Document 472775

1
Цель мероприятия: обобщение и углубление знаний по
теме « Звуковые волны », воспитание чувства
прекрасного.
Гурова Лариса Павловна,
учитель физики МОУ «СОШ №9»
г. Воскресенска Московской области
2
Ход мероприятия
(Перед началом мероприятия звучит музыка Вивальди «Весна»)
Учитель.
1. Дорогие друзья, кто из вас не любит хорошую музыку. Без волнения
мы не можем слушать выдающееся творения классиков: Чайковского,
Глинки, Бетховена, Моцарта, Вивальди. Музыка – это прекрасно!
Однако причем здесь музыка? Физика… Музыка… А что же такое
музыка, звук? (На фоне музыки).
2. Звук – это механические колебания среды с частотой от 16 до 20000
Гц. Распространение звуковых колебаний в среде называют звуковой
волной. При распространении звуковой волны среда в целом не
движется, в ней лишь смещаются составляющие среду частицы, за
счет упругой деформации сжатия и растяжения. Такие волны
называются продольными. И так колебания, происходящие с
частотой от 16 до 20000 Гц, дают нам возможность слышать речь и
наслаждаться музыкой. ( Звучит музыка – игра на баяне)
3. Слово звук определяет два понятия:
 Звук – как физическое явление.
 Звук – как ощущение.
Как они связаны между собой?
4. Любые волны, в том числе и акустические, характеризуются
амплитудой и частотой – это физические характеристики звуковой
волны, они соответствуют физиологическим характеристикам –
громкости и частоте звука. Чем определяется громкость звука?
Амплитудой. Чем больше амплитуда колебаний в звуковой волне,
тем громче звук. (Зависимость громкости звука от амплитуды можно
показать на компьютере).
5. Единица громкости называется децибелом. Например, громкость
звука шороха листьев оценивается 10 дБ – это самый слабый звук,
воспринимаемый ухом. Шепот и тиканье часов на расстоянии 1 м. –
30 дБ. Крик оценивается в 70 дБ. Поезд издает звук громкостью до 80
дБ, а реактивный самолет при взлете – 120 дБ. Запуск ракеты
оценивается от 140 до 190 дБ. Шум свыше 130 дБ вызывают
болезненные ощущения.
Источник акустического
воздействия
Шум листвы, прибоя.
Средней силы звуки в
квартире, классе.
Уровень
звука, дБА.
12
40
Реакция организма на длительное
акустическое воздействие.
Успокаивающее.
Гигиеническая норма.
3
Внутри здания,
расположенного на
магистрали.
Телевизор.
Поезд, кричащий человек.
Мотоцикл.
Реактивный самолет,
летящий на высоте 300 м.
Шум на текстильной
фабрике.
Сила звука плеера.
Отбойный молоток.
Реактивный двигатель (при
взлете на 25 м).
60
70
80
90
95
110
114
120
150
Появляется чувство раздражения,
утомляемость, головная боль.
Ослабление слуха, болезни
нервнопсихического стресса
(угнетенность, агрессивность),
язвенная болезнь, гипертония.
Вызывает звуковое опьянение,
нарушает сон и психическое
здоровье, ведет к глухоте.
6. Очень пагубно для живого организма акустическое загрязнение. Под
действием шума снижается острота слуха, повышается кровяное
давление, ухудшается качество перерабатываемой информации,
снижается производительность труда, появляется раздражительность,
усталость, рассеянность, нервоз. Во время сна шум оказывает еще
более негативное воздействие. В настоящие время в ряде стран
законами установлены предельно допустимые уровни шума, для
предприятий, отдельных машин, транспортных средств. Например, на
международные линии допускаются самолеты, генерирующие шум
112 дБ и 102 дБ ночью. В соответствии с санитарными нормами
уровень шума около зданий в дневное время не должен превышать 55
– 45 дБ, а ночью 40 – 30 дБ.(видеокассета «Звук», часть шум).
7. Высота звука определяется его частотой. Чем больше частота
колебаний, тем выше звук.
8. Звуковые колебания, происходящие по гармоническому закону,
воспринимаются человеком как музыкальный тон. Очень важной
характеристикой звука является его спектр. Под спектром понимают
распределение энергии волны по частотам. Простейший спектр
отвечает чистому тону – в нем присутствует одна единственная
частота. (Звук камертона). Музыкальный звук состоит из основной
частоты и нескольких приместных частот, называемых обертонами.
Приместные частоты кратные частоте основного тона. Например,
звуки пианино и скрипки могут включать в себя до 15 – 20 различных
колебаний. От состава каждого сложного звука зависит его тембр. (
Игра на скрипки).
9. Итак, частота определяет высоту звука. Вы, прослушали игру на
скрипки этот музыкальный инструмент, воспроизводит звуки с
частотой от 260 до 15000 Гц. (аудиокассета). А вот частота колебаний
4
звуков фортепиано от 90 до 9000 Гц. Послушайте, как звучит
фортепиано. Нактюр Шопена. (Запись №2). Барабан издает звуки с
частотой от 90 до 1400 Гц. Звучит «Болеро» Равеля. (Запись №3). Орган
издает звуки с частотой от 22 до 1600 Гц. (Запись №4, Гайдн). Соксафон
дает нам возможность услышать колебания с частотой от 80 до 8000
Гц. (Запись №5).
