Звук в различных средах - Колебания и волны

Цель: рассмотреть особенности движения звуковых волн в различных средах.

Демонстрации: источник звука под воздушным колоколом.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

Проверку учащихся по изученной теме можно выполнить фронтально по карточкам с индивидуальными заданиями для выбранной группы учеников. Содержание карточек может быть примерно таким:

Что изучает акустика?

- Что такое звуковая волна?

- Как показать, что звуковая волна продольная?

- Определить, кто чаще взмахивает в полете крылышками: шмель или комар.

- Приведите примеры искусственных источников звука.

В это время учитель может обсудить с остальными учащимися наиболее непонятные места материала.

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Демонстрация опыта с будильником под воздушным колоколом.

2. Распространение звуковых волн в газах.

3. Распространение звука в жидкостях.

4. Распространение звуковых волн в твердых телах.

1. Говоря о звуковых волнах, необходимо подчеркнуть, что эти волны являются механическими, и поэтому они могут возникать и перемещаться лишь в упругих средах.

Затем учитель может продемонстрировать очень наглядный опыт: поместить настроенный на отрезок времени t будильник или звонок под купол воздушного колокола.

Если в лаборатории есть хороший насос, то, одновременно включив звонок и двигатель насоса, можно наблюдать, как ослабевает трель звонка. Опыт блестяще показывает, что в вакууме звуковые волны не возникают и не распространяются.

2. Наименее плотной средой является газ. Поэтому скорость звуковых волн в нем небольшая. Причем волны в газе затухают достаточно быстро. При нормальных условиях, например, скорость звука в воздухе равна:

v_зв = 334 м/с.

Конечно, скорость звука в зависимости от сорта газа может заметно меняться.

Особо следует подчеркнуть, что скорость звука в газах зависит от температуры газа. Конечно, в рамках небольшого изменения температуры скорость меняется незначительно. Например, для воздуха при t = 20 °С скорость звука равна 334 м/с, а при t = 0 °С она равна 331 м/с.

На качественном уровне этот факт можно объяснить тем, что прн низких температурах скорость молекул газа меньше и процесс переноса колебательного процесса молекул также уменьшается.

3. Говоря о скорости звука в жидкости, следует отметить, что в ней скорость звука больше, чем в газе, Так как жидкость является более упругой и плотной средой, и взаимодействие смежных слоев молекул в жидкости происходит быстрее, чем в газе.

Впервые скорость звука была измерена в воде на Женевском озере в 1826 г. Она оказалась равной 1440 м/с. Особенностью движения звуковых волн в жидкости является то, что при переходе волны из воздуха в воду из- за отражения на границе «воздуховода» в воду попадает лишь малая часть энергии исходной волны. Почти 99% энергии волны отражается.

Когда волна идет из воды в воздух, опять около 99% энергии волны отражается в воду. Следовательно, очень редко звуковые волны, созданные под водой, регистрируются на берегу. Для регистрации звуковых волн под водой регистрирующие приборы необходимо опустить на определенную глубину, тогда можно услышать множество звуков, которые издают живые организмы подводного мира.

4. Самая большая скорость звуковых волн, естественно, в твердых телах. Это объясняется особенностью строения твердых тел.

Так как звуковая волна является продольной, то она не гаснет, переходя из твердого тела в газ или жидкость, поэтому при подземных взрывах, землетрясениях всегда слышен гул.

Так как твердые тела хорошо проводят звуковые волны, на этом принципе основано обучение глухих людей игре на музыкальных инструментах и танцам. Вибрация пола, корпуса музыкального инструмента позволяет глухим людям распознавать музыкальные такты и даже ноты.

Домашнее задание

1. § 25 учебника; вопросы и задания к параграфу.

2. Задачи и упражнения (учебник, с. 126) № 114.

3. Сборник задач В. И. Лукашика, Б. В. Ивановой, № 904, 905.