откройте глаза и скажите, что вы увидели в этих звуках и чем эти звуки отличаются от шума? (Рассвет, приятно звучит).

– Можно ли назвать услышанное шумом? Нет. Это музыкальный звук– колебания в которых происходят через равные промежутки времени.

– Звук камертона – это музыкальный чистый звук, который называют – тоном – это гармонические колебания одной частоты. Самая низкая частота сложного звука называется основным тоном.

Делаем вывод:

Физиологические характеристики звука – высота и громкость – определяются физическими характеристиками: частотой и амплитудой. Чем тоньше звук, тем он выше. Чувствительность человеческого уха различна к разным частотам. Громкость звука зависит также от его длительности и индивидуальных особенностей слушателя. Единица громкости – сон, но чаще применяется Белл – (в честь ученого Грехэма Белла – изобретателя телефона) или децибелла – дБ.! Шелест листьев – 10 дБ. Громкий разговор – 70 дБ. Самолет – 130 дБ. (вызывает болевое ощущение). Систематическое воздействие на человека громких звуков может неблагоприятно сказаться на здоровье. Например: постоянное прослушивание плеера через наушники, дискотеки громкие. (Мать – сыну: “Сынок, ты так оглохнешь скоро, если постоянно будешь пользоваться наушниками, и слушать громкую музыку!”. Сын: “Спасибо, мама, я уже пообедал”)

– Делайте выводы!

V. Закрепление знаний:

1. Что является источником звука?

2. Колебания каких частот называются звуковыми? Ультразвуковыми? Инфразвуковыми?

3. От чего зависит громкость  и тембр звука?

Решение раноуровневого теста из варианта ОГЭ

VI. Рефлексия.

Какие задачи мы ставили в начале урока?

Сегодня на уроке мы узнали …

Мне было интересно …

Мы сегодня разобрались (научились)…

Я понял(а), что …

Мне было трудно …

Завтра на уроке я хочу …

– Закончить сегодняшний урок мне хотелось бы замечательными строками Маргариты Ивенсен:

Послушай: музыка вокруг, она во всем – в самой природе,

И для бесчисленных мелодий она сама рождает звук.

Ей служат ветер, плеск волны, раскаты грома, звон капели,

Птиц несмолкаемые трели среди зеленой тишины,

И дятла дробь, и поездов гудки, чуть слышные в дремоте,

И ливень – песенкой без слов все на одной звенящей ноте.

VII. Домашнее задание: §34 – 36; упр. 30(2;3).

Комментарий: о некоторых моментах я ничего не говорила на уроке. Найдите в § эти моменты.

VIII. Подведение итогов урока: оценки...

Резерв: “ Звук стелется вдоль стен”. А знаете ли вы, что...

Еще в древности было замечено, что звук хорошо распространяется вдоль вогнутых стен. Например, при дворе Фригийского царя Мидаса придворные прибегали к использованию вогнутых стен для подслушивания разговоров. Способствовали подслушиванию и вогнутые стены грота “Ухо Дионисия” в каменоломнях Сицилии (здесь подслушиванием занимались стражники, охранявшие находившихся в гроте военнопленных).

В соборе св. Павла в Англии и во дворце Гол Гомбад в Индии шепот можно отчетливо слышать вдоль галерей, расположенных у основания полусферических куполов, на расстоянии до 33 м от источника. Летний театр “Голливудская чаша” в Лос-Анджелесе (США) по форме напоминает поверхность усеченного конуса. Шепот слышен здесь вдоль вогнутой поверхности “чаши” так же хорошо, как и в соборе св. Павла. Несколько меньшая дальность слышимости шепота (до 25 м) отмечается в галереях собора Глочестера (Англия), в соборе Гиргенти (Сицилия), в соборе св. Петра в Риме (Италия) и в парке Сан-Суси в Потсдаме (Германия). В Потсдаме хорошая слышимость наблюдается вблизи расположенных амфитеатром на территории парка скамеек (“шепчущие скамейки Сан-Суси”). А в королевском театре в Копенгагене (Дания), где задняя и боковые стены имеют вогнутый профиль, звуки оркестра “стелются” вдоль стен и воспринимаются слушателями идущими не от инструментов, а от стен. В “слуховой комнате” Невьянской башни (Екатеринбургская обл.) сказанные шепотом в одном из углов квадратной комнаты слова благодаря распространению звука вдоль сводчатого потолка хорошо прослушиваются в диаметрально противоположном углу комнаты (ее площадь 6,5X6,5 м, высота 5,1 м), в то время как в ее средней части они не слышны.

Перечень таких “галерей шепота”, где хорошо “стелется” звук, можно продолжить. Это явление наблюдается в одном из летних театров Греции – “Театре Дионисия” у подножия Акрополя. Когда посетители этого театра бросают металлическую монету на мраморные ступени амфитеатра, имеющего вогнутый профиль, они могут долго слышать, как она катится вниз по ступеням. Люди, находящиеся в верхних рядах амфитеатра, хорошо слышат даже шепот актеров, исполняющих свои роли на сцене, расположенной в самом низу театра. В Храме Неба в Пекине (Китай) имеется высокая каменная стена, кольцеобразно его опоясывающая. Слабый звук, возникший вблизи нее, при благоприятных условиях погоды можно услышать на расстоянии до 80 м вдоль внутренней ее стороны. Дальность слышимости максимальна в том случае, когда источник звука находится близко к вогнутой стене, а звук направлен к слушателю, ухо которого почти прилегает к ней.

Чтобы все не раскололось 
На бессмысленные части!”

