Урок физики для 9 класса по теме "Звуковые волны"

Тема урока. Распространение звука. Скорость звука. Эхо. Ультразвук.

Цели урока:

Образовательные:

- доказать, что звук распространяется в твёрдых, жидких и газообразных телах;

- научить вычислять скорость звука;

Развивающие:

– развивать наблюдательность, умение анализировать информацию, полученную из разных источников и делать обобщающие выводы;

Воспитательные:

– прививать культуру умственного труда, расширить кругозор.

Тип урока: изучение нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Метод проведения: объяснительно – иллюстративный.

Оборудование: линейка металлическая, струна, камертон.

Ход урока.

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний.

Фронтальный устный опрос.

Вопросы:

- Что называют волнами?

- Какие виды волн вам известны?

- В каких средах распространяется продольная волна? поперечная волна?

3. Изучение нового материала.

Раздел физики, в котором изучаются звуковые явления, называется акустикой.

Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошёл до нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдём в нём что-то колеблющееся. Если, например, звук исходит от репродуктора, то в нём колеблется мембрана- лёгкий бумажный диск, закреплённый по его окружности. Если звук издаёт музыкальный инструмент, то источник звука- колеблющаяся струна или колеблющийся столб воздуха.

Общим для всех звуков является то, что порождающие их тела, т.е.источники звука, колеблются.

В этом можно убедиться на простых опытах:

1. Металлическая линейка.

2. Камертон с шариком. Камертон- изогнутый металлический стержень на ножке.

3.Струна.

Различные опыты свидетельствуют о том, что любой источник звука обязательно колеблется (хотя чаще всего эти колебания незаметны для глаза).

Но как звук доходит до нас? Слышим звуки мы органом слуха- ухом. Между источником звука и ухом, воспринимающим звук, находится какая-то среда, чаще всего воздух. Именно в этой среде распространяются колебания от источника звука, но распространяющие колебания- это волна.

Следовательно, звук распространяется в виде волны, звуковой волны.

Какая эта волна? Т.к.распространяется в воздухе- продольная. Наличие какой-то среды для передачи звука обязательно. Если откачать воздух из-под колокола воздушного насоса, то мы не услышим звучания находящегося там электрического звонка. На Луне из-за отсутствия атмосферы полная тишина.

- Опыт – 2 камертона-передача звука.( Вывод о распространении волны.)

Звук может распространяться также в жидкой и твёрдой среде Хорошо проводят звук металлы, дерево, газы, жидкости, земля. Мягкие и пористые тела- плохо проводят звук. Когда часы или телефон лежат в кармане или в сумочке- они окружены мягкой тканью и мы не слышим их. Чтобы защитить помещение от посторонних звуков, их покрывают прослойками из материалов, плохо проводящих звук (войлок, ковры, опилки, пористые камни).

Звуковые колебания, дойдя до таких прослоек, затухают в них. Энергия колебательного движения превращается во внутреннюю энергию- тела нагреваются.

Если звук-это волна, распространяющаяся в воздухе, то он должен возникать всякий раз, когда частицы воздуха приходят в колебательное движение. Размахивание руками, колеблющий шарик на нити–не издают звук, частицы воздуха совершают колебание, волна при этом возникает. Объясняется это тем, что ощущение звука создаётся только при определённых частотах. Опыты показали, что для органа слуха человека звуковыми являются только такие волны, в которых колебания происходят от 20 до 20000 Гц. Размахивать руками 20 и более раз в секунду никто не может!

Человек от природы очень музыкален. Он способен слышать широкий диапазон звуков, он способен говорить, петь, т.е.воспроизводить звуки, способен чувствовать ритм. Мы выделим у человека два биофизических блока: ухо-звукоприёмник и источник голоса.

(звук 20-20000Гц, ультразвук от 20000- 10⁹ Гц,

инфразвук от 20Гц и ниже,гиперзвук-10⁹-10¹³ Гц)

Рассмотрим свойства звука:

1. Тон.

- Классификация голосов по частотам.

