Технологическая карта урока "Источники звука. Звуковые колебания".

Тема:

Источники звука. Звуковые колебания.

Цель :

Образовательная: сформировать представление о звуке как одном из видов механических колебаний и его характеристиках.

Развивающая: развивать умения переносить знания в новую ситуацию, показать связь физики с музыкой, биологией и литературой.

Воспитательная: воспитание чувства прекрасного и интереса к предмету.

Планируемый результат

Предметные умения

УДД

Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические цепи рассуждений. Выдвигают и обосновывают гипотезы, предлагают способы их проверки

Основные понятия

Источники звука. Ультразвук и инфразвук. Эхолокация.

Организация пространства

Межпредметные связи

Формы работы

Ресурсы

Словесный, наглядный, частично-поисковый, проблемный

Учебник, тетрадь, компьютер, мультимедийный проектор и экран,

лабораторное оборудование

Ход урока:

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Познавательная

Коммуникативная

Регулятивная

Осуществляемые

действия

Формируемые

способы

деятельности

Осуществляемые

действия

Формируемые

способы

деятельности

Осуществляемые

действия

Формируемые

способы

деятельности

Организация внимания учащихся

Актуализация ранее изученного

1. Что называется длиной волны?

2. Какой буквой обозначается длина волны?

З. За какое время колебательный процесс распространяется на расстояние, равное длине волны?

4. По каким формулам можно рассчитать длину волны и скорость распространения поперечных и продольных волн?

5. Расстояние между какими точками равно длине продольной волны, изображенной на рисунке 69?

Самостоятельная работа

1 вариант

1. Лодка качается на морских волнах с периодом 2 с. Определить длину морской волны, если она распространяется со скоростью 4 м/с. (8 м)

2. Скорость распространения волны б м/с, расстояние между соседними гребнями волны З м. Чему равна частота колебаний в этой волне? (2 Гц)

II вариант

1. Рыболов заметил, что поплавок на воде совершает колебания с частотой 0,5 Гц, а расстояние между соседними гребнями волн, вызывающих колебания поплавка, равно б м. Чему равна скорость распространения этих волн? (3 м/с)

2. Чему равна длина волны, распространяющейся со скоростью

5 м/с, в которой за 10 с успевают произойти 4 колебания? (12,5 м)

Рассматривают

рисунки.

Выдвигают

предположения о

теме урока.

Осуществляют

актуализацию

личного опыта.

Записывают

вопросы в

тетрадь.

Отвечают на вопросы

Выделять

существенную

информацию из

текста вопросов и

ответов.

Взаимодействуют

с учителем и

учащимися во

время опроса во

фронтальном

режиме.

Слушать

собеседника,

строить понятные

для собеседника

высказывания.

Участвовать в

диалоге, отвечать на

вопросы, слушать и

понимать речь

собеседника.

Контролируют

правильность

ответов

обучающихся.

Умение слушать

в соответствии с

целевой

установкой.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачу,

дополнять,

уточнять

высказанные

мнения по

существу

полученного

задания.

Этап постановки целей и задач урока

Учитель подводит учащихся к формулировке темы урока.

Просит сформулировать и

записать в тетрадях вопросы по данной теме. Организует беседу по составленным учениками вопросам. Подводит итог беседы.

Как хорошо, что мне дано судьбою
Услышать голос мамы, шум прибоя,
И трели соловьиной перелив,
И музыки чарующей мотив.
И можно мне на миг остановиться
И тишиной природы насладиться.
Но в этой тишине услышу я:
Шуршание листвы, простой напев дождя.
Пусть эхо многократно повторит,
Что каждый здесь судьбу благословит.

Ребята, о чем идет речь в этом произведении? Предполагаемый ответ: звук.

Человек живет в мире звуков. Что же такое звук? Как он возникает? Чем один звук отличается от другого? Сегодня на уроке мы с вами попробуем ответить на эти и многие другие вопросы, связанные со звуковыми явлениями.

Рассматривают

рисунки.

Выдвигают

предположения о

теме урока.

Осуществляют

актуализацию

личного опыта.

Записывают

вопросы в

тетрадь.

Отвечают на вопросы

Выделять

существенную

информацию из

текста вопросов и

ответов.

Взаимодействуют

с учителем и

учащимися во

время опроса во

фронтальном

режиме.

