Межпредметные связи физики и музыки

Д: Нет. По слуху можно определить где находится источник звука.

У: Совершенно верно. Ещё на заре времён первобытный охотник пользовался слухом, чтобы определить где находится добыча. Время шло, человек развивался, но не утратил способность слышать. Но все-таки, что мы слышим и почему мы слышим нам пока не ясно. Для начала выясним, что мы слышим.

Д: Мы слышим различные звуки.

У: Прекрасно, а что такое звук?

Д: Звук - это наш голос, шорох листьев, звучание музыкальных инструментов.

3. Изучение нового материала.

У: Совершенно верно. Давайте на примере музыкальных инструментов разберём, что же такое звук. Итак, у меня в руках гитара.(учитель играет мелодию на гитаре) Что вы сейчас слышали ?

Д: Мы слышали, как звучала гитара.

У: А почему она звучала?

Д: Вы дёргали её за струны.

У: Да, но что при этом происходит со струной? (учитель для наглядности дёргает одну струну )

Д: Струна колеблется.

У: Правильно. Но почему мы слышим эти колебания?

Д: Потому что они распространяются в воздухе, и мы их слышим.

У: А если нет воздуха, мы услышим колебания струны?

Д: Да, услышим. Струна всё равно будет колебаться.

У: Давайте проверим вашу гипотезу на эксперименте. Для этого поместим под купол электрический звонок. Вы слышите его звук?

Д: Да, слышим.

У: Теперь мы откачаем воздух из под купола и снова включим звонок. Вы его слышите?

Д: Нет.

У: Я тоже. Но почему?

Д: Не знаем.

У: Давайте это выясним. Итак, мы знаем, что звук распространяется в воздухе, а в безвоздушном пространстве не распространяется. Вспомним, что такое воздух.

Д: Воздух - это смесь газов, которые состоят из молекул.

У: Вернёмся к опыту. Мы возбуждаем колебания струны (снова демонстрируются колебания струны). Колебания струны порождают колебания в воздухе. Согласны?

Д: Да.

У: А почему такое происходит?

Д: Не знаем.

У: Это происходит благодаря силам упругости среды. Колебания струны вызывают смещение молекул воздуха, находящихся вблизи неё. За счёт молекулярных сил, молекулы воздуха отталкиваются друг от друга, смещая соседние молекулы. Таким образом, в воздухе появляются чередующиеся зоны сжатия и разрежения, т.е. возникает продольная волна. Распространяясь в среде, эта волна достигает нашего уха, а точнее барабанной перепонки, которая начинает колебаться, в результате чего мы слышим звук. Теперь вспомним звонок под куполом. Мы откачали воздух из под купола. Почему мы не слышали звонок?

Д: Потому, что под куполом безвоздушное пространство, а значит, нет упругой среды для распространения звука.

У: С учётом этого дадим определение звуку. Звук - это…

Д: …продольная упругая волна, способная вызывать у человека слуховые ощущения.

У: Итак, мы выяснили, что звук это волна. В нашем эксперименте звук появлялся после возбуждения колебаний струны. Теперь рассмотрим ещё один прибор, он называется камертон. Ударим по ветви камертона. Что происходит?

Д: Мы слышим звук.

У: Ветвь камертона при этом колеблется. Отсюда можно сделать следующий вывод: источником звука является …

Д: любое колеблющееся тело.

У: А какие источники звука вам известны?

Д: Музыкальные инструменты, сигнализация, моторы машин, голос.

У: Совершенно верно. Причём человеческий голос, как источник звука очень интересен: он может быть различным, у женщин нежнее, у мужчин грубее. А почему?

Д: Не знаем.

У: Над этим вопросом подумайте дома.

4. Подведение итогов.

У: А теперь подведём итоги нашего занятия. Что вы сегодня узнали?

Д: Мы узнали, что звук - это упругая продольная волна, способная вызывать у человека слуховые ощущения, источником звука является любое колеблющееся тело, а слышим мы звук благодаря барабанным перепонкам.

У: Наше занятие подходит к концу, запишите домашнее задание § 24 и ответьте на вопросы к параграфу.

Вопросы для закрепления материала:

1. Что такое звук?

2. Что является источником звука?

3. Почему мы слышим звуки?

Урок 2. Характеристики звука.

Цель: ученик должен знать характеристики звуковой волны.

Задачи:

образовательная: раскрыть характеристики звуковой волны.

Воспитательная: эстетическое образование через использование музыкального оформления.

Развивающая: развитие логического мышления при построении причинно-следственных цепочек.

План.

1. Организационный момент. (2 мин)

2.Постановка учебной проблемы. (3 мин)

3.Изучение нового материала. (30 мин)

4.Подведение итогов. (5 мин)

Ход урока.

1. Организационный момент.

У: Здравствуйте, присаживайтесь. Что мы изучали на предыдущем занятии?

Д: Мы изучали звуковые волны, и выяснили, что звук -это продольная, упругая волна, вызывающая слуховые ощущения .

1. Постановка учебной проблемы.

У: А что может служить источником звука?

Д: Любое колеблющееся тело.

У: А благодаря чему мы можем слышать звук?

Д: Благодаря нашим барабанным перепонкам.

3.Изучение нового материала.

У: Теперь приступим к изучению нового материала. Звук это колебания, а колебания можно описать при помощи некоторых параметров. Каких?

Д: Период, частота, амплитуда. Период это время, за которое совершается одно полное колебание. Частота это число колебаний, совершённых в единицу времени. Амплитуда это максимальное отклонение колеблющейся точки от положения равновесия.

У: Можем ли мы описывать звук этими параметрами?

Д: Конечно можем, ведь звук это колебания.