Лист самооценки ученика (цы) ___________________________________________

(фамилия, имя)

1. Проверка знаний

1. Заполнить таблицу:

2. Решить задачу:

а). Расстояние между ближайшими гребнями волн в море 10 м. Какова частота ударов волн о корпус лодки, если их скорость 3 м/с? (ответ: 0,3 Гц).

б). Мимо неподвижного наблюдателя за 20 с прошло 5 гребней волн, начиная с первого, со скоростью 4 м/с. Какова длина волны? (ответ: 16 м)

2. Закрепление:

Решите тест:

Вариант 1

1. Обязательными условиями возбуждения звуковой волны являются

А: наличие источника колебаний

Б: наличие упругой среды

В: наличие газовой среды

Верно(-ы) утверждение(-я)

1. А и Б        3) А и В
2. Б и В        4) А, Б и В

II.        К какому виду волн относятся звуковые волны?

1.        К поперечным механическим

2.        К продольным механическим

3.        К электромагнитным

4.        Среди ответов нет правильного

III.        Какова примерно самая низкая частота звука, слышимого человеком?

1. 2 Гц         2. 2000 Гц                         3. 20 Гц                 4. 20 000 Гц

IV.        Как называются механические колебания, частота которых превышает 20000 Гц?

1. Звуковые                         2. Инфразвуковые                         3. Ультразвуковые                 

4. Среди ответов нет правильного

Вариант 2

I.        От чего зависит высота тона звука?

1. От частоты
2. От амплитуды
3. От громкости звука
4. От всех трех параметров

2. Какие изменения отмечает человек в звуке при увеличении частоты колебаний в звуковой волне?

1. Повышение высоты тона
2. Понижение высоты тона
3. Повышение громкости
4. Уменьшение громкости

3. Какие изменения отмечает человек в звуке при увеличении амплитуды колебаний в звуковой волне?

1. Повышение высоты тона
2. Понижение высоты тона
3. Повышение громкости
4. Уменьшение громкости

4. Прочитайте текст, дайте ответ на вопрос.

Какие колебания совершает мембрана рупора под действием звуковой волны?

1. свободные
2. затухающие
3. вынужденные
4. гармонические

Открытие звукозаписи

Люди издавна стремились если не сохранить звук, то хотя бы как-то его зафиксировать. И когда 12 августа 1877 года Томас Эдисон пропел «Магу Had A Little Lamb...» («Был у Мэри маленький барашек...»), мир изменился: ведь песня про барашка стала первой в мировой истории фонограммой — записанным и воспроизведенным звуком. Благодаря возможности записывать и воспроизводить звуки появилось звуковое кино. Запись музыкальных произведений, рассказов и даже целых пьес на граммофонные или патефонные пластинки стала массовой формой звукозаписи.

На рисунке 1 дана упрощенная схема механического звукозаписывающего устройства. Звуковые волны от источника звука (певца, оркестра и т.д.) попадали в рупор 1, в котором была закреплена тонкая упругая пластинка 2, называемая мембраной. Под действием звуковой волны мембрана начинала колебаться. Колебания мембраны передавались связанному с ней резцу 3, острие которого оставляло при этом на вращающемся диске 4 звуковую бороздку. Звуковая бороздка закручивалась по спирали от края диска к его центру. На рисунках 1 и 2 показан вид звуковых бороздок на пластинке, рассматриваемых через лупу и при большем увеличении

Диск, на котором производилась звукозапись, изготавливался из специального мягкого воскового материала. С этого воскового диска гальванопластическим способом снимали медную копию (клише): использовалось осаждение на электроде чистой меди при прохождении электрического тока через раствор её солей. Затем с медной копии делали оттиски на дисках из пластмассы. Так получали граммофонные пластинки.

При воспроизведении звука граммофонную пластинку ставят под иглу, связанную с мембраной граммофона, и приводят пластинку во вращение. Двигаясь по волнистой бороздке пластинки, конец иглы колеблется, вместе с ним колеблется и мембрана, причём эти колебания довольно точно воспроизводят записанный звук.

1 группа:

Цель исследования: Доказать, что звучащие тела колеблются.

Опыт:

1. подносим бусинку на нити к звучащему камертону и наблюдаем ее отскакивания.

2. увеличить силу удара по камертону. Как изменится громкость звука и отклонение бусинки

3. приведите примеры колеблющихся тел издающих звук

Вывод:

Звучащее тело _______________

Если по камертону ударить молоточком, то он зазвучит.

Чем больше отклонение бусинки, тем амплитуда колебаний_____________, тем ____________________ звук.

Примеры колеблющихся тел издающих звук: ______________________________________________________________________________________________________

2 группа:

Цель исследования: Выяснить, как высота звука зависит от частоты колебания.

1 Изучить текст учебника на стр. 118-119.

Опыт:

Совершите щипковое движение гитарной струны. Продолжайте совершать движения ,каждый раз изменяя длину струны. Как изменится высота звука?

Сделайте вывод.

Вывод:

При изменении длины струны частота колебаний струны_____________

При этом высота звука становится______________________

Высота звука зависит от _____________________________

3 группа

Цель исследования: выяснить , что такое тембр звука

Изучите текст учебника стр 119.

Ответьте на вопросы:

Что такое чистый тон?

Что такое основной тон и обертоны звука.

Что определяет тембр звука?

Сделайте вывод, что позволяет отличать источники одних звуков от источников других звуков.

Вывод:

Чистый тон – ______________________________________

___________________________________________________

___________________________________________________

Основной тон – _____________________________________

___________________________________________________

___________________________________________________

Обертоны звука – ___________________________________

___________________________________________________

___________________________________________________

Позволяет отличать источники одних звуков от источников других звуков _____________________________

___________________________________________________