Скрипка
Рояль
Барабан
Орган
Саксофон
260 – 15000 Гц.
90 – 9000 Гц.
90 – 14000 Гц.
22 – 16000 Гц.
80 – 8000 Гц.
Диапазон частот соответствующие голосами певцов вы видите в
таблице. Контральто песня Леля из оперы Римского-Корсакого
«Снегурочка». (Запись №6). Звучит альт из песни Баха. (Запись №7).
Колоратурное сопрано имеет частоту колебаний от 260 до 1400 Гц.
Ария Снегурочки из оперы Римского – Корсакого (Запись №8). Звучит
бас, частота от 80 до 300 Гц. Мусоргский «Блоха» (Запись №9).
Послушав песенку герцога из оперы «Риголетто» Верди. Вы поймете,
к какому тембру относятся колебания от 130 до 500 Гц.
Мы прослушали звучание отдельных инструментов, а сейчас
послушаем как эти инструменты звучат в оркестре. (видеокассета
«Фантазия»).
Женские голоса
Контральто
170 – 780 Гц
Меццо-сопрано
200 – 900 Гц
Сопрано
250 – 1000 Гц
Колоратурное
сопрано
260 – 1400 Гц
Мужские голоса
Бас
80 – 350 Гц
Баритон
100 – 400 Гц
Тенор
130 – 500 Гц
10. Характер восприятия звука во многом зависит от акустики зала,
которая оценивается по времени реверберации. Это остаточное
звучание, наблюдающееся после выключения источника звука и
обусловленное приходом в данную точку не только прямых, но и
отраженных и рассеянных волн. Большая реверберация вызывает в
помещении впечатление гулкости, звуки очень долго не замирают.
Если время реверберации мало то речь звучит четко, музыка
отрывисто, глухо, слушатели лишаются ощущения привычного
объема. Восприятия речи и музыки становятся утомительным. Зал
обладает хорошой акустикой, если время реверберации от 2 до 1,5 с.
и очень хорошой, если между 1,5 и 0,5 с.
5
Название зала.
Число
мест.
Большой театр,
Москва.
Колонный зал Домов
союзов, Москва
Театр Ла Скала, Милан
Национальная опера,
Париж
Метрополитен –
Опера, Нью-Йорк
2300
Время
реверберации зала,
заполненного
зрителями, с.
1,55
1600
1,72
2289
2131
1,2
1,1
3639
1,2
В старинных храмовых зданиях можно наблюдать такой эффект, если
тихо говорить в одном углу, то в противоположенном углу речь
прекрасно можно слышать. Послушаем, как звучит храмовая музыка.
Чайковский «Отче наш». (аудиокассета).
11. Животные, птицы и насекомые воспринимают как звук волны других
частот.
Например:
 Рыбы от 300 Гц до 8000 Гц.
 Бабочки от 8000 Гц до 160000 Гц.
 Собаки от 200 Гц до 60000 Гц.
 Медведь от 300 Гц до 80000 Гц.
 Кошки от 250 Гц до 120000 Гц.
Дельфины воспринимают и воспроизводят как звук колебании от 400
Гц до 200000 Гц. (Видеокассета «Голоса дельфинов»).
12. Механические волны с частотой больше 20000 Гц называют
ультразвуком. Можно говорить о двух типах слуха дельфина:
остронаправленный эхолокационный слух основан на
ультразвуковых частотах, и слух кругового обзора предназначен для
восприятия «обычных» звуков. Ориентировка летучих мышей тоже
основана на использовании ультразвуковых сигналов на частоте
8  10 4 Гц. Ультразвук используется не только в живой природе, но
применяется в техники, медицине, химических процессах. Используя,
явление отражения ультразвука на границе различных сред
контролирует размеры изделий, определяют уровень жидкости в
емкостях, недоступных для прямого измерения. При помощи
ультразвука осуществляется звуковидение, ультразвуковые
колебания преобразуются в электрические, а затем в световые. На
отражении ультразвука строится работа эхолотов и гидролокаторов.
6
В микроэлектронике и полупроводниковой техники используется
ультразвуковая приварка тонких проводников, с помощью
ультразвуковой сварки соединяют пластмассовые детали.
Способность ультразвука проникать в мягкие ткани организма и
отражаться от акустических неоднородностей используется
кардиологии, нейрохирургии, акушерстве. Бактерицидное действие
ультразвука используется для обезораживании. Ультразвук
разрушает бактерии, например тифозных и туберкулезных палочек,
вирусов полиомиелита, энцефалита и т. д. при работе ультразвуковых
стиральных устройств образуется огромное количество невидимых
глазу вакуумных пузырьков, которые, проникая волокна ткани не
повреждая изделия «вышибают» инородные включения изнутри и
убивают вирусы и болезненные микробы.
