Источники звука. Звуковые колебания icon

Источники звука. Звуковые колебания



НазваниеИсточники звука. Звуковые колебания
Дата конвертации14.11.2012
Размер234.13 Kb.
ТипУрок
источник

С.А. Фёдорова,

школа № 28, г. Орёл


Источники звука. Звуковые колебания


Урок № 35/8


Урок объяснения нового материала


Цель: продолжить изучение процесса распространения механических колебаний в упругой среде на примере акустических явлений, познакомить с источниками и приемниками звука.


Задачи: 1. Образовательная:

  • закрепить и проконтролировать знания учащихся о механизме образования волн, свойствах и видах волн, умения рассчитывать их основные характеристики: скорость, длину, частоту;

  • продолжить формирование представлений о процессе распространения звуковых волн, их источниках и приемниках.

2. Воспитательная:

  • содействовать формированию научного мировоззрения учащихся (общность колебательного движения различных видов, познаваемость окружающего мира научными методами);

  • политехническое воспитание (использование звуковых волн);

  • формирование интереса к изучаемой теме;

  • способствовать развитию качеств личности: настойчивости, ответственности.

3. Развивающая:

  • содействовать развитию памяти и мышления;

  • умения связно излагать материал;

  • вести диалог в целях получения дополнительной информации;

  • систематически пользоваться дополнительной литературой;

  • отвечать на вопросы в соответствии с их характером;

  • обощать и ситематизировать материал в рамках одной темы.


ТСО, демонстрации:

  1. Опыты по рис. 71-73 учебника. Опыт с металлической линейкой.

  2. Проблемный эксперимент с резиновым колечком и пустым стаканом.

  3. Опыты из «Музея звуковых волн»:

  • Электрический звонок;

  • Поющие сверла и колокольчики;

  • «Поющий бокал»;

  • Пуговица на нитке – крутильный маятник;

  • Детский металлофон;

  • Голоса расчесок.

  1. Кодограммы.

  2. Запись различных голосов птиц.


Оборудование к уроку:


Кодоскоп, фонограмма пения различных птиц, карточки.


Оформление кабинета и доски:

Стенды: «Такие разные волны» и «Волновые явления».

На доске: «Кто не знаком с законами движения, тот не может познать