У: Совершенно верно. Теперь попытаемся выяснить, от чего зависит частота звука. Для этого вспомним предыдущий урок, в конце которого я задал вам вопрос: почему у мужчин голос грубее, а у женщин нежнее? Вы нашли ответ?

Д: Мы нашли, что голос порождается голосовыми связками.

У: Давайте это выясним. Для этого снова обратимся к музыкальным инструментам. Рассмотрим колебания одной струны (возбуждаются колебания струны на гитаре). Вы запомнили, как она звучит?

Д: Да.

У: Теперь послушайте колебания этой же струны (струна зажимается пальцем). Между этими двумя звуками была разница?

Д: Да, второй звук был выше.

У: Совершенно верно, а почему?

Д: Потому, что вы зажали струну.

У: Т.е. я уменьшил её длину. Изменяя длину источника звука мы меняем и частоту колебаний звука. Причём чем меньше длина источника звука, тем больше частота колебаний, и следовательно звук выше. Теперь вы можете ответить на вопрос о голосовых связках?

Д: Тогда получается, что у мужчин голосовые связки длиннее, чем у женщин.

У: Так оно и есть. У мужчин длина голосовых связок 20-25 мм, у женщин 18-20 мм. Но звуки отличаются не только частотой, послушайте. (играются звуки на различных струнах, сначала на нижних, затем на верхних) Вы заметили разницу между звуками?

Д: Да. Последние звуки, частота которых больше как-то пищат, а первые, частота которых меньше, звучали насыщенно, густо.

У: Совершенно верно. Насыщенность звука, густота его звучания называется тембром звука. Дело в том, что когда извлекается звук, мы слышим не только звук определённой частоты, но звук с множеством гармоник. Гармоники - это звуки, с частотами, кратными частоте основного звука. Так, например если я играю звук ля первой октавы, частота которого 440 Гц, то вы слышите звуки с частотами 440 Гц, 880 Гц, 220 Гц, 1320 Гц и т.д. Количество этих гармоник определяет густоту тембральной окраски. Возникает вопрос: почему струны имеют различную тембральную окраску?

Д: Наверное тембральная окраска зависит от материала, из которого изготовлена струна.

У: Это верное предположение. Посмотрите на струны. Как вы видите, они имеют разную толщину, за счет обмоток. Например, верхние струны без обмотки, а нижние имеют две или три обмотки, которые также совершают колебания, в результате чего и возникают гармоники.

Теперь приступим к изучению ещё одной характеристики звука -амплитуде колебаний. Послушайте музыку, (звучит негромкая мелодия) Прозвучала мелодия, теперь послушайте её снова и найдите разницу между первым и последним исполнением, (та же мелодия исполняется громко)

Д: В первый раз мелодия звучала тише.

У: А почему?

Д: Потому, что во второй раз вы сильнее дёргали струны.

У: Правильно, таким образом, я увеличивал амплитуду колебаний струны.

Д: Т.е. амплитуда колебаний определяет громкость звука?

У: Да. Единицей громкости является величина, называемая соном, от латинского сонус - звук. Для сравнения послушайте некоторые числовые значения: громкостью в один сон обладает приглушённый разговор, обычный разговор два сона, громкий уличный шум 8 сон.

Также важной характеристикой звука является интенсивность. Интенсивность - это энергия звуковой волны, прошедшей за единицу времени, через единицу площади некоторой поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Единица измерения интенсивности Белл, по имени американского изобретателя телефона А.Г. Белла. На практике чаще используют дБ, 1Б=10 дБ. Человеческий шепот соответствует уровню интенсивности в 20-30 дБ, разговор 40-60 дБ, крик 80 дБ. При интенсивности выше 75 дБ человек испытывает дискомфорт. В области дискомфорта лежат уровни интенсивности звуков, издаваемых отбойным молотком (90 дБ), шумом в поезде метро (80-90 дБ). При уровне интенсивности более 130 дБ, человек начинает испытывать боль, долговременное воздействие звуков с таким уровнем интенсивности может привести к потере слуха.

4.Подведение итогов

У: Итак, подведём итоги нашего занятия. Что нового вы сегодня узнали?

Д: Мы узнали, что частота колебаний зависит от размеров источника звука, узнали что тембральная окраска определяется количеством гармоник. Узнали, что громкость звука измеряется в сонах, а интенсивность в децибелах.

У: На этом закончим наш урок. Запишите домашнее задание: §24.

Вопросы для закрепления:

1. От чего зависит частота колебаний?

2. Чем определяется тембральная окраска?

3. От чего зависит громкость звука?

4. Что такое интенсивность звука?

5. Почему комар пищит, а пчела жужжит?

6. Что надо сделать певцу, чтобы взять высокую ноту?

Урок № 3. Скорость распространения звука. Акустический резонанс.

Цель: ученик должен знать скорость распространения звука в различных средах и понятие резонанса.

Задачи.

Образовательная: изложить теоретический материал.

Воспитательная: эстетическое образование при использовании музыкальных инструментов в качестве наглядных пособий.

План.

1. Организационный момент. (2 мин)

2. Постановка учебной проблемы. (3 мин)

3. Изучение нового материала. (30 мин)

4. Подведение итогов. (5 мин)

Ход урока.

1. Организационный момент.

У: Здравствуйте, присаживайтесь. На предыдущих уроках мы занимались изучением звуковых волн. Чтобы вспомнить это послушаем немного музыки. (звучит музыка)

2.Постановка учебной проблемы.

У: Итак, мы с вами сейчас прослушали мелодию, т.е. мы слышали звуки. А что такое звук?

Д: Звук -это упругая продольная волна, способная вызывать слуховые ощущения.

У: А почему эта волна называется упругой?

Д: Потому, что она распространяется за счёт сил упругости среды.

У: Хорошо. Нам с вами известно, что звук распространяется в воздухе. А будет ли звук распространяться в другой среде, ну например в воде или дереве?