Слушать

собеседника,

строить понятные

для собеседника

высказывания.

Участвовать в

диалоге, отвечать на

вопросы, слушать и

понимать речь

собеседника.

Контролируют

правильность

ответов

обучающихся.

Умение слушать

в соответствии с

целевой

установкой.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачу,

дополнять,

уточнять

высказанные

мнения по

существу

полученного

задания.

Открытие новых знаний

Если к ее средней части (где амплитуда колебаний максимальна) прикоснуться концом бумажной полоски, то от периодических толчков струны полоска будет Подпрыгивать. Когда же струна перестанет звучать, полоска остановится.

Прибор, изображенный на рисунке 72, называется камертоном. Он представляет собой изогнутый металлический стержень на ножке. В данном случае камертон укреплен на резонаторном ящике (о назначении которого вы узнаете из § 40).

Если по камертону ударить молоточком, он зазвучит. Колебания ветвей камертона незаметны. Но их можно обнаружить, если к звучащему камертону поднести маленький подвешенный на нити шарики (например, бусинку или пуговицу). Шарик будет периодически отскакивать, что свидетельствует о колебаниях ветвей камертона.

Колебания звучащего камертона можно наблюдать иным способом. для этого к одной ветви камертона прикрепим иголку и быстро Проведем ее острием по закопченной стеклянной пластинке. Если камертон не звучал, на пластинке увидим прямую линию (рис. 73, а). Звучащий же камертон оставляет на пластинке след в виде волнистой линии (рис. 73, б). Одно полное колебание соответствует одному выступу и одной впадине этой линии (рис. 73, в). Различные опыты свидетельствуют о том, что любой источник звука обязательно колеблется (хотя чаще всего эти колебания незаметны для глаза). Например, звуки голосов людей и многих животных возникают в результате колебаний их голосовых связок, звучание духовых музыкальных инструментов, звук сирены, свист ветра, раскаты грома обусловлены колебаниями масс воздуха.

Но далеко не всякое колеблющееся тело является источником звука. Например, не издает звука колеблющийся грузик, подвешенный на нити или пружине. Перестанет звучать и металлическая линейка, изображенная на рисунке 70, если переместить ее в тисках вверх и тем самым удлинить свободный конец настолько, чтобы частота его колебаний стала меньше 20 Гц. Исследования показали, что человеческое ухо способно воспринимать как звук механические колебания тел, происходящие с частотой от 20 Гц до 20 000 Гц. Поэтому колебания, частоты которых находятся в этом диапазоне, называются звуковыми.

Механические колебания, частота которых превышает 20000 Гц, называются ультразвуковыми, а колебания с частотами менее 20 Гц — инфразвуковыми ( 41).

Следует отметить, что указанные границы звукового диапазона условны, так как зависят от возраста людей и индивидуальных особенностей их слухового аппарата. Обычно с возрастом верхняя частотная граница воспринимаемых звуков значительно понижается — некоторые пожилые люди могут слышать звуки с частотами, не превышающими 6000 Гц. дети же, наоборот, могут воспринимать звуки, частота которых несколько больше 20 000 Гц.Колебания, частоты которых больше 20 000 Гц или меньше 20 Гц, слышат некоторые животные.

Анализировать, сравнивать и обобщать факты. Выявлять причины.

 Преобразовывать информацию  из одного вида в другой. Составлять различные виды планов.

Информацию анализировать и оценивать её достоверность.

Отстаивая свою точку зрения, приводить аргументы, подтверждая их фактами.

Уметь взглянуть на ситуацию с иной позиции и договариваться с людьми иных позиций.

Понимая позицию другого, различать в его речи: мнение (точку зрения), доказательство (аргументы), факты.

Самостоятельно обнаруживать и формулировать учебную проблему, определять цель учебной деятельности.

Выдвигать версии решения проблемы, осознавать конечный результат, выбирать из предложенных и искать самостоятельно  средства достижения цели.

Сверять свои действия с целью и при необходимости исправлять ошибки самостоятельно.

Первичное закрепление во внешней речи

Задает вопросы по обсуждаемой проблеме.

Учитель анализирует ответы учащихся.

№1

Гармоническим анализом звука называют

А. установление числа тонов, входящих в состав сложного звука.