13. В 30-е годы 20 века в одном из лондонских театров готовились к
постановке пьесы, действие которой происходило в далеком
прошлом. Режиссер хотел подчеркнуть необычную обстановку
оригинальным сценическим эффектом. Физик Роберт Вуд
посоветовал использовать инфразвук (чистота колебаний меньше 16
Гц.). Ученый собственноручно изготовил источник инфразвука –
громадную органную трубу. На репетиции ее опробовали. Все здание
начало дрожать, ужас прокатился по залу. Сотрудники национальной
лаборатории физики в Англии провели эксперимент, они примешали
к звучанию обычных акустических инструментов классической
музыки сверхнизкие частоты. После концерта слушатели сообщили,
что почувствовали внезапный упадок настроения, у некоторых по
коже побежали мурашки, у кого-то возникло чувство страха. На
кафедре акустики МГУ проводились исследования наиболее
агрессивных образцов рока и поп музыки. Компьютер раскладывал
звук на частоты, обертоны, шумы, а затем моделировал свойства
человеческой ткани и вычислял как эта музыка влияет на организм.
Например, частота основного ритма композиции «Дип Пепл»
вызывает неконтролируемое возбуждение, вплоть до потери контроля
над собой, агрессивностью к окружающим или наоборот негативные
эмоции к себе. Другой случай, композиция «The Beatles» это пример
когда на первый взгляд приятная и благозвучная музыка оказывается
не менее вредной здесь основной ритм (около 6,4 Гц.) находится в
опасной для человека области резонансных частот грудной клетки и
брюшной полости. При прослушивании этой композиции ткани
живота и груди болеют, понемногу разрушаются. Кроме того
основной ритм близок к собственной частоте головного мозга (7 Гц.).
Существует реальная угроза резонансного совпадения этих частот. У
животных такой резонанс приводит к распаду функции мозга. Кстати,
свиньи обожают металлический рок, а вот коровы перестают давать
молоко. Грудные недоношенные младенцы помещались
7
американскими учеными в боксы, где включалась классическая
музыка (Бах, Моцарт). В результате дети быстро поправлялись,
набирали вес. Но не всякий рок плох. Например, музыка типа
«кантри», исполняемая на банджо, помогает выздоравливающим
поправиться, но плохо влияет на начальном этапе заболевания.
Поэтому не всякая музыка благотворно влияет на человека. А вот
колокольный звон благоприятно влияет на здоровье человека.
(Колокола запись №11). Мы прослушали звон колокола и звон колоколов
в опере Мусоргского «Борис Годунов».
14.Никто его не видывал,
А слышать всякий слыхивал,
Без тела, а живет оно
Без языка звучит.
О каком явлении идет речь?
Эхо можно объяснить отражением звуковых волн.
«В греческой мифологии это нимфа, с именем которой связали
происхождение эха. Нимфа, наказанная Герой за болтовню умела
произносить только концы слов, не зная их значения.
В Олимпии (Греция) в храме Зевса сохранился до наших дней
«Портик Эхо». В нем голос повторяется 5 – 7 раз. ( Запись №13
Кончаловский «Белоснежка» сцена в лесу. (эффект эхо)).
15. Звук – это продольные механические волны с частотой от 16 до
20000 Гц.
Значит звук может распространятся в твердых, жидких и
газообразных средах, а вот в вакууме звук не распространяется.
(Видеокассета звук в средах).
Скорость звука в различных средах разный:
 В воздухе 331 м/с.
 В воде 1440 м/с.
 В стали 5000 м/с.
8
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Викторина.
Какие частоты называются звуковыми?
Условия необходимые для возникновения и распространения
звука.
Услышит-ли астронавт звук колокольчика на Луне?
Какие явления природы объясняются отражением звука?
Л.Н.Толстой «Рассказ аэронавта» Герой рассказа поднялся на
воздушном шаре «Весело и легко было дышать и хотелось петь.
Я запел, но голос мой был такой слабый, что я удивился и
испугался своему голосу.» Объясните явление.
С одинаковой – ли скоростью распространяется звук в
различных средах?
Бетховен пользовался деревянной палочкой один конец
которой он клал на корпус фортепьяно, а другой держал в
зубах. Он прибегал к этому приспособлению чтобы слышать
музыку, которую сочинял. Объясните почему палочка помогала
композитору слышать музыку?
Скажите, что произойдет со скоростью звука, если он будет
распространяться в тумане?
Благодаря звуковым колебаниям, распространяющимся, в среде мы можем
обмениваться информацией, слушать выдающиеся музыкальные творения,
голоса птиц и, конечно же, подарить задушевную песню. (Исполнение песни
всеми участниками).
9
Необходимое оборудование:
 Компьютер.
 Телевизор с видеомагнитофоном.
 Аудиомагнитофон.
1.
2.
3.
4.
5.
Используемая литература:
Е. А. Тихомирова «Дидактические материалы по физике».
Э.М. Бравельман «Вечера по физике в средней школе».
Я.И. Перельман «Занимательная физика».
И.Ф. Гончаревич «На гребне волны».
С.В. Громов, Н.А. Родина «Учебник по физике 8 класса».