Інтегрований урок фізики "Звук. Швидкість звуку. Класифікація звуків,їх характеристика

                       МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА

                          ФІЗИКА І МУЗИКА.

                                          БІНАРНИЙ УРОК.

Тема уроку. Звук. Швидкість звуку. Класифікація звуків,їх характеристика

 .Мета уроку.

1. Сформувати в учнів знання про звукові хвилі; розкрити закономірності поширення звуку та його властивості;ознайомити учнів із явищем акустичного резонансу; розкрити природу інфразвуку та ультразвуку, їх властивості та застосування.

2. Розвивати пізнавальні здібності учнів,переконати їх,що фізика та мистецтво – дуже  близькі предмети; розвивати інтерес до фізики як до науки, що нерозривно пов’язана з життям; розвивати почуття прекрасного, прагнення до його пізнання прагнення до самовдосконалення. Розвивати освітні компетенції.

3. Виховувати ерудовану , гармонійну особистість, повагу до людини. Формувати екологічну  свідомість учнів, відповідальність за своє здоров’я та здоров’я інших  людей.

Обладнання: камертон з молоточком,скляний ковпак, електродзвоник, вакуумний насос, скрипка,лещата,стальна лінійка

Епіграф . «Велика поезія нашого часу – фізика з чудовим розквітом своїх відкриттів!»

                                                   Перебіг уроку.

І.Організаційний момент. 1хв.

1.Привітання

2.Перевірка готовності учнів до уроку

ІІ.Актуалізація опорних знань учнів

Шановні учні останні уроки були присв’ячені вивченню хвильових явищ,а саме – механічних хвиль. Звучить музика(викладач школи естетичного виховання грає на скрипці).На тлі мелодії викладач української літератури читає вірш

Стояла я і слухала весну,

Весна мені багато говорила,

Співала пісню дзвінку,голосну,

То знов таємно-тихо шепотіла.

Вона мені співала про любов,

Про молодощі,радощі,надії,

Вона мені переспівала знов

Те,що давно мені співали мрії…

                    (Л.Українка)

Викладач фізики

Вірш Л.Українки на уроці фізики. Дивно? Можливо. Але якби фізиків попросили підібрати асоціацію до цього вірша то відповідь була б простою,короткою і зрозумілою. Якою(до учнів)? Ваша відповідь! Звук.Отже,

Тема уроку. Звукові хвилі. Швидкість звуку. Класифікація звуків,та їх характеристики.

Бліц –опитування.

1. Що називають хвилею?
2. Що називають механічною хвилею?
3. Які фізичні величини характеризують хвилю?
4. Які існують види механічних хвиль?
5. Яка хвиля називається поперечною?
6. Яка хвиля називається повздовжньою?

ІІІ Вивчення нового матеріалу

Звукова (акустична) хвиля-це механічна повздовжня хвиля з частотами від 20Гц до 20кГц.

Звук поширюється в середовищі зі скінченною швидкістю,яка залежить від температури,густини,складу та інших характеристик середовища.

Так,у рідинах звук поширюється швидше ніж у газах,і повільніше,ніж у твердих тілах. Швидкість поширення звуку зазвичай збільшується зі збільшенням температури середовища.(так ,0 градусів С у повітрі швидкість поширення звуку дорывнюэ 330м/с,а за температури 20С- 340м/с). До того ж чим менша маса молекул середовища,тим швидше поширюється звук. Швидкість звуку  у воді = 1400м/с, у сталі – 5000м/с

Викладач української літератури

Я погоджуюся з фізиками,бо неодноразово зустрічала факти  про поширення звуку у твердих середовищах у казках. Ось приклади з казки «Летючий корабель»: «Припав чоловік  до землі вухом та й слухає чи вже позбиралися до царя на обід люди». Або «Слухало пиставив до землі вухо-давай слухати. Слухав, слухав. Не журись,- каже під млином спить вражий син!»

Джерелом звуку є тіло,що коливається. Такі коливання можуть бути вимушеними (дифузор гучномовця), вільними (струна гітари),автоколиваннями (струни смичкових інструментів).(демонстрації)

• Звукові хвилі не поширюються у вакуумі(демонстрація)
• Під час поширення звуку не відбувається перенесення речовини,але відбувається перенесення енергії.
• Звукові хвилі можуть накладатись одна на одну(явище інтерференції); можуть огинати перешкоди(явище дифракції).

Викладач української літератури

Розбіглась темна ніч у всі кінці,

За кущиком в ярочку заховалась.

Від поїзда лише луна зосталась,

Та чути в полі срібні  бубонці.

                  (В. Малишев)

Викладач фізики

 Хотіла б я піснею стати

     У свою хвилину ясну,    

Щоб вільно по світі літати,

      Щоб вітер розносив луну.

                    (Л.Українка)

Про яке явище тут ідеться? Правильно, про відбивання звуку,дійшовши до межі поділу двох середовищ звук відбивається. З цим пов’язане таке явище як луна. Звук може відбиватися кілька разів – звідси,наприклад гуркотіння грому.

