zinoveva

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
ГАПОУ Стерлитамакский колледж строительства и профессиональных технологий
ПЛАН ОТКРЫТОГО УРОКА ПО ФИЗИКЕ
Механические волны.
Звуковые волны, их значение и применение.
Преподаватель: Зиновьева Мария Александровна
Стерлитамак
Тема урока: Механические волны. Звуковые волны, их значение и применение.
Цели.
1. Образовательная.
 Познакомить обучающихся с условиями возникновения волн и их видами.
 Изучить характеристики механических волн.
 Познакомить обучающихся с природой звука, его основными
характеристиками и видами (музыкальные звуки, шум), определить их
значение и применения.
2. Развивающая.
 Содействовать развитию речи, познавательных и общетрудовых умений.
 Формирование умений анализировать, устанавливать причинно –
следственные связи, тренировать память, развивать способности
концентрировать внимание и его распределять.
3. Воспитательная.
 Воспитание
личностных
качеств,
обеспечивающих
успешность
исполнительской деятельности (дисциплинированности, внимательности,
уравновешенности).
 Воспитание личностных качеств, обеспечивающих успешность творческой
деятельности (увлеченности, наблюдательности, сообразительности).
 Формирование интереса к физике.
4. Методическая.
Формирование активной познавательной деятельности, мыслительных
процессов, путем применения наглядных пособий и демонстрационного
эксперимента.
Тип урока: формирование новых знай, умений и навыков.
Метод урока: объяснительно – иллюстративный.
Оборудование:
 опорный конспект 28 шт.,
 карточки-задания 14 шт.,
 камертон 3 шт., резиновый шнур, 2 штатива, игрушка «радуга», 2
подставки;
 карточки-формулы,
 карточки-рисунки.
Структура урока.
Организационный момент.
Актуализация опорных знаний.
1. Работа по карточкам, программируемый контроль (3 чел.)
2. Проверка формул – работа у доски.
3. Устные ответы.
III.
Формирование новых знаний, умений.
1. Возникновение волн и их виды.
 Как возникает волна.
 Демонстрация поперечных волн
 Демонстрация продольных волн
 Конспектирование материала
 Анализ таблицы «Распространение волн в разных средах»
2. Характеристики механических волн.
 Изучить физические величины: скорость волны и длина волны
 Решение задач
3. Сообщение обучающихся (Какие волны возникают в природе)
4. Источники звука. Звуковые колебания.
 Мотивация - логическая задача
 Источники звука
 Демонстрируется звук, издаваемый камертоном
 Анализ таблицы «Диапазоны слышимых звуков»
 Конспектирование материала
5. Распространение звука. Скорость звука.
 Анализ таблицы «Скорость звука в различных средах»
 Проверка домашнего задания (практическое задание)
 Решение задач
6. Резонанс звуковых волн.
 Демонстрация резонанса двух камертонов
 Преобразование звука в нервные импульсы при помощи барабанных перепонок.
7. Громкость звука. Высота и тембр звука.
 Анализ рисунков и таблиц опорного конспекта: «Частота колебаний крыльев
насекомых и птиц в полете», «Громкость звука различных источников»
 Музыкальные звуки и шумы – стихотворение, сообщение о вреде шума.
8. Отражение звука. Эхо
 Мотивация – загадка.
 Доклад «Применение звука»
IV.
Закрепление материала.
V.
Домашнее задание.
VI.
Итог урока.
I.
II.
Ход урока.
I.
Организационный момент.
 Сообщить обучающимся тему и цели урока, его ход.
 Создать доброжелательную рабочую обстановку.
II.
Актуализация опорных знаний.
Эпиграф «Мир, в котором мы живем, удивительно склонен к колебаниям...
Колеблются даже атомы, из которых мы состоим»
Р. Бишоп
Какое движение называется колебательным?
Какими физическими величинами характеризуется колебательное движение?
1. Проверка формул (2 чел. работают у доски)
 Определения, единицы измерения физических единиц, формулы для
расчета. (Амплитуда, частота, период колебаний)
 Определение гармонических колебаний. График колебательного движения.
2. Работа по карточкам, программируемый контроль (3 чел.)
Карточка № 1
1. Чему равны период T и частота ν колебаний маятника, если за время t=20с
он совершает N=10 колебаний.
2. Период колебаний маятника T=2с. Какое время t он будет двигаться из
положения 3 в положение 1?
Карточка № 2
1. Чему равна частота ν колебаний маятника, совершающего N=30 колебаний
за минуту?
2. Период колебаний маятника T=2с. Какое время t он будет двигаться из
положения 1 в положение 3?