Д: Да, будет. Ведь и дерево и вода это упругие среды, а значит в них звук будет распространяться.

3.Изучение нового материала.

У: Хорошо, а одинакова ли будет скорость распространения звука в различных средах?

Д: Наверное нет. Хотя может быть и одинаковой.

У: Прежде чем ответить на этот вопрос, вспомните те моменты, когда вы поедали сухарики. Помните?

Д: Да, они так громко хрустят.

У: Создаётся впечатление, что все вокруг слышат это.

Д: Да, точно такое впечатление.

У: Но на самом деле это не так. Хруст сухарей не такой уж громкий.

Д: А почему мы слышим его таким громким?

У: Давайте разберём эту ситуацию. Итак, звук распространяется за счёт сил упругости среды. Вспомните, каково расстояние между молекулами в газе и твёрдых веществах?

Д: В газе между молекулами очень большое расстояние, а в твёрдых телах расстояние между молекулами меньше размеров молекулы.

У: И что из этого следует?

Д: Т.е. силы упругости в твёрдых телах больше, чем в газах?

У: Совершенно верно. А так как распространение звука зависит от упругости среды, то и скорость его в твёрдых телах будет больше, чем в газах. Поэтому когда вы жуёте сухарь, вы слышите как он крошится у вас на зубах, но до других людей этот звук дойдёт лишь через некоторое время, и разумеется с потерями, т.е. он будет гораздо тише. Теперь нам осталось только выяснить чему равна скорость звука в различных средах. Впервые скорость звука в воздухе была измерена в 1636 году французским учёным М. Мерсенном. При температуре 20⁰ С она составляла 343 м/с. Приближённо считается, что скорость звука в воздухе равна 300 м/с. Но на этом эксперименте люди не остановились, ведь скорость распространения звука зависит от упругости среды, а следовательно необходимо узнать, какова скорость звука в воде. И вот, в 1826 году, швейцарские учёные Ж. Колладон и Я. Штурм измерили скорость звука в воде. При температуре 8⁰ С она составила 1440 м/с. Протекание этих экспериментов довольно подробно описано в ваших учебниках в § 25. в твёрдых телах скорость звука ещё больше, чем в жидкостях. Естественно у вас возникает вопрос: а зачем нам знать эти цифры?

Д: Действительно, они же не имеют никакой ценности для реальной жизни.

У: Неужели. Не спешите утверждать, послушайте отрывок из произведения Жуль Верна «Путешествие к центру Земли». Во время подземных странствий два путешественника - профессор и его племянник потеряли друг друга. Когда, наконец, им удалось издали обменяться голосами, между ними произошёл такой разговор:

«- Дядя! - крикнул я (рассказ ведёт племянник)

- Что дитя моё? - услышал я спустя некоторое время.

- Прежде всего, как далеко мы друг от друга?

- Это не трудно узнать. Ваш хронометр цел?

- Да.

- Возьмите его в руки. Произнесите моё имя и точно заметьте секунду, когда начнёте говорить. Я повторю имя, как только звук дойдёт до меня, и вы тоже заметьте момент, когда до вас дойдёт мой ответ. Тогда половина времени прошедшего между сигналами и ответом, покажет, сколько секунд употребляет звук, чтобы дойти до тебя. Ты готов?

- Да.

- Внимание! Я произношу твоё имя.

Я приложил ухо к стене. Как только слово «Аксель» достигло моего слуха, я немедленно повторил его и стал ждать.

- Сорок секунд, - сказал дядя, -следовательно, звук дошёл до меня в 20 секунд. А так как звук проходит в секунду одну треть километра, то это отвечает расстоянию почти в семь километров.»

Такой пример использования звука в качестве мерной ленты предлагает Жуль Верн. Теперь вы уверены, что скорость звука вам знать не надо?

Д: Теперь понятно, что эти знания нам могут пригодиться в жизни.

У: Хорошо, тогда следующий вопрос: кто из вас знает, что такое радио?

Д: Все знают.

У: Тогда послушайте следующую историю. Два приятеля решили послушать один концерт. Первый купил билет в концертный зал, а второй решил послушать прямую трансляцию этого концерта по радио у себя дома. Кто раньше услышит первые звуки концерта: человек, сидящий в зале, или человек слушающий радио у себя дома, за несколько километров от концертного зала?

Д: Конечно первым услышит звуки оркестра человек, сидящий в зале, потому, что звук преодолевает меньшее расстояние.

У: Про расстояние вы, верно, заметили, но в целом ответ не верен. Дело в том, что кроме звуковых волн, существуют электромагнитные волны, которые мы будем изучать позднее. Эти электромагнитные волны и передают звук на радио. К чему я упоминаю об этих волнах, скорость их распространения в воздухе 300000 км/с, что в миллион раз больше скорости звука. Поэтому, человек слушающий радио у себя дома, услышит первые звуки концерта раньше на доли секунды.

Теперь познакомимся ещё с одним понятием. Вернёмся к началу урока, когда я вам играл на музыкальном инструменте. Рассмотрим его подробнее. Итак, это скрипка. В сущности это деревянный корпус, на который натянуты струны. Мы знаем, что звук возбуждается за счёт колебания струн, тогда зачем нужен корпус?

Д: Для красоты, а на что иначе натягивать струны.

У: Давайте разберёмся в этом вопросе. Итак, у нас есть две струны. Одна натянута на скрипке, другая растянута на столе. Возбуждаем колебания в струне, натянутой на столе. Вы слышите её звучание?

Д: Нет.

У: А теперь возбуждаем колебания в струне, натянутой на скрипке. Вы слышите её звук?

Д: Да.

У: Почему же такое происходит?

Д: Не знаем.

У: Давайте разберёмся. Что происходит со звуком.

