Конспект урока "Источники звука. Высота, тембр, громкость звука" (9 класс физика Перышкин)

Источники звука. Высота, тембр, громкость звука У р о к  3 0 Цели урока: Познакомить учащихся со звуковыми волнами как одним из видов механических волн; ввести понятия  высоты, тембра и громкости звука, показать их отличие. Ход урока I. Проверка домашнего задания, повторение ­ Что называется длиной волны? ­ Какой буквой обозначается длина волны? ­ За какое время колебательный процесс распространяется на расстояние, равное длине волны? ­ По каким формулам можно рассчитать длину волны и скорость распространения поперечных и  продольных волн. II. Письменная проверочная работа Вариант I 1. Происходит ли перенос вещества и энергии при распространении бегущей волны в упругой среде? а) энергии ­ нет, вещества ­ да; б) энергии и вещества ­ да; в) энергии ­ да, вещества — нет. 2. Период колебания частиц воды равен 2 с, а расстояние между соседними гребнями волн равно 6 м.  Определите скорость распространения этих волн. а) 3 м/с; б) 12 м/с; в) 1/3 м/с. Урок 30. Источники звука. Высота, тембр, громкость звука 1 3. В чем отличие графика волнового движения от графика колебательного движения? а) график колебательного движения изображает положение различных точек среды в один и тот же момент времени, а график волнового движения ­ одной и той же точки в различные моменты времени; б) график колебательного движения изображает положение одной и той же точки в различные  моменты времени, а график волнового движения ­ различных точек среды в один и тот же момент  времени; в) графики колебательного и волнового движений изображают положение одной и той же точки в  различные моменты времени. 4. В каких упругих средах могут возникать поперечные волны? а) в газообразных телах; б) в жидкости; в) в твердых телах. 5. От каких физических величин зависит частота колебаний волны? а) от скорости распространения волны; б) от длины волны; в) от частоты вибратора, возбуждающего колебания; г) от среды, в которой распространяются колебания. 6. От каких физических величин зависит скорость распространения волны? а) от длины волны; б) от частоты колебаний волны; в) от среды, в которой распространяется волна, и ее состояния. 7. В одной и той же среде распространяются волны с частотой 5 Гц и 10 Гц. Какая волна распространяется с большей скоростью? а) 5 Гц; б) скорости одинаковы; в) 10 Гц. Вариант II 1. Расстояние между ближайшими гребнями волн равно 6 м. Скорость распространения волны 2 м/с.  Какова частота ударов волн о берег? а) 1/3 Гц; 6 ) 3  Гц; в) 12 Гц. 2. Определите наименьшее расстояние между соседними точками, находящимися в одинаковых фазах,  если волны распространяются со скоростью 10 м/с, а частота колебаний равна 50 Гц. а) 1,5 м; б )  2 м; в) 1 м. 3. В каких упругих средах могут возникать продольные волны? а) только в газах; б) только в жидких средах; в) в твердых, жидких и газообразных течах. 4 В. А. Волков, 9 кл. 4. Происходит ли перенос вещества при распространении поперечной волны? а) нет; б) да; в) только при больших скоростях распространения волны. 5. От каких физических величин зависит длина волны в одинаковых средах? а) только от скорости распространения волны; б) от скорости распространения волны и частоты вибратора; в) только от частоты вибратора; г) от частоты вибратора и скорости распространения волны. 6. Определите длину волны, если скорость равна 1500 м/с, а частота колебаний равна 500 Гц. а) 3 м ; б) 1/3 м; в)750000 м. 7. Две волны распространяются в одной и той же среде: первая имеет дли­ ну 5 м, вторая ­ 10 м.  Одинаковы ли частоты вибраторов, возбуждающих эти волны? а) частоты вибраторов равны; б) частота первого вибратора меньше в 2 раза; в) частота первого вибратора больше в 2 раза. III. Новый материал Мы с вами уже говорили, что если тело породило звук значит оно колеблется. Примером может быть  металлическая линейка, закрепленная  в тисках. В некоторых случая колебания источников звука увидеть  можно, но есть и такие случаи, когда их не видно: звук сирены, голос, раскаты грома, свист ветра..  Но далеко не все колеблющиеся тела являются источниками звука. К примеру, не издает звука  колеблющийся на нити грузик. Линейка в тисках тоже перестанет звучать, если ее свободный конец  удлинить так, чтобы частота ее колебаний стала меньше 20 Гц.  