Карточка № 3
По графику гармонического колебания определите амплитуду А, частоту ν
и период колебания.
3. Устные ответы.
 Какое явление называют резонансом?
 Где мы встречаемся в повседневной жизни с явлением резонанса?
III.
Формирование новых знаний, умений.
1. Возникновение волн и их виды.
Наверное, вы не раз наблюдали, как от камня, брошенного в спокойную
воду, кольцами разбегаются волны. Рассмотрим, как возникает волна. Привяжи
к неподвижной опоре один конец веревки, а другой возьми в руку. Начнем
совершать колебательные движения рукой с зажатой в ней веревкой. От
источника колебания, которым является твоя рука, та часть веревки, которая
расположена в непосредственной близости от нее, также начнет совершать
колебательные движения вверх-вниз. Затем начнут колебаться части веревки,
расположенные все дальше и дальше от источника колебаний. Чем энергичнее
ты будешь совершать колебательные движения рукой, передавая энергию мышц
веревке, тем больше будет ее амплитуда колебаний. Демонстрация:
Колебания распространяются от частице к частице.
Волна – распространение колебаний от точки к точке (от частице к частице) в
пространстве с течение времени.
Постановка проблемы: Посмотрите опыт. Происходит ли перенос вещества и
энергии при данном явлении?
Обсуждение и выдвижение гипотезы: При наблюдаемом явлении вещество не
переносится, а энергия переносится.
Волна является переносчиком энергии.
Характерной особенностью механических волн является то что они
распространяются в материальных средах ( твердых, жидких или газообразных).
Анализ таблицы «Распространение волн в разных средах»
В продольной волне частицы совершают колебания в направлениях,
совпадающих с перемещением волны. Такие волны возникают в результате
сжатия – растяжения. Следовательно, они могут возникнуть и в газах, и в
твёрдых телах, и в жидкостях.
В поперечной волне частицы совершают колебания в плоскостях,
перпендикулярных направлению перемещения волны. Такие волны возникают в
результате сдвига слоев среды. Следовательно, они могут возникнуть только в
твёрдых телах, т.к. в газах и жидкостях такой вид деформации невозможен.
Поперечные волны в газах и жидкостях не возникают, т.к. в них отсутствует
фиксированное положение частиц.
2. Характеристики механических волн.
Каждая волна распространяется с какой–то скоростью. Под скоростью волны
понимают скорость распространения возмущения. Скорость волны определяется
свойствами среды, в которой эта волна распространяется. При переходе из
одной среды в другую её скорость изменяется.
Скорость волны – скорость перемещения «гребня» или «впадины».
Кроме уже знакомых нам характеристик колебания, важной характеристикой
волны является – длина волны.
Выбрав направление распространения волны за направление оси Х и обозначив
через У координату колеблющихся в волне частиц, можно построить график
волны.
Длиной волны называется расстояние, на которое распространяется волна за
время, равное периоду колебаний ее источника.
Т.к. = const для данной среды, то
Вопрос: Как связаны между собой Т и ν?
Подставляя вместо Т, ν, получаем:
Задачи.
1. Рыболов заметил, что за 10 с поплавок совершил на волнах 20 колебаний,
а расстояние между соседними горбами волн 1,2 м. Какова скорость
распространения волн?
2. С какой скоростью распространяется волна, если длина волны 2 м, а
период колебаний частиц в волне 0,2 с.
3. Сообщение обучающегося (Какие волны возникают в природе)
Источниками возникновения механических волн в природе могут быть самые
разнообразные
явления.
Наиболее распространенными являются волны, появляющиеся на воде.
Причина их возникновения — ветер. Они так и называются — ветровые волны.
Ветер как бы выдавливает на поверхности воды впадину, от которой и
образуется волна. Высота волны при этом зависит от силы ветра.
В океанах и морях могут возникать огромные волны — цунами. Они образуются
в результате подводных землетрясений, когда сильные колебания морского дна
передаются большому объему воды. Скорость распространения таких волн
достигает 1000 км/ч. На поверхности воды, далеко от берега, такая волна не
видна, но при приближении к береговой линии ее высота увеличивается и при
подходе к берегу может превышать 40 м.
В результате движения земной коры также возникают волны, которые
называются сейсмическими волнами. Они передаются по земной коре и
вызывают
землетрясения,
приводящие
к
большим
разрушениям.
Сейсмическими волнами называются волны, распространяющиеся в Земле от
очагов землетрясений или каких-нибудь мощных взрывов. Так как Земля в
основном твердая, в ней одновременно могут возникать 2 вида волн продольные и поперечные. Скорость этих волн разная: продольные
распространяются быстрее поперечных. Например, на глубине 500 км скорость
поперечных сейсмических волн 5км/с, а скорость продольных волн - 10км/с.