Д: Громкость увеличивается.

У: А почему?

Д: Потому, что выросла амплитуда колебаний.

У: Совершенно верно. А произошло это потому, что совпали частота колебаний струны и частота колебаний воздуха в междековом пространстве. Такое явление называется резонансом.

Резонанс -это явление резкого увеличения амплитуды колебаний при совпадении частоты внешней вынуждающей силы и собственной частоты колебаний тела. Резонанс очень полезен, при помощи резонанса можно сдвигать с места достаточно массивные тела, не затрачивая большой энергии, что часто используется в промышленности. Но также резонанс может приносить вред. Так, например, 2 марта 1907 года утром в день предстоявшего заседания Государственной думы обвалился потолок в главном зале Таврического дворца. Причина - работа небольшого электровентилятора на чердаке, включённого для проветривания зала перед заседанием Думы. Для защиты колебательных систем от нежелательного резонанса используют демпферы, это устройства, которые колеблются с частотой, неравной частоте колебаний системы. Например, рисунок на колёсах автомобиля являются демпфером, т.к. воздух из-за неровности поверхности колеса колеблется с разной частотой. Но иногда, явление резонанса проявляется и при движении автомобиля по дороге, особенно на мокрой дороге или в гололед, когда частота колебаний воздуха совпадает с частотой колебаний льда, в результате чего машина отрывается от поверхности дороги.

4.Подведение итогов.

У: Итак, что мы сегодня узнали на уроке?

Д: Сегодня на уроке мы узнали, что скорость распространения звука зависит от упругости среды, что скорость распространения звука в воздухе равна 300 м/с, а также познакомились с явлением резонанса.

У: А что такое резонанс?

Д: Резонанс - это явление резкого увеличения амплитуды колебаний при совпадении частоты вынуждающей силы и собственной частоты колебаний тела.

У: Правильно. Запишите домашнее задание §25 и ответьте на вопросы в конце параграфа. На этом наш урок окончен.

Вопросы для закрепления материала:

1. Какова скорость звука в воздухе?

2. Какова скорость звука в вакууме?

3. От чего зависит скорость звука в среде?

4. Что такое резонанс?

Урок № 4. Особенности восприятия звуковых волн человеком.

Цель урока: ученик должен знать, какие частоты воспринимает ухо человека.

Задачи.

Образовательная: раскрыть диапазон частот воспринимаемых человеком.

Воспитательная: формирование целостности научной картины мира на основе межпредметных связей.

Развивающая: развитие логического мышления при анализе эксперимента.

План.

1. Организационный момент.

2. Актуализация старых знаний.

3. Изучение нового материала.

4. Подведение итогов. Домашнее задание.

Ход урока.

1. Организационный момент.

В начале урока звучит музыка.

У: Сегодня на уроке мы снова занимаемся изучением звуковых колебаний. Что мы узнали о звуке?

2. Актуализация старых знаний.

Д: Звук - это упругая волна, способная вызывать у человека слуховые ощущения. Источником звука является любое колеблющееся тело. Звук имеет следующие характеристики: частота, тембр, гармоники, громкость, интенсивность.

Частота - это количество колебаний, совершённых в единицу времени.

Тембр - это музыкальная окраска звука, зависящая от числа гармоник.

Гармоники - это колебания, частота которых кратна основной частоте колебаний.

Интенсивность - это энергия звуковой волны, прошедшей за единицу времени через единицу площади некоторой поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны.

Также звук может резонировать.

Резонанс - это явление резкого возрастания амплитуды колебаний при совпадении частоты вынуждающей силы и собственной частоты колебаний тела.

3. Изучение нового материала.

У: Правильно. Сегодня мы узнаем ещё немного о звуке. Начнём с определения источника звука. Повторите его.

Д: Источником звука является любое колеблющееся тело.

У: Хорошо. Тогда проведём эксперимент. Перед вами линейка, зажатая в тисках. Возбуждаем колебания, вы их слышите?

Д: Нет.

У: А теперь перед вами математический маятник. Возбуждаем колебания маятника. Сейчас вы слышите колебания?

Д: Нет. Значит не каждое колеблющееся тело является источником звука.

У: Но почему?

Д: Наверное, колебания очень тихие, нужен резонатор для увеличения амплитуды колебаний.

У: Здесь дело не в амплитуде колебаний. Давайте рассчитаем амплитуду колебаний математического маятника. Что для этого надо сделать?

Д: Надо засечь по часам, сколько времени затрачивает маятник, чтобы совершить одно полное колебание, это будет период колебаний, а затем найти частоту по формуле

=1/T

У: А можно воспользоваться формулой для частоты математического маятника

=1/2l/g

где =3.14, g= 9.8 м/с² , а l=10 см, в нашем случае. Тогда получаем =1.6 Гц. Почему же мы не слышим колебания с такой малой частотой. Дело в том, что человеческое ухо может воспринимать только звуки с частотами от 16 до 20000 Гц. Этот диапазон называется диапазоном слуховых частот. А теперь давайте уточним определение источника звука: источником звука является любое колеблющееся тело с частотой из диапазона слуховых частот. Откройте свои учебники на странице 62, где представлена шкала частот, слышимых человеком и различными животными. Как вы видите, наиболее широким диапазоном слышимых частот обладает дельфин от 40 до 200000 Гц. Но это не всё. Прежде всего, у каждого человека свой диапазон воспринимаемых частот. В большинстве случаев диапазон включает частоты от 20 до 16000 Гц, остальные частоты доставляют человеку ощущение дискомфорта, а иногда и болевые ощущения. Так, например, установлено, что звуки высокой частоты приводят к утомлению организма, а длительное воздействие таких звуков может привести к ухудшению слуха. Дело в том, что воздействие на барабанную перепонку складывается из частоты колебаний, громкости и интенсивности звука. Интенсивность звука возрастает при увеличении частоты колебаний, а это влияет на восприимчивость барабанной перепонки. При длительном воздействии звуков высокой частоты, барабанная перепонка становится менее гибкой и поэтому неспособна воспринимать тихие звуки.