Б. установление частот и амплитуд тонов, входящих в состав сложного звука.

Анализ звука

При помощи наборов акустических резонаторов можно установить, какие тоны входят в состав данного звука и каковы их амплитуды. Такое установление спектра сложного звука называется его гармоническим анализом.

Раньше анализ звука выполнялся с помощью резонаторов, представляющих собой полые шары разного размера, имеющих открытый отросток, вставляемый в ухо, и отверстие с противоположной стороны. Для анализа звука существенно, что всякий раз, когда в анализируемом звуке содержится тон, частота которого равна частоте резонатора, последний начинает громко звучать в этом тоне.

Такие способы анализа, однако, очень неточны и кропотливы. В настоящее время они вытеснены значительно более совершенными, точными и быстрыми электроакустическими методами. Суть их сводится к тому, что акустическое колебание сначала преобразуется в электрическое колебание с сохранением той же формы, а следовательно, имеющее тот же спектр, а затем это колебание анализируется электрическими методами.

Один из существенных результатов гармонического анализа касается звуков нашей речи. По тембру мы можем узнать голос человека. Но чем различаются звуковые колебания, когда один и тот же человек поёт на одной и той же ноте различные гласные? Другими словами, чем различаются в этих случаях периодические колебания воздуха, вызываемые голосовым аппаратом при разных положениях губ и языка и изменениях формы полости рта и глотки? Очевидно, в спектрах гласных должны быть какие-то особенности, характерные для каждого гласного звука, сверх тех особенностей, которые создают тембр голоса данного человека. Гармонический анализ гласных подтверждает это предположение, а именно: гласные звуки характеризуются наличием в их спектрах областей обертонов с большой амплитудой, причём эти области лежат для каждой гласной всегда на одних и тех же частотах независимо от высоты пропетого гласного звука.

Решение.

Гармоническим анализом звука называют установление частот и амплитуд тонов, входящих в состав сложного звука.

№2

Какие ме­ха­ни­че­ские волны могут рас­про­стра­нять­ся в твёрдых телах?

1) только продольные

2) только поперечные

3) и продольные, и поперечные

4) никакие

Звук

Механические колебания, распространяющиеся в упругой среде, — газе, жидкости или твёрдом — называются волнами или механическими волнами. Эти волны могут быть поперечными либо продольными.

Для того, чтобы в среде могла существовать поперечная волна, эта среда должна проявлять упругие свойства при деформациях сдвига. Примером такой среды являются твёрдые тела. Например, поперечные волны могут распространяться в горных породах при землетрясении или в натянутой стальной струне. Продольные волны могут распространяться в любых упругих средах, так как для их распространения в среде должны возникать только деформации растяжения и сжатия, которые присущи всем упругим средам. В газах и жидкостях могут распространяться только продольные волны, так как в этих средах отсутствуют жёсткие связи между частицами среды, и по этой причине при деформациях сдвига никакие упругие силы не возникают.

Человеческое ухо воспринимает как звук механические волны, имеющие частоты в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц (для каждого человека индивидуально). Звук имеет несколько основных характеристик. Амплитуда звуковой волны однозначно связана с интенсивностью звука. Частота же звуковой волны определяет высоту его тона. Поэтому звуки, имеющие одну, вполне определённую, частоту, называются тональными.

Если звук представляет собой сумму нескольких волн с разными частотами, то ухо может воспринимать такой звук как тональный, но при этом он будет обладать своеобразным «окрасом», который принято называть тембром. Тембр зависит от набора частот тех волн, которые присутствуют в звуке, а также от соотношения интенсивностей этих волн. Обычно ухо воспринимает в качестве основного тона звуковую волну, имеющую наибольшую интенсивность. Например, одна и та же нота, воспроизведённая при помощи разных музыкальных инструментов (например, рояля, тромбона и органа), будет восприниматься ухом как звуки одного и того же тона, но с разным тембром, что и позволяет отличать «на слух» один музыкальный инструмент от другого.

Ещё одна важная характеристика звука — громкость. Эта характеристика является субъективной, то есть определяется на основе слухового ощущения. Опыт показывает, что громкость зависит как от интенсивности звука, так и от его частоты, то есть при разных частотах звуки одинаковой интенсивности могут восприниматься ухом как звуки разной громкости (а могут и как звуки одинаковой громкости!). Установлено, что человеческое ухо при восприятии звука ведёт себя как нелинейный прибор — при увеличении интенсивности звука в 10 раз громкость возрастает всего в 2 раза. Поэтому ухо может воспринимать звуки, отличающиеся друг от друга по интенсивности более чем в 100 тысяч раз!

