Методическая разработка урока по физике "Звук. Характеристики звука. Акустический резонанс. Отражение звука. Эхо"

Цели урока:

сформировать у учащихся понятия «Звук», «Резонанс», «Эхо», изучить характеристики звука, акустический резонанс, отражение звука, показать практическую значимость. Шире раскрыть понятие звука, эхо на примере.

Задачи урока:

Образовательные:

сформировать понятия звук, резонанс, эхо, добиться усвоения характеристик звука;

Воспитательные:

формирование системы взглядов на мир, воспитывать трудолюбие, умение работать в дефиците времени, реагировать на физическую ситуацию;

Развивающие:

развитие речи, мышления;

совершенствование умственной деятельности: анализ, синтез, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы.

План урока:

1. Организация начала урока, объявление темы и цели урока – 3 мин.

2. Повторение пройденного материала по теме «Волны»– 7 мин.

3. Новый материал– 10 мин.

4. Просмотр презентации -10 мин. по 10 минут

5. Закрепление – 12 мин.

6. Подведение итогов урока – 3 мин.

Ход урока.

- Здравствуйте, ребята!

1.  Цель урока - Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с понятиями «Звук», «Резонанс», «Эхо», изучим характеристики звука, акустический резонанс, покажем практическую значимость. Шире раскроем понятие звука, эхо на примере. [слайд 1]

2.  Повторение. Проверка домашнего задания. Начнем с того, что мы уже знаем. Вспомним и ответим на следующие вопросы:

Что такое волна? (распространение колебаний от точки к точке, от частицы к частице. )

Какие 2 вида волн вы знаете… (поперечная и продольная).

Процесс распространения колебаний в пространстве… (Волновое движение).

Что такое продольная волна… (волна, в которой направление колебаний совпадает с направлением их распространения).

Среды, в которых распространяются продольные механические волны…(упругие: твёрдые, жидкие и газообразные).

Что такое поперечная волна… (Волна, в которой направление колебаний перпендикулярно к направлению их распространения).

Среды, в которых распространяются поперечные механические волны… (Упругие, только твёрдые)

Что такое длина волны… (…это расстояние l, на которое распространяется волна за время, равное периоду Т), (расстояние между двумя ближайшими частицами в волне, колеблющимися одинаково и имеющими одинаковые отклонения от положения равновесия). (l = uТ)

Что мы называем скоростью волны… (Физическая величина, равная отношению длины волны(l) к периоду колебаний её частиц(Т) ).

Написать формулу скорости волны…, (u=l/Т, Т=1/n, l = u/n или u = ln). 

3. Изучение нового материала. [слайд 4]

Человек живёт в мире звуков. Звук – это то, что слышит ухо. Мы слышим:

- голоса людей,

- пение птиц,

- звуки музыкальных инструментов,

- шум леса,

- гром во время грозы,

- шум движущегося транспорта.

Раздел физики, в котором изучаются звуковые явления называется Акустикой. Звук - это волна. И он доходит до нас через воздух, который разделяет ухо и источник звука. То, что воздух «проводник» звука, было доказано опытом, поставленным в 1660г. Р. Бойлем.

Если откачать воздух из колокола воздушного насоса, то мы не услышим звучания находящегося там электрического звонка. [слайд 6]

Услышав звук, мы обычно стремимся установить, что он дошел до нас от какого то источника, и рассматривая этот источник, находим в нём что- то колеблющееся. Например, если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука – это колеблющееся струна.

Механические волны с частотой колебаний от 16 до 20000 Гц вызывает у человека звуковые ощущения. Такие волны называются звуковыми или акустическими. Волны с частотами меньше 16 Гц называются инфразвуками.

Весь материал - в документе.

Министерство образования и науки Республики Казахстана

Западно – Казахстанская область

город Уральск

Средняя общеобразовательная школа № 7

Методическая разработка урока по физике в 9 классе на тему:

«Звук. Характеристики звука. Акустический резонанс. Отражение звука. Эхо.»

Подготовила: учитель физики Кекина Галина Васильевна

Тема урока по физике в 9 классе:

«Звук. Характеристики звука. Акустический резонанс.

Отражение звука. Эхо»

Тип урока – комбинированный

Цели урока – сформировать у учащихся понятия «Звук», «Резонанс», «Эхо», изучить характеристики звука, акустический резонанс, отражение звука, показать практическую значимость. Шире раскрыть понятие звука, эхо на примере.