Способность человека воспринимать определённые звуки используется в музыке. Например, классическая музыка оказывает положительное воздействие на человека: музыка Вивальди благоприятна для беременных, музыка Баха способствует размышлениям.

Но, кроме звуков, которые человеческое ухо способно воспринимать, есть звуки, недоступные нашему восприятию. Если частота звука превышает 20000 Гц, то мы имеем дело с ультразвуком, если же частота меньше 16 Гц, то мы имеем дело с инфразвуком. Мы не можем услышать звуки с такой частотой, но они оказывают воздействие на наш организм. Например в 30-х годах 20 века в одном лондонском театре готовилась пьеса, действие которой по ходу спектакля переносилось в прошлое. Режиссёр хотел подчеркнуть необычайную обстановку оригинальным сценическим эффектом. Физик Роберт Вуд посоветовал ему использовать инфразвук, который при достаточной силе даёт ощущение «таинственности». Вуд изготовил трубу, воспроизводившую инфразвук, которую опробовали на репетиции. «Последовал неожиданный эффект, вроде того, который предшествует землетрясению: задребезжали окна, зазвенели стеклянные люстры. Всё старинное здание начало дрожать, ужас прокатился по залу. Пришли в смятение даже жители окрестных домов. »

Инфразвук оказывает влияния на внутренние органы человека, т.к. они очень чувствительны к колебаниям, длительное воздействие этих звуков может привести к ухудшению самочувствия.

Ультразвук тоже не воспринимается человеческим ухом, но улавливаются телом человека. Ультразвук широко применяется в промышленности, в частности при помощи ультразвука проверяется прочность металла.

4.Подведение итогов.

У: Давайте подведём итоги сегодняшнего урока. Что нового мы сегодня узнали?

Д: Сегодня мы узнали, что человеческое ухо воспринимает колебания с частотой от 16 до 20000 Гц. Колебания с частотой меньше 16 Гц называются инфразвуком, с частотой больше 20000 Гц - ультразвуком.

У: Запишите домашнее задание § 27 и дайте ответ на вопросы в конце параграфа.

Урок №5. Отражение звука. Эхо.

Цель: ученики должны знать, что такое эхо.

Задачи:

Образовательная: раскрыть сущность эхо.

Воспитательная: эстетическое образование через использование музыкального оформления.

План урока.

1. Организационный момент. (2 мин)

2. Актуализация старых знаний. (5 мин)

3. Изучение нового материала. (28 мин)

4. Подведение итогов. Домашнее задание. (5 мин)

Ход урока.

1. Организационный момент.

У: Здравствуйте, присаживайтесь. Продолжается наше путешествие по миру звука. Что мы уже успели узнать о звуковых волнах?

2. Актуализация старых знаний.

Д: Мы узнали, что звук - это упругая волна, способная вызывать звуковые ощущения, источником звука может быть тело, колеблющееся с частотой из слышимого диапазона частот. Этот диапазон включает частоты от 16 до 20000 Гц. Также мы выяснили, что частота колебаний зависит от размеров источника, громкость звука зависит от амплитуды колебаний. Также мы узнали, что человек по разному реагирует на звуки различной частоты, громкости и интенсивности, так например звуки высокой частоты, громкости и интенсивности вызывают чувство дискомфорта и могут доставлять боль, а звуки средних частот могут улучшить настроение, помогают расслабиться.

У: Надо же, как много мы узнали о звуке. А теперь послушаем немного музыки.

3. Изучение нового материала.

(Звучит музыка)

У: Сейчас вы прослушали музыкальный фрагмент. Вы хорошо его слышали?

Д: Да.

У: А сейчас.

(учитель отворачивается к доске и снова играет тот же самый фрагмент)

Д: Сейчас тоже слышали хорошо.

У: Но почему? Я же повернулся к вам спиной, и звуковая волна двигалась от вас к доске.

Д: Наверное звук, дойдя до доски ударился в неё, а затем отрикошетил к нам.

У: Совершено верно. Такое явление называется отражением. Итак, вы слышали музыку благодаря тому, что звук способен отражаться от препятствий. Даже когда я играю, стоя к вам лицом, вы слышите не одну звуковую волну, а несколько, (снова звучит музыка)

Сейчас вы слышали звуки не только идущие от скрипки, но и звуки, отражённые от потолка, пола, стен нашего кабинета, и даже от вас.

Д: А разве звук и от нас тоже отражается?

У: Да, но очень плохо. Вспомните, вы были на больших праздниках, среди толпы народа?

Д: Да, конечно были. Приходится очень громко говорить, чтобы тебя услышали.

У: А почему так происходит, никогда не задумывались?

Д: Нет.

У: Такое происходит потому, что человек, благодаря упругости своего организма очень хорошо поглощает звуковые колебания, поэтому на концертах используют аппаратуру для усиления звука.

Д: А как усиливали звук раньше, когда не было усилителей и динамиков?

У: Дело в том, что раньше залы были меньших размеров, и зрителей собиралось не так много, но были и исключения. Таким исключением является оперный театр в Италии - Ласкала. Он вмещает несколько тысяч человек, притом певцы и музыканты, выступающие в нём, не прибегают к современной технике и дополнительному усилению звука.

Д: Почему, разве зрители их слышат?

У: Слышат, и даже очень хорошо, это лучший оперный театр в мире, до сих пор архитекторы не могут создать подобного шедевра. Дело в том, что при постройке этого театра учитывалось способность звука отражаться. Поэтому постройка велась с учётом того, чтобы в каждой точке зала можно было одинаково хорошо слышать музыку.