Наше человеческое ухо воспринимает звуковые колебания частотой от 20 до 20000 Гц. Поэтому  колебания в этом диапазоне называют звуковыми. Механические колебания выше 20000Гц называют  ультразвуковыми, а ниже 20 Гц – инфразвуковыми. Такие границы для звуковых колебаний условны и  ограничены возрастом. Пожилые люди могут слышать звуки не превышающие 6000Гц, а дети наоборот  могут слышать звуки выше 20000 Гц. Звуки выше и ниже диапазона слышимости человека доступны для  слуха животных. Среди источников звука есть как естественные источники, так и искусственные. Примером искусственных источников звука является камертон (учитель демонстрирует работу  камертона). Он был изобретен в начале XVIII века для настройки музыкальных инструментов. Суть образования звуковой волны камертоном заключается в том, что при ударе по одной его ветви,  вторая ветвь также начинает колебаться. Для усиления звуковых волн ветви камертона часто укрепляют  на резонаторном ящике, который открыт с одного торца. Стандартный камертон выдает волны с частотой  440 Гц. Далее нужно подчеркнуть, что звуковые колебания возникают не только в твердых телах и не только от колебания твердых тел. Примером образования звуковых волн в воздухе  является образование грома при грозовых разрядах. Физика данного явления заключается в том, что рядом с каналом грозового разряда воздух нагревается до  очень большой температуры и его расширение приводит к образованию ударной волны. Она затем  постепенно переходит в звуковые колебания. Типичным примером источника звука является и обычная звуковая сирена. Ее работа основана на  периодическом прерывании воздушного потока, проходящего через колесо с отверстиями.  Звуковые волны являются продольными, они образуются при деформациях сжатия­растяжения в любых  средах: жидкость, твердое тело, газ. Мы часто слышим звуки: одни более высокие другие­более низкие. У мужчин голос низкий и грубый, у  женщин высокий и звонкий. От чего же зависит высота и тембр звука?  Проведем эксперимент. Соберём прибор, состоящий из нескольких зубчатых металлических дисков,  насаженных на общую ось. Число зубьев на дисках разное. Приводим в действие прибор и тонкой  картонной пластинкой касаемся зубьев одного диска, то слышим звук. При соприкосновении с зубцом  картонка отклоняется. Когда картонка проходит выемку на диске, она выпрямляется. В результате  картонка колеблется. Чем быстрее вращается диск, тем больше частота колебаний пластинки и тем выше  звук издаваемый пластинкой. Если скорость будет постоянная, то картонка на разных дисках будет звучать по­разному . Чем больше  зубцов тем выше звук. То есть, чем больше частота колебаний, тем выше звук. Если говорить за частоту колебаний источника звука, то нужно ввести понятие чистого тона. Чистым тоном называется звук источника, совершающего гармонические колебания одной  частоты. Есть источники, которые представляют собой совокупность колебаний разных частот. Самая нижняя  частота такого сложного звука называется основной частотой., а соответствующий ей тон­ основным. Все остальные тоны сложного звука называются обертонами. Частоты всех обертонов в разы выше  основного тона. Обертоны определяют тембр звука. В стеклянный колокол помещают электрический звонок и выкачивают воздух. Звук становится все слабее  и слабее и, наконец, прекращается. ­ Почему так происходит? (Для распространения звука необходима упругая среда. В вакууме звуковые  волны распространяться не могут.) ­ А как же обстоят «дела» в газах, жидкостях и твердых телах?В воздухе скорость звука впервые была  измерена в 1636 г. французом М. Марсенном. При температуре 20°С она составила 343 м/с. Для примера, начальная скорость пули из пулемета Калашникова 825 м/с, что превышает скорость звука в воздухе. Пуля обгоняет звук выстрела и достигает своей жертвы до того, как приходит звук. Скорость звука зависит от  температуры среды: с увеличением температуры воздуха она возрастает. В разных газах скорость звука  различна: чем больше масса молекул газа, тем меньше скорость в нем (в водороде ­ 1284 м/с, а в кислороде ­ 316 м/с). В жидкостях скорость звука, как правило, больше скорости звука в газах. 1826 г. Ж. Каллад и Я. Штурм  впервые измерили скорость звука в воде на Женевском озере в Швейцарии. При температуре 8°С она  оказалась равна 1440 м/с. Скорость звука в твердых телах больше, чем в жидкостях и газах. Если приложить ухо к рельсу, то после удара по другому концу рельса можно услышать два звука. Один  из них достиг уха по рельсу, другой по воздуху. Хорошо проводит звук земля, поэтому в старые времена при осаде в крепостных стенах помещали «слухачей», которые по звуку, передаваемому землей, могли определить, ведет ли враг подкоп к стенам или нет. Твердые тела хорошо проводят звук. Благодаря этому люди, потерявшие слух, иной раз способны  танцевать под музыку, которая доходит до их слуховых нервов не через воздух и наружное ухо, а через  пол и кости. IV. Упражнения и вопросы для повторения: ­ Что представляют собой звуковые волны? ­ Что является источником звука? ­ Какова частота воспринимаемая человеком? ­ Чем определяется громкость звуковых колебаний, высота звука? ­ Почему громкость, высота звука, тембр звука являются субъективными характеристиками звука? Домашнее задание Выучить §34­36; с 120 упр. 30 № 1­3