Задачи урока:

Образовательные:

• сформировать понятия звук, резонанс, эхо , добиться усвоения характеристик звука;

Воспитательные:

• формирование системы взглядов на мир, воспитывать трудолюбие, умение работать в дефиците времени, реагировать на физическую ситуацию;

Развивающие:

• развитие речи, мышления;

• совершенствование умственной деятельности: анализ, синтез, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы.

Оборудование к уроку:

• Компьютер, интерактивная доска;

• видеопроектор, экран;

• Устройство «камертон»;

• презентации.

Домашнее задание: Повторить пройденные темы с §24 по §34. (Основные формулы и определения, единицы измерения, подготовка к контрольной работе).

План урока:

1. Организация начала урока, объявление темы и цели урока – 3 мин.

2. Повторение пройденного материала по теме «Волны»– 7 мин.

3. Новый материал– 10 мин.

4. Просмотр презентации -10 мин. по 10 минут

5. Закрепление – 12 мин.

6. Подведение итогов урока – 3 мин.

Ход урока:

- Здравствуйте, ребята!

1. Цель урока - Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с понятиями «Звук», «Резонанс», «Эхо» , изучим характеристики звука, акустический резонанс, покажем практическую значимость. Шире раскроем понятие звука, эхо на примере. [слайд 1]

1. Повторение. Проверка домашнего задания. Начнем с того, что мы уже знаем. Вспомним и ответим на следующие вопросы:

• Что такое волна? (распространение колебаний от точки к точке, от частицы к частице.)

• Какие 2 вида волн вы знаете… (поперечная и продольная).

• Процесс распространения колебаний в пространстве… (Волновое движение).

• Что такое продольная волна… (волна, в которой направление колебаний совпадает с направлением их распространения).

• Среды, в которых распространяются продольные механические волны…(упругие: твёрдые, жидкие и газообразные).

• Что такое поперечная волна… (Волна, в которой направление колебаний перпендикулярно к направлению их распространения).

• Среды, в которых распространяются поперечные механические волны… (Упругие, только твёрдые)

• Что такое длина волны… (…это расстояние , на которое распространяется волна за время, равное периоду Т),(расстояние между двумя ближайшими частицами в волне, колеблющимися одинаково и имеющими одинаковые отклонения от положения равновесия). ( = Т)

• Что мы называем скоростью волны… (Физическая величина, равная отношению длины волны() к периоду колебаний её частиц(Т)).

• Написать формулу скорости волны…, (=/Т, Т=1/,  = / или  = ).

1. Изучение нового материала. [слайд 4]

Человек живёт в мире звуков. Звук – это то, что слышит ухо. Мы слышим:

• голоса людей,

• пение птиц,

- звуки музыкальных инструментов,

- шум леса,

- гром во время грозы,

- шум движущегося транспорта.

Раздел физики, в котором изучаются звуковые явления называется Акустикой. Звук - это волна. И он доходит до нас через воздух, который разделяет ухо и источник звука. То, что воздух «проводник» звука, было доказано опытом, поставленным в 1660г. Р.Бойлем.

Если откачать воздух из колокола воздушного насоса, то мы не услышим звучания находящегося там электрического звонка. [слайд 6]

Услышав звук, мы обычно стремимся установить, что он дошел до нас от какого то источника, и рассматривая этот источник, находим в нём что- то колеблющееся. Например, если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука – это колеблющееся струна.

Механические волны с частотой колебаний от 16 до 20000 Гц вызывает у человека звуковые ощущения. Такие волны называются звуковыми или акустическими. Волны с частотами меньше 16 Гц называются инфразвуками.

Теперь познакомимся со свойствами и характеристиками звука:

• Тон

• Громкость

• Скорость

Тон. Об одних звуках говорят ,что они низкого тона, другие мы называем звуками высокого тона. Ухо их легко различает. Звук, создаваемый большим барабаном – это звук низкого тона, а свист – звук высокого тона.

Простые изменения показывают, что звуки низких тонов- это колебания малой частоты в звуковой волне. Звуку высокого тона соответствует большая частота колебаний.

Громкость. Чтобы выяснить от чего зависит громкость звука, в качестве источника звука рассмотрим Камертон.