Вывод: звуки низкого тона- это колебания малой частоты (барабан)

звуки высокого тона- это колебания высокой частоты (писк)

Писк комара-500-600 взмахов его крыльев, жужжание шмеля-220взмахов.

2.Громкость.

Определяется давлением на барабанную перепонку, вызванным прохождением звуковой волны.

Можно предположить, что громкость зависит от амплитуды (показать с помощью камертона), но эта связь непростая, так как это зависит от индивидуальных особенностей слушателей. Громкость звука зависит также от его длительности. У каждого человека есть свой болевой порог- это максимальное изменение давления, которое ещё в состоянии фиксировать человеческое ухо.

Единица уровня громкости- бел (в честь изобретателя телефона-Александра Белла). В практике применяют децибелы. Звуки свыше 120дб вызывают ощущение боли.

3. Тембр.

Звучание одной и той- же ноты в исполнении различных музыкальных инструментов или голоса отличает тембр. Тембр звука определяется формой звуковых колебаний- разная относительная амплитуда, т.к.инструменты имеют разный вид(ящик).

4. Скорость.

Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами. Чем больше потенциальная энергия взаимодействия молекул вещества, тем больше скорость звука, поэтому скорость звука в твёрдом теле больше, чем в жидком, которая в свою очередь превышает скорость звука в газе. Скорость звука меньше скорости света(молния и гром)

Звуковые явления.

1.Звуковая волна, распространяясь в некоторой среде рано или поздно доходит до границы этой среды, а за ней начинается другая среда, состоящая из других частиц, в который и скорость звука другая. На такой границе происходит отражение звуковой волны. Почему отражается звук? Происходит это потому, что колебания, принесённые волной к границе, передаются частицам второй среды и они сами становятся источником новой звуковой волны. Эта вторичная волна распространяется не только во второй среде, но и в первой, откуда пришла первичная волна. Это и есть отражённая волна.

С явлением отражения звука связано такое известное явление, как эхо. Оно состоит в том, что звук от источника доходит до какого-то препятствия(граница двух сред), отражается от него и возвращается к месту, где он возник. И если первичный звук и звук отражённый доходят до слушателя не одновременно, то он слышит звук дважды. Звук может испытать и несколько отражений- тогда слышим звук много раз(раскаты грома).

(Чтобы услышать эхо, необходим промежуток между произнесённым и отражённым звуком 1/15с.

2. Акустический резонанс.

Звуковые колебания, переносимые звуковой волной. Могут служить вынуждающей, периодически изменяющейся силой для колебательных систем и вызывать в этих системах явление резонанса, т.е.заставить их звучать. Это акустический резонанс.

Камертон сам даёт слабый звук, т.к.площадь соприкосновения его ветвей с воздухом мало. Его укрепляют на ящике, подобранном так, чтобы частота его собственных колебаний была равна частоте звука, создаваемого камертоном. Благодаря резонансу стенки ящика тоже начинают колебаться с частотой камертона-резонанс-звук усиливается. Ящик-резонатор (различные инструменты имеют разные резонаторы; рот у человека-резонатор для голосовых связок) –в учебнике стр.129.

(показать резонанс с помощью двух камертонов)

-Колокольный звон;

-Стихи и загадки.

1. Кто, не учившись, говорит на всех языках (Эхо)

2. На всякий зов даю ответ, а ни души, ни тела нет (Эхо)

3. Без рук, без ног

По полю рыщет, поёт да свищет,

Деревья ломает, к земле траву приклоняет. (Ветер)

3. Закрепление.

1. вопросы по теме: -что такое звук?

-как распространяется звук?

-как мы слышим?

-свойства звука,

-формулы для скорости, периода, частоты

Почему во время грозы сначала слышим молнию и лишь, потом слышим гром?

б) От чего зависит скорость звука в газах?

в) Почему «слухачами», которые в древние времена следили за земляными работами противника, часто были слепые люди?

г) Почему звук не распространяется на Луне?

2. Выполнение тестового задания.

4. Дом.зад. §.36-38

Подведение итогов.