Решение.

«Про­доль­ные волны могут рас­про­стра­нять­ся в любых упру­гих средах, так как для их рас­про­стра­не­ния в среде долж­ны воз­ни­кать толь­ко де­фор­ма­ции рас­тя­же­ния и сжатия, ко­то­рые при­су­щи всем упру­гим средам. В газах и жид­ко­стях могут рас­про­стра­нять­ся толь­ко про­доль­ные волны, так как в этих сре­дах от­сут­ству­ют жёсткие связи между ча­сти­ца­ми среды, и по этой при­чи­не при де­фор­ма­ци­ях сдви­га ни­ка­кие упру­гие силы не возникают.» По­это­му в твёрдых телах могут рас­про­стра­нять­ся и продольные, и по­пе­реч­ные волны.

Правильный ответ ука­зан под номером: 3.

Какие ме­ха­ни­че­ские волны могут рас­про­стра­нять­ся в жидкостях?

1) только продольные

2) только поперечные

3) и продольные, и поперечные

4) никакие

Решение.

«Про­доль­ные волны могут рас­про­стра­нять­ся в любых упру­гих средах, так как для их рас­про­стра­не­ния в среде долж­ны воз­ни­кать толь­ко де­фор­ма­ции рас­тя­же­ния и сжатия, ко­то­рые при­су­щи всем упру­гим средам. В газах и жид­ко­стях могут рас­про­стра­нять­ся толь­ко про­доль­ные волны, так как в этих сре­дах от­сут­ству­ют жёсткие связи между ча­сти­ца­ми среды, и по этой при­чи­не при де­фор­ма­ци­ях сдви­га ни­ка­кие упру­гие силы не возникают.»

Правильный ответ ука­зан под номером: 1.

Отвечают на

вопросы.

Осознанно и

произвольно строить

речевое

высказывание в

устной форме.

Структурировать

знания, выделять

существенную

Взаимодействуют

с учителем и

учащимися во

время опроса во

фронтальном

режиме.

Получать

необходимую

информацию,

отстаивать свою

точку зрения в

диалоге.

Взаимодействовать

с одноклассниками.

Контролируют

правильность

ответов

обучающихся.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачу.

Итог урока

1. Расскажите об опытах, изображенных на рисунках 70—72. Какой вывод из них следует?

2. Каким общим свойством обладают все источники звука?

З. Механические колебания каких частот называются звуковыми и почему?

4. Какие колебания называются ультразвуковыми? инфразвуковыми?

Отвечают на вопросы

Осознанно и произвольно строят речевое высказывание в устной форме.

Участвуют в обсуждении содержания урока во фронтальном режиме

Понимать на слух ответы учащихся, уметь формулировать собственное мнение и позицию.

Контроль правильности ответов учащихся

Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Уточнение и дополнение высказываний учащихся

Домашнее задание

Объясняет домашнее задание.

§

Зрительное ознакомление с содержанием домашнего задания и инструкцией по выполнению.

Определяют область применения полученных знаний

Обсуждают, задают вопросы

Пропедевтика самостоятельной постановки и выполнения коммуникативной задачи.

Самостоятельно определяют степень сложности выполнения задания и необходимой помощи.

Готовность к самостоятельным действиям по воспроизведению и применению полученных знаний.

Рефлексия (целостное осмысление и обобщение полученной информации, выработка собственного отношения к изученному материалу и его повторная проблематизация, анализ всего процесса изучения материала)

Организует обсуждение

достижений. Предлагает

определить уровень

своих достижений,

наметить перспективы работы.

Участвуют в

беседе по

обсуждению

достижений,

отвечая на

вопросы, делают

выводы.

Анализировать

степень усвоения

нового материала

Выслушивают

одноклассников,

озвучивают своё

мнение

Строить понятные

для собеседника

высказывания

Оценивают

уровень личных

достижений,

уточняют

пробелы в

знаниях.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачи,

осуществлять

самоконтроль,

планировать

будущую

деятельность.

Анализ активности учащихся