КАМЕРТОН – устройство, представляющее собой источник звука, испускающий единственную частоту, называемой чистый тон. Чем больше размеры камертона, тем ниже звук. Он представляет собой дугообразный металлический стержень на ножке. [Демонстрация камертона.] Ударив молоточком по одной из ветвей камертона, мы услышим определённый звук. [слайд 5]

Чем сильнее удар моточка по камертону, тем громче он звучит, и ветви камертона колеблются со значительной амплитудой, слабый удар по камертону вызывает колебания малой амплитуды, следовательно, услышим слабый звук. Значит громкость звука определяется амплитудой колебаний звучащего тела.

Единица громкости называется Децибелом и обозначается [дБ].

Скорость звука – это скорость распространения волны. И она различна в разных средах. [слайд 6]

Ещё одной важной характеристикой звука является его окраска, или как называют музыканты – тембр. Тембр – это качество звука, который придает индивидуальную окраску голосу человека. Именно по тембру голоса мы узнаем знакомого человека не видя его.

Акустический резонанс. Рассмотрим пример. Возьмём 2 камертона с одинаковыми собственными частотами и расположим друг от друга. Один из камертона приведем в колебание. Затем прикоснувшись рукой, заглушим его. Однако в это ж время услышим негромкое звучание второго камертона. А так как этот камертон никто не возбуждал, приходим к выводу, что он был возбуждён колебаниями воздуха, дошедшим к нему от первого камертона. Это явление называется Акустическим резонансом. Камертон обычно укрепляют на деревянном ящике, причем подобранным так, чтобы его собственная частота была равна частоте его звука, создаваемого камертоном. Благодаря резонансу стенки ящика тоже начинают колебаться с частотой камертона. Ящик так и называется резонатором.

Явление резонанса используются для усиления звука колеблющихся тел. Поэтому камертоны укрепляют на специальных резонаторных ящиках с открытой боковой стороной. В музыкальных инструментах в качестве резонаторов используются как корпус инструмента, так и всевозможные отверстия в нем. Например, корпус домбры резонируют с колебаниями струн. Следовательно, корпус инструмента представляет собой резонатор. Звук домбры усиливает не только сам корпус, но и воздух внутри инструмента. Поэтому размер и форма отверстия в корпусе подбираются не случайно. А качественное звучание домбры будет зависеть от искусства мастера, изготовившего его. Видеоролик с красивой музыкальной мелодией со звуками домбры и кобыза.

Отражение звука. Эхо. Почему отражается звук? Происходит это потому, что колебания, принесенные волной к границе, передаются частицам второй волной среды, и они сами становятся источником новой звуковой волны. Это вторичная волна распространяется не только во второй среде, но и в первой, откуда пришла первичная волна. Это и есть отраженная волна. Простые наблюдения показывают, что при отражении звука (рис.112) угол падения() звукового луча равен углу его отражения ().

Например: на открытом воздухе музыка, пение, речь оратора менее громко, чем в помещении. Как вы думаете почему?

Ответ: В помещении наблюдается отражение звуковых волн от стен, пол, потолка. Следовательно, амплитуда звуковых колебаний увеличивается и тем самым громкость звука тоже увеличивается. На открытом воздухе для распространения звуковых колебаний нет никаких препятствий, и поэтому звуки менее громкие.

С явлением отражения звука связано такое известное явление как эхо. 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 распространятся.

Выступление ученика с докладом, которое было задано на дом. (Учащийся использует презентацию)

Вопросы классу:

1. Что нового узнали на уроке?

2. С какими новыми понятиями вы познакомились?

3. Как чувствовали себя на уроке?

4. Способствует ли форма проведенного урока лучшему усвоению изучаемого материала?

1. Закрепление нового материала: Решение задач, Кроссворды на тему: «Звук»

Задачи на закрепление: трое учащихся решают на доске.

Задача №1.Чему равна длина звуковых волн человеческого голоса, высота тона которого 680Гц? Скорость распространения звука 340м/с.

Задача № 2. Какова частота колебаний камертона, если длина звуковой волны 50см, а скорость распространения волн 330 м/с?

Задача № 3. Груз массой 0,4 кг, подвешенный к невесомой пружине, совершает 30 колебаний в минуту. Чему равна жесткость пружины?

Кроссворд. Смотри приложение.