Д: Да ведь это требует огромных усилий и множество расчётов.

У: Совершенно верно. При построении любого концертного зала проводят массу расчётов, учитывая размеры зала, материал обшивки стен, кресел, количество зрителей.

Д: А причём тут материал обшивки кресел и стен?

У: Притом, что отражение звука зависит от характеристик вещества, например его плотности.

Д: А, понятно. Т.е. всё зависит от упругости материала, более упругий материал лучше отражает звук.

У: Совершенно верно. Как тебе пришла в голову такая мысль?

Д: Да в боевиках постоянно вместо глушителя используют подушку.

У: Да, очень интересный пример. Действительно, мягкие, вещи, обладающие слабой упругостью хорошо поглощают звук. Вспомните свой дом. Лето на дворе, и вы как всегда белите стены. Сняли со стен ковры, убрали паласы, вынесли мягкую мебель.

Д: комната большая, даже эхо есть немного.

У: Слышно эхо? А что такое эхо?

Д: Ну то когда говоришь слово и через некоторое время слышишь его.

У: Т.е. эхо - это звук, отраженный от препятствия и вернувшийся к источнику звука.

Д: Значит, эхо возникает благодаря отражению звука? Здорово. А когда люди кричат в лесу, звук от чего отражается, от деревьев что ли?

У: Совершенно верно, в горах от самих гор, в колодце от воды и стенок колодца, в лесу от деревьев. Отражение звука часто применяется человеком в промышленности, судостроении, мореходстве. Самое распространенное применение отражения звука - это эхолокация. Корабль, идущий по морю посылает звуковой сигнал вглубь моря и улавливает его отражение. Учитывая скорость звука и время, за которое он вернулся, определяет глубину моря. Таким же способом находят подводные скалы, затонувшие суда и т.п.

4. Подведение итогов.

У: Итак, наш урок подходит к завершению. Давайте вспомним, что нового мы сегодня узнали о звуке.

Д: Мы узнали, что звук способен отражаться от препятствий, чем более упругий материал, ем сильнее он отражает звук, благодаря отражению звука мы можем слышать эхо. На способности звука отражаться от препятствий основана эхолокация.

У: Запишите домашнее задание: § 26. На этом наш урок закончен. До свиданья.

Урок №6.Урок обобщения изученного материала.

Цель: ученики должны обобщить изученный материал.

Задачи:

Образовательная: обобщить знания учащихся о звуковых волнах.

Воспитательная: эстетическое образование через использование музыкального оформления.

План урока.

1. Организационный момент. (2 мин)

2. Обобщение материала по теме «Звуковые колебания и волны». (35мин)

3. Домашнее задание. (3 мин)

Ход урока.

1. Организационный момент.

У: Здравствуйте, присаживайтесь. Сегодня мы завершаем изучение звуковых волн. Поэтому сегодняшний урок будет посвящен обобщению изученного материала. Делаем мы это в связи с тем, что на следующем уроке будет проведена контрольная работа для проверки ваших знаний по этой теме. Приступим к обобщению наших знаний.

2. Обобщение материала по теме «Звуковые колебания и волны».

(звучит небольшой музыкальный фрагмент)

У: Что вы сейчас слышали?

Д: Мы слышали звук, а звук - это упругая продольная волна, способная вызывать слуховые ощущения.

У: А что может являться источником звука?

Д: Любое тело, колеблющееся с частотой, входящей в диапазон слышимости, который, для человека, включает частоты от 16 до 20000 Гц.

У: Какие характеристики имеет звук?

Д: Частота - число колебаний в единицу времени, амплитуда -максимальное отклонение колеблющегося тела от положения равновесия, причём от амплитуды колебаний зависит громкость звука, чем больше амплитуда, тем громче звук. Громкость звука измеряется в сонах. Интенсивность звука - энергия звуковой волны, прошедшей за единицу времени через единицу площади некоторой поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Скорость распространения звука зависит от упругости среды. Кроме этого звук способен отражаться от препятствий.

У: Хорошо. Остановимся подробнее на отражении звука. Вы были в горах, или в лесу?

Д: Да.

У: Замечали, что в горах эхо разнообразнее, чем в лесу?

Д: Да, но в горах оно реже встречается.

У: Верно, а почему?

Д: Не знаем.

У: Дело в том, что угол отражения звукового луча, линии, вдоль которой распространяется звуковая волна, равен углу падения. Допустим, вы в горах и звук отражается от преграды, которая выше вашего местоположения, тогда звуковая волна, отразится от препятствия вверх и не достигнет вашего уха. В лесу же такое не происходит потому, что большинство преград отражают звук на уровне ваших ушей. Отражение звука использовали строители замков и дворцов, чтобы придать строению таинственность. Для этого они делали в стене трубу, по которой звук с улицы поступал в комнату. В комнате, возле стены, в том месте, где звуковые лучи пересекались, устанавливали статую и у отдыхающих в комнате создавалось впечатление, что статуя разговаривает, естественно они в этот момент не верили собственным ушам.

Кстати об ушах. Почему мы слышим именно ушами?

Д: Потому, что внутри ушной раковины находится барабанная перепонка, которая колеблется с той же частотой, что и звуковая волна. Наш мозг реагирует на эти колебания и определяет, что мы слышим.

У: Хорошо. Тогда ответьте мне на такой вопрос: вы сможете определить, где находится источник звука?

Д: Конечно сможем.

У: Даже с закрытыми глазами?

Д: Да.

У: Докажите, мне нужен один доброволец. (Желающий выходит к доске, ему завязывают глаза, учитель хлопает в ладоши справа от ученика)

Ты слышал, откуда донёсся звук?