Викладач  історії

Чи повинен архітектор щось знати про закономірності поширення звуку? .Так. Я можу вам довести. Ще в давнину було помічено,що звук добре поширюється вздовж увігнутих стін. Наприклад, при дворі фрігійського царя Мідаса дворова прислуга використовувала ввігнуті стіни для підслуховування розмов. Допомагали підслуховуванню розмов і ввігнуті стіни грота «Вухо Діонісія» в каменоломнях Сіцілії \( тут підслуховували вартові, що стерегли у гроті військовополонених).

  У соборі Св. Павла в Англії та при дворі Тол Томбал в Індії шепіт можна виразно чути вздовж галерей,розміщених біля основи напівсферичних куполів на відстані до 33м від джерела. Літній театр «Голівудська  чаша» в Лос-Анджелесі (США) за формами нагадує поверхню зрізаного конуса. Шепіт чути уздовж ввігнутої поверхні чаші так само,як і в соборі Св. Петра в Римі(Італія) та в парку Сан-Сукі в Потсдамі (Німеччина). А в королівському театрі в Копенгагені (Данія),де задня і бокові стіни мають ввігнутий профіль,звуки оркестру «стеляться» вздовж стін і сприймаються слухачами як такі,що йдуть не від інструменту,а від стін.

   У «слуховій кімнаті» Не’янської вежі (Єкатеринбургської обл.) сказані пошепки слова добре чути в будь-якому з кутків квадратної кімнати (її розміри 6,5*6,5), а в центрі кімнати їх не чути.

 Перелік таких фактів можна продовжити. Це явище спостерігається і в одному з літніх театрів Греції – «Театрі Діонісія» біля підніжжя Акрополя. Коли відвідувачі цього театру кидають металічну монету на мармурові амфітеатру,що має ввігнутий  профіль вони можуть тривалий час чути,як монета котиться вниз сходами. Люди,що знаходяться у верхніх рядах амфітеатру,добре чують шепіт акторів,які виконують свої ролі на сцені,розміщеній внизу театру.                                                   

Звуки,які ми чуємо щодня, дуже різноманітні. Як же ми повинні розрізняти звуки?(звучить коротка мелодія на скрипці, далі удар по столі, шелестять сторінки підручника). Залежно від  характеру збудження звукової хвилі та характеру слухового сприйняття, тому звукові хвилі розрізняють так:

1. Удар – одиничне коливання. Виникає при короткочасній неперіодичній дії джерела звуку. Наприклад, удар молота,постріл і т. д.
2. Шум – неперіодична послідовність ударів.Наприклад,шум моря,шум дощу,оплески,робота двигунів,вібрації верстатів.
3. Музикальні звуки ,або тони – періодичні гармонічні коливання,що тривають неперервно і переходять одне в одне. 

Кожному музикальному тону(до,ре,мі,фа,соль,ля,сі) відповідає певна довжина та частота звукової хвилі.

Викладач школи естетичного виховання

• Гучність звуку визначається насамперед амплітудою звукової хвилі (а отже,й звуковим тиском),проте залежить і від частоти звукової хвилі.Людське вухо погано сприймає звуки низьких частот(близько 20Гц) і високих (близько20кГц), найкраще – середніх частот(1-3кГц).

Гучність звуку вимірюють у децибелах(дБ). Наприклад,за частоти звуку 1кГц і звукового тиску 20Па гучність звуку становить 120дБ – це больовий поріг звуку – най гучніший звук,який може сприймати людина не відчуваючи болю(звук такої гучності видає двигун реактивного літака

Зверніть увагу! Гучний звук може призвести до погіршення слуху й навіть до глухоти,особливо це стосується прослуховування гучної музики в навушниках.

Слухати музику в навушниках слід за мінімальної гучності! 

• Висота звуку визначається в основному частотою звукової хвилі :чим більша її частота,тим вищий тон звуку. Наприклад ноті «ля» першої октави відповідає частота 440Гц; ноті «ля» другої октави - частота880Гц.

Властивість людського вуха розрізняти звуки за їх частотою також залежить від інтенсивності звуків.

У разі збільшення інтенсивності звуку його висота здається більш низькою.

• Тембр звуку визначається складом звукової хвилі: крім основної частоти(за якою ми оцінюємо висоту звуку) будь-який звук містить кілька більш слабких і більш високих додаткових частот – обертонів. Саме завдяки завдяки тембру ми впізнаємо людину за голову, відрізняємо звуки фортепіано від звуків скрипки тощо. Кожний музичний інструмент,кожна людина або тварина має тембр звуку. (звучить музика).

ІV. Підбиваємо підсумки

1.Що таке звук?

2.Наведіть приклади джерел і приймачів звуку?

3. Від чого залежить швидкість поширення звуку?

4. Якою фізичною величиною визначається висота звуку?гучність звуку?

5. де використовують акустичний резонанс?6. Що таке інфразвук?

7. Що таке ультразвук?

V. Домашнє завдання. Вивчити §23 повторити §22 за підручником «Фізика 10 клас».