Регистрацию и запись колебаний земной поверхности, вызанных сейсмическими
волнами, осуществляют с помощью приборов - сейсмографов. Распространяясь
от очага землетрясения, первыми на сейсмическую станцию приходят
продольные волны, а спустя некоторое время - поперечные. Зная скорость
распространения сейсмических волн в земной коре и время запаздывания
поперечной волны, можно определить расстояние до центра землетрясения.
Чтобы узнать точнее , где он находится , используют данные нескольких
сейсмических
станций.
Ежегодно на земном шаре регистрируют сотни тысяч землетрясений.
Подавляющее большинство из них относится к слабым, однако время от
времени наблюдаются и такие. которые нарушают целостность грунта,
разрушают здания и ведут к человеческим жертвам.
4. Источники звука. Звуковые колебания.
Сегодня мы познакомимся с еще одним видом механических волн. Их
название вы запишете после того, как решите логическую задачу.
У англичан есть сказка: «Черт поймал трех путников и согласился отпустить их,
если они зададут ему невыполнимую задачу. Один попросил сделать растущее
дерево золотым, другой – заставить реку потечь вспять. Черт шутя справился с
этим и забрал себе души обоих путников. Остался третий путник...» Ребята,
поставьте себя на место этого путника и предложите черту невыполнимую
задачу. (Предлагаются разные версии.) «...А третий свистнул и сказал: “Пришей
к этому пуговицу!” – и черт был посрамлен».
Что же такое свист?
Звук.
Источники звука – тела, порождающие звук, обязательно колеблются.
Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до
нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в
нем что-то колеблющееся. Если, например, звук исходит от репродуктора, то в
нем колеблется мембрана — легкий диск, закрепленный по его окружности.
Если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука — это
колеблющаяся струна, колеблющийся столб воздуха и др.
Но как звук доходит до нас? Очевидно, через воздух, который разделяет
ухо и источник звука. Но распространяющиеся колебания—это волна.
Следовательно, звук распространяется в виде волн. И кое-что о звуковых
волнах мы можем сразу сказать. Если звуковая волна распространяется в
воздухе, значит — это волна продольная, потому что в газе только такие волны
и возможны.
В продольных волнах колебания частиц приводят к тому, что в газе
возникают сменяющие друг друга области сгущения и разрежения. На рисунке
170 показана такая волна сгущений и разрежении.
Звук может распространяться также и в жидкой, и в твердой среде. Тот,
кто нырял в реку или море, знает, что под водой хорошо слышны звуки гребных
винтов теплоходов, удары камней, плесканий и др. Звук движущегося поезда
хорошо слышен, если приложить ухо к рельсу.
Если звук — это волна, распространяющаяся в воздухе, то он должен
возникать всякий раз, когда частицы воздуха приходят в колебательное
движение. Размахивание руками, например, тоже должно было бы вызвать звук:
ведь машущие руки заставляют частицы колебаться. Известно, однако, что
размахивание руками не воспринимается ухом как звук, хотя волна при этом
возникает. Объясняется это тем, что ощущение звука создается только при
определенных частотах колебаний в волне. Опыт показывает, что для органа
слуха человека звуковыми являются только такие волны, в которых колебания
происходят с частотами от 20 до 20 000 Гц. Размахивать руками 20 и более раз в
секунду никто не может!
Звуковые колебания – колебания, частоты которых от 20 до 20 000 Гц.
Звуковая лесенка
 Анализ таблицы «Диапазоны слышимых звуков»
5. Распространение звука. Скорость звука.
Скорость звука. Как и всякая волна, звуковая волна характеризуется скоростью
распространения колебаний в ней. С длиной волны  и частотой колебаний ,
скорость V связана уже известной нам формулой: V=v.
Скорость звука в различных средах.
Вещество
Скорость звука, м/с
Воздух (при 20 °С)
343,1
Водород
1284
Вода
Железо
1483 (при 20 °С)
5850
Резина
Морская вода
1800
1530
В вакууме звуковые волны не распространяются, т.к. там нет частиц
передающих взаимодействие от источника колебаний. Так как на Луне из –за
отсутствия атмосферы царит полная тишина. Даже падения метеорита на ее
поверхность не слышно наблюдателю.
Задачи.
1. Какое из двух утверждений правильное «Звучащее тело колеблется» или
«Колеблющееся тело звучит»? Ответ: первое.