По горизонтали

1. Что может слышать ухо ?

2. Единицы измерения энергии ?

3. Одно из свойств звука ?

4. Какие волны распространяются только в твердых средах ?

5. Распространение колебаний в пространстве?

По вертикали

1. «..» волны равна произведению частоты колебаний в волне на длину волны.

2. Волна, в которой колебания происходят вдоль то же прямой, что и их распространение?

3. Единица измерения громкости ?

4. Единица измерения длины волны.

5. Бывает звук низкого ……, или высокого……

Работа в группах.

1 группа

1.Рассчитайте глубину моря, если промежуток времени между отправлением и приемом сигнала эхолота 2с. Скорость звука в воде 1500 м/с.

2.Струнный музыкальный инструмент обычно имеет от 3 до 7 струн. Каким же образом достигается многообразие звуков, издаваемых инструментом? Ответ поясните.

2 группа

1.Период колебаний волны 0,0004 секунды. Найдите длину волны в воздухе. Скорость звуковой волны в воздухе 340 м/с.

2.Почему при некоторой скорости вращения двигателя швейной машинки стол, на котором она стоит, иногда сильно раскачивается?

3 группа

1.Наблюдатель заметил, что за 6 секунд прошло 4 гребня волны, расстояние между первым и третьим гребнями составляет 12м. Определите скорость волны, длину волны и период колебаний частиц среды.

2.Почему в пустом зале звук громче и "раскатистей", чем в заполненном?

4 группа

1.Ухо человека наиболее чувствительно к частоте 350 Гц. Определите длину волны соответствующей звуковой волны в воздухе, если скорость звука в нем 340 м/с.

2.Может ли возникнуть эхо в пустыне? Ответ поясните.

5 группа

1.Чему равна длина волны на воде, если скорость распространения волн 2,4 м/с, а тело, плавающее на воде, совершает 30 колебаний за ¼ минуты.

2. Почему в сильный туман все звуки и шумы слышны на больших расстояниях, чем в обычных условиях? Ответ поясните.

6 группа

1. Мимо рыбака за 10 секунд прошло 5 гребней волн, начиная с первого. Скорость волн 4 м/с. Определите длину волн и частоту колебаний.

2.Слышен ли шум двигателя в кабине реактивного истребителя, движущегося со сверхзвуковой скоростью? (Учесть, что двигатели самолета расположены позади кабины.) Ответ поясните.

1. Подведение итогов урока

Выставление оценок.

Домашнее задание.

Вариант 1.

1. Математический маятник за 40 с совершил 100 колебаний. Найти период и частоту колебаний.

2. Частота колебания морских волн 1,5 Гц. Найти скорость распространения волны, если длина волны 4 м.

3. Определите период и частоту колебаний пружинного маятника, если масса груза, подвешенного на пружине жесткостью 40 Н/м равна 250 г.

4. Определите длину нитяного маятника, если частота его колебаний равна 0,8 Гц.

5. Нитяной маятник, совершая свободные колебания, поднимается на высоту 20 см от положения равновесия. Определите скорость маятника при прохождении положения равновесия.

6. Как изменится частота колебания тела, подвешенного на пружине при увеличении его массы в 2 раза?

7. Груз массой 50 г, прикрепленный к пружине, жесткость которой равна 0,49 Н/м, совершает колебания. Какой длины надо взять математический маятник, чтобы его частота колебаний была равна частоте колебаний пружинного маятника?

Вариант 2.

1. Маятник совершил 60 колебаний за 25 с. Найти период и частоту колебаний.

2. Найти скорость распространения волны, если длина волны 5 м, а частота 0,45 Гц.

3. Определите период и частоту колебаний нитяного маятника, если его длина равна 10 м.

4. Определите массу груза, колеблющегося на пружине жесткостью 36 Н/м, если за 10 с было 10 колебаний ?

5. Колеблющийся на нити металлический шарик проходит положение равновесия со скоростью 0,8 м/с. Определите максимальную высоту, на которую поднимается этот шарик от положения равновесия.

6. Как изменится частота колебания груза, подвешенного на пружине, если взять пружину, у которой жестокость будет в 4 раза меньше ? 

7.Математический маятник длиной 0,99 м совершает 50 полных колебаний за 1 мин 40 с. Чему равно ускорение свободного падения в данном месте на поверхности Земли?