Д: Да, хлопали в ладоши справа от меня.

У: Хорошо. (учитель становится сзади от ученика и снова хлопает в ладоши) А теперь?

Д: Хлопали в ладоши спереди от меня.

У: Сними повязку.

Д: А как вы оказались сзади?

У: Я тут и стоял, и хлопал в ладоши, стоя за твоей спиной.

Д: Почему?

У: Дело в том, что трудно определить спереди или сзади от тебя раздаётся звук, но легко определить справа или слева источник звука. Всё дело в расположении ушей, они у нас расположены сбоку, поэтому мы легко можем определить справа или слева источник звука, когда же звук доносится спереди или сзади мы поворачиваем голову в сторону распространения звуковой волны, чтобы определить положение источника звука.

Кстати о звуке и его источниках. Что делать, если громкость звука очень мала и его почти не слышно?

Д: Для этого музыкальные инструменты подключают к усилителям, или усиливают звук при помощи резонаторов. Резонатором является корпус музыкального инструмента. Усиление звука происходит благодаря явлению резонанса. Резонанс - это резкое увеличение амплитуды колебаний при совпадении частоты колебаний внешней вынуждающей силы и собственной частоты колебаний тела. А если увеличивается амплитуда, то увеличивается и громкость звука.

У: Кстати насчёт громкости и интенсивности звука. Эти две характеристики влияют на уровень шума. Работа в течение длительного времени при шуме, превышающем 90-100 дБ, человек начинает терять слух, а дети, живущие в шумных районах и занимающиеся в классах с окнами на шумные улицы, менее дисциплинированны.

Сегодня вы упоминали о звуковом диапазоне. Он включает в себя звуки с частотами от 16 до 20000 Гц. А как называются звуки с другими частотами?

Д: Звуки с частотой выше 20000 Гц называются ультразвуком, звук с частотой меньше 16 Гц - инфразвуком.

У: Послушайте информацию о воздействии этих звуков. Инфразвуки обладают усыпляющим эффектом, что особенно опасно для водителей и пассажиров автомобилей и поездов. Звуки высокой частоты возбуждают человека и могут быть опасными. Звук, издаваемый сиреной с частотой свыше 100 кГц губителен для мелких животных и различных насекомых. Ультразвук используется в медицине для разрушения камней в почках, стерилизации оборудования: он способен убивать микроорганизмы и приостанавливать их развитие.

3. Подведение итогов. Домашнее задание.

У: Наш урок подходит к концу. Сегодня мы с вами обобщили изученный ранее материал по теме «Звуковые колебания и волны». Дома вам следует повторить материал, изученный нами в течение предыдущих уроков.

3.3 Результаты педагогического эксперимента

После изучения материала было проведено две контрольные работы на 15 минут, в форме физического диктанта. Первая через неделю после последнего урока, вторая через месяц после первой контрольной работы, для проверки долговременной памяти. Ниже представлены тексты контрольных работ и их результаты.

Контрольная работа №1.

1. Что такое звук?

2. Что называется источником звука? Приведите примеры.

3. От чего зависит частота колебаний источника звука?

4. Что такое амплитуда колебаний?

5. От чего зависит громкость звука? В каких единицах измеряется?

6. Что такое гармоники?

7. Какова скорость распространения звука в воздухе?

8. Какова скорость распространения звука в воде?

9. Почему после удара молоточком по камертону его звук постепенно становится всё тише и тише?

10. Что такое резонанс?

11. Каков диапазон слышимых человеком частот?

12. Какие звуки называют инфразвуком, какое воздействие они оказывают на человека?

13. Какие звуки называют ультразвуком, какое воздействие они оказывают на человека?

14. Интенсивность звука: определение, единицы измерения.

15. Какой уровень интенсивности является болевым порогом для человека?

Контрольная работа №2.

1. Что такое звук?

2. Будет ли звук распространяться в космосе?

3. Что такое частота колебаний?

4. Чем определяется тембральная окраска звука?

5. Чем определяется высота музыкального звука?

6. От чего зависит громкость звука, в каких единицах измеряется?

7. Звуки каких частот входят в диапазон частот, слышимых человеком?

8. Интенсивность звука: определение, единицы измерения.

9. Что называется инфразвуком, какое воздействие он оказывает на человека?

10. Почему комар пищит, а пчела жужжит?

11. Что называется ультразвуком? Как ультразвук используется человеком?

12. При каком уровне интенсивности человек начинает испытывать дискомфорт?

13. Какова скорость распространения звука в воздухе?

14. От чего зависит частота колебаний источника звука?

15. Что такое гармоники?

Результаты первой контрольной работы были следующими: в экспериментальном классе 76% получили оценку отлично, 30% - написали работу на оценку хорошо, 4% -удовлетворительно, в контрольном классе эти цифры составили 66%, 26% и 8% соответственно.

Результаты второй контрольной следующие: в экспериментальном классе 66% написали работу на отлично, 26% на оценку хорошо, 8% на оценку удовлетворительно, в контрольном классе 56%, 30% и 14% соответственно.

Эти результаты показывают, что данная методика действительно эффективна, а следовательно её или её элементы можно использовать при изучении темы «Звуковые колебания и волны».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные итоги дипломной работы:

1. Изучен физический и методический материал по теории колебаний и волн: теория свободных, вынужденных колебаний, уравнение колебаний струны, уравнение колебаний скрипичной струны.

2. Обоснованна целесообразность осуществления межпредметных связей при преподавании физики, изучены типы межпредметных связей, рассмотрена их сущность.

3. Разработана методика использования средств музыки в преподавании физики, составлены конспекты уроков по теме «Колебания и волны» для 8-х классов средней общеобразовательной школы.

4. Проведён педагогический эксперимент в школе №18 г. Абакана на двух восьмых классах, один экспериментальный, второй - контрольный.