2. Имеются камертоны с частотой колебаний 50 Гц и 440 Гц. Чему равны
периоды их колебаний? Ответ: 1/50 с и 1/ 440 с.
3. Шум далеко идущего поезда может быть раньше услышан по рельсам или по
воздуху? Ответ: по рельсам.
Проверка практического задания.
Возьми внутренние части от спичечных коробков и проделай в их центре
небольшие отверстия. Отмотай нитку длиной 10—15 м от катушки. Вставь
концы ниток в отверстия и закрепи с помощью спичек (рис. 234). Возьмите с
товарищем по коробку и разойдитесь в разные стороны на длину нити так,
чтобы нить оказалась в натянутом положении. Если говорить в один из
коробков, а другой приложить к уху, то в нем будут отчетливо слышны
слова. Объясни это явление.
6. Резонанс звуковых волн.
7. Громкость звука. Высота и тембр звука.
Частота колебаний
Аисты
Бабочки капустницы
Воробьи
Вороны
Жуки майские
Колибри
Комары
крыльев
насекомых и птиц в полете, Гц
2
до 9
до
13
3—4
45
50
300— 600
Мухи комнатные
Пчелы
Пчелы со взятком
Саранча
Слепни
Стрекозы
Шмели
190—330
200—250
до 440
20
100
38—100
180—240
На практике громкость измеряют в децибелах (дБ): 1 дБ = 0,1Б. – Ред.]
10 дБ – шепот;
20–30 дБ – норма шума в жилых помещениях;
40 дБ – тихий разговор;
50 дБ – разговор средней громкости;
70 дБ – шум пишущей машинки;
80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля;
100 дБ – громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5–7 м;
120 дБ – шум работающего трактора на расстоянии 1 м;
130 дБ – порог болевого ощущения.
Шумами называются звуки, образующие непрерывный набор частот,
заполняющих некоторый интервал (скрип дверей, визг пилы, шипение
змеи и т.д.).
В клубе, в аптеке, в кино, в магазине,
Где на пружине, где на резине
Хлопают двери, покоя не зная,
Людям привычно, словно в трамвае.
Входят, выходят, а дверь за собою
Никто не придержит, никто не прикроет.
Учатся дети скверной манере.
Хлопают двери, хлопают двери...
Хлопают, бухают, словно взбесились...
И. Васильевский.
Такое раздражающее действие шума наносит человеку такой же вред, как
ослепительный свет, ядовитый газ, ожог.
В крупных городах свыше 60% населения жалуются на чрезмерный шум. Под
постоянными резкими ударами звуковых волн барабанная перепонка
колеблется с большой амплитудой. Из-за этого постепенно теряется ее
эластичность, слух притупляется. Через орган слуха шум действует на
центральную нервную систему и может вызвать разнообразные нарушения физиологические (усиление сердцебиения, повышенное давление) и
психические (ослабление внимания, нервозность).
Длительное воздействие шума является одним из факторов, способствующих
развитию язв и даже инфекционных заболеваний.
Звуки,
издаваемые
камертоном
или
другими
гармоническими
колеблющимися телами, называют музыкальными.
8. Отражение звука. Эхо
Никто его не видывал,
А слышать – всякий слыхивал,
Без тела, а живет оно,
Без языка – кричит.
 Доклад «Применение звука»
IV.
Закрепление
Подведем итог. Что нового мы узнали на сегодняшнем уроке?
Мы изучили понятие звука, рассмотрели свойства звука.
Для лучшего усвоения изученного материала ответьте на такие вопросы. Что же
такое звук?
Звук это волна распространяющаяся в упругой среде с определенными,
слышимыми человеком частотами.
Каковы эти частоты?
Для различных животных разные. Например для человека от 20 до 20000 Гц.
Что является переносчиком звука?
Любая упругая среда. Но чаще всего рассматривается воздух.
Какова скорость звука в воздухе?
В воздухе звук распространяется со скоростью 340 м/с.
Где и как используется звук?
Звук нашел очень широкое распространение в живой природе и технике.
Большое количество информации к человеку поступает благодаря звуку. А для
некоторых животных звук является основным источником информации об
окружающей среде. Большое значение имеет звук также в искусстве, музыке.
V.
VI.
Домашнее задание: стр. 272 №1, №2 [1]
Итог урока.
Литература:
1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического
профиля. – М.: Издательский центр «Академия», 2011.
Интернет-ресурсы:
1. http://www.physbook.ru Электронный учебник физики.
2. http://school-collection.edu.ru Единая коллекция ЦОР
3. http://class-fizika.narod.ru Класс!ная физика