Звуковые волны - МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ - КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Задачи урока: познакомить с миром звуковых явлений, ввести характеристики звуковых волн, изучить применение звука в быту и технике; сформировать умения выделять и описывать типичные звуковые явления — распространение, отражение, затухание звука.

Ход урока

I. Познавательная мотивация и постановка учебных проблем урока обеспечиваются кратким рассказом учителя о значении звука в жизни людей.

Мы живём в океане звуков. Человек с дефектом слуха — глухой человек — не знает, что такое музыка, не чувствует тепла голоса любимого друга, не обернётся на сигнал автомобиля...

Эволюция снабдила человека и многих животных органом слуха. С помощью уха человек воспринимает механические колебания определённых частот. Колебания перепонки уха возникают под действием волн, называемых звуковыми.

Что же такое звук? Чем различаются звуки? Каковы наиболее распространённые звуковые явления? Каковы их характеристики? Это главные проблемы урока.

II. Ниже приведён возможный вариант организации изучения нового материала.

1. Как доказать, что звук — волна? Нужно посмотреть, не связано ли восприятие звука с колебаниями окружающих тел. Один из школьников демонстрирует опыты: звучание камертона, колебание металлической линейки, зажатой в тисках или штативе, и т. п. Раз колебания окружающих тел действуют на наше ухо, значит, они как-то передаются. Как называется процесс передачи колебаний от одной точки среды к другой?

Если звук — волна, то для её распространения необходима среда. Посмотрим, будет ли наблюдаться звук в следующем опыте (учитель демонстрирует затухание звука от электрического звонка по мере выкачивания воздуха из-под колокола воздушного насоса).

Как доказать, что звук может распространяться не только в воздухе? Какие опыты можно поставить для доказательства? Для эмоционального восприятия можно поставить известный опыт (рис. 66). Вопрос: почему на некотором расстоянии от коробка звук от колебаний катушки и нити почти не слышен, а у коробка слышен очень хорошо?

2. Как определить вид звуковой волны: поперечная она или продольная?

Школьники могут высказать гипотезы. В случае затруднений учитель обращает внимание на то, что направление колебаний тела совпадает с направлением распространения волны. Демонстрирует отскакивание теннисного шарика от колеблющегося камертона: камертон на резонаторном ящике возбуждают от динамика, подключённого к звуковому генератору. Теоретическое доказательство: в газе возможны только продольные волны, так как... Учитель сообщает учащимся механизм распространения звуковых колебаний.

Далее с помощью таблицы 18 организуется знакомство со шкалой звуковых волн.

Таблица 18

Шкала звуковых волн

3. Распространение звуковых волн приводит к целому ряду явлений. Учитель кратко перечисляет явления, по возможности демонстрирует их (табл. 19). Примеры опытов: а) отражение звуковой волны рупором; б) поглощение звука от камертона на резонаторном ящике (громкоговорителя, работающего от звукового генератора) листом бумаги, ватой; в) резонанс.

Таблица 19

Звуковые явления	Характеристики
Распространение в пространстве	Скорость v, длина волны λ, частота v, амплитуда А
Отражение (эхо)	Угол падения равен углу отражения
Преломление	Изменение направления распространения при переходе из одной среды в другую
Поглощение звука	Уменьшение амплитуды волны, т. е. рассеяние энергии
Резонанс	Увеличение амплитуды колебаний, передача энергии волне
Действие звука на человека	Громкость (зависит от амплитуды колебаний). Норма для человека 30—40 дБ Тембр (зависит от набора волн разных частот) Высота тона (зависит от частоты)

4. Для описания явлений в физике вводят физические величины, формулируют законы. Каковы характеристики звука?

В зависимости от организации закрепления учитель кратко или более подробно (с использованием таблицы 19) даёт ответ на вопрос. При сравнении скоростей звука используют справочник.

5. Возможно несколько вариантов рассмотрения распространения звуковых явлений в природе и технике: краткое сообщение учителя, выступления школьников, самостоятельное изучение вопроса дома, доклады на следующем уроке. В любом случае необходимо использовать демонстрации: красочные иллюстрации, хрестоматийный материал.

III. Совершенствование знаний продолжается при работе с таблицей 20, решении типичных задач. Материал систематизируют по логике схемы познания явлений. Обсуждают вопросы: чем идеальная (модель) звуковая волна отличается от реальной (наблюдаемой) волны? Чем обусловлены различные звуковые явления? Что такое высота тона? Как происходит передача информации с помощью звука?

Предлагаем задачи для работы в классе и дома: П., № 686—688.

IV. Домашнее задание: § 31, 32* (2, 3); упр. на с. 130 (3). Индивидуально — экспериментальное задание.

Изучите затухание, отражение звуковой волны, используя в качестве источника звука механические часы. Определите расстояние, на которое распространяется звук. Зарисуйте расположение часов, уха и листа бумаги, при котором усиливается звук.

Нескольким учащимся можно дать задание подготовить выступление на тему “Если бы скорость звука уменьшилась...”.

Задание для индивидуального выполнения.

Гениальный итальянский физик Г. Галилей в сочинении “Беседы” писал: “Мы можем повысить тон струны тремя способами: укорачиванием, вытягиванием или, скажем, большим натяжением и, наконец, утончением”. Подберите оборудование и поставьте опыты, подтверждающие данное высказывание.