5. Проверена эффективность методики, основанной на осуществлении межпредметной связи физики и музыки. Данная методика действительно эффективна, т.к. результаты контрольных работ экспериментального класса выше, чем результаты учеников контрольного класса.

В будущем мы планируем более широко рассмотреть идею использования средств музыки в преподавании физики, а именно разработать конспекты уроков для десятых классов, разработать факультатив с использованием межпредметных связей физики и музыки.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Алмазов Л.Г. Варламов А.А. Удивительная физика. -М.: Наука Главная редакция физ-мат. лит., 1988. -180 с.

2. Балашов М.М. Методические рекомендации к преподаванию физики в 7-8 классах средней школы: кн. для учителя. -М.: Просвещение, 1991. -156 с.

3. Балашов М.М. Механика за 70 уроков: кн. для учителя. -М.: Просвещение, 1993. -165 с.

4. Бишоп Р. Колебания./ пер. с англ. Диментберга М.Ф. и Фролова К.В./ под ред. Пановко Я.Г. -М.: Наука, 1979. -163 с.

5. Боярчук В.Ф. Межпредметные связи в процессе обучения. -Вологда: ЗГПИ, 1988. -132 с.

6. Вольштейн С.Л. Методы физической науки в школе: пособие для учителя. -Минск, 1988. -156 с.

7. Голин Г.М. Вопросы методологии физики в курсе средней школы. -М.: Просвещение, 1987. -166 с.

8. Гриффин Д. Эхо в жизни людей и животных./ пер. с англ. Виллер К.Э./под ред. Исаковича М.А. -М.: физматгиз, 1961. -146 с.

9. Ефименко В.Ф. Методические вопросы школьного курса физики. -М.: Педагогика, 1976. -150 с.

10. Зверев И.Д. Максимова В.Н. Межпредметные связи в современной школе. -М.: Педагогика, 1981. -164 с.

11. Клюкин И.И. Удивительный мир звука. -Л.: Судостроение, 1986. -142 с.

12. Кок У. Звуковые и световые волны./ пер. с англ. Захарова/ под ред. Мицкевича Н.В. -М.: Мир, 1966. -135 с.

13. Компвиллем У.Х. Эхо в физике. -М.: Знание, 1981. -153 с.

14. Конёков Ю.К. Нелинейные уравнения математической физики. -М.: РОУ, 1992. -164 с.

15. Красильников В.А. Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, в воде и твёрдых телах. -М.: физматгиз, 1960. -130 с.

16. Лепендин Л.Ф. Акустика. -М.: Высш. шк., 1978. -250.

17. Лошкарёва Н.А. Межпредметные связи как средство совершенствования учебно-воспитательного процесса. -М.: МГПИ им. В.И. Ленина, 1981. -148 с.

18. Лэмб Г. Динамическая теория звука./ пер. с англ. Агеевой Н.С./ под ред. Исааковича М.А. -М.: физматгиз., 1960 -256 с.

19. Майер В.В. Простые опыты со струями и звуком. -М.: Наука Главная редакция физ-мат. лит., 1986. -167 с.

20. Максимова В.Н. Межпредметные связи в учебно-воспитательном процессе в современной школы. -М.: Просвещение, 1987. -169 с.

21. Малов Н.Н. Основы теории колебаний. -М.: Просвещение, 1971. -148 с.

22. Малов Н.Н. Введение в теорию колебаний. -М.: Просвещение, 1967. -164 с.

23. Малобродский Д.И. Хипенякова Л.С. Преподавание механики в 9 классе. -М.: Просвещение, 1973. -78 с.

24. Маркова Н.М. Изучение ультразвука в курсе физики в средней школе./ под ред. Ноздрёва В.Ф. -М.: Просвещение, 1982. -165 с.

25. Методика преподавания физики в средней школе. Частные вопросы./под ред. Каменецкого С.Е. -М.: Просвещение, 1987. -256 с.

26. Методические рекомендации по физике./ под ред. Сомойленко П.И. -М.: Высш. шк.,1990. -184 с.

27. Межпредметные связи курса физики в средней школе./ под ред. Дика Ю.И., Турышевой И.К. -М.: Просвещение, 1987. -168 с.

28. Межпредметные связи и формы их осуществления. -Горно-Алтайск: Г.-АГПИ, 1975. -98 с.

29. Орехов В.П. Колебания и волны в курсе физики средней школы. -М.: Просвещение, 1977. -115 с.

30. Пейн Г. Физика колебаний и волн./ пер. с англ. Колоколова А.А./под ред. Скроцкого Г.В. -М.: Мир, 1979. -237 с.

31. Перельман Я.И. Занимательная физика. -М.: ТРИАДА-ЛИТЕРА, 1994. -кн. 1 -196 с., кн. 2 -178 с.

32. Пиппард А. Физика колебаний./пер. с англ. Соболева Д.А. и Трифонова В.Ф./под ред. Матвеева А.Н. -М.: Высш. шк., 1985. -235 с.

33. Резников Л.И. Методика преподавания физики в средней школе. Механика. -М.: Просвещение, 1974. -97 с.

34. Федорец Г.Ф. Межпредметные связи в процессе обучения. -Л.: ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1983. -125 с.

35. Шодиев Д.Ш. Мысленный эксперимент в преподавании физики. -М.: Просвещение, 1987. -95 с.

36. Эвенчик Э.Е. Преподавание механики в курсе средней школы. -М.: Просвещение, 1971. -88 с.

37. Ахлебина Т.В. Ахлебин А.К. Шамова Т.И. Межпредметная интеграция и её роль в повышении качества знаний и развитии школьников.// Наука и школа. -1998. -№5. -с. 22-27.

Размещено на http://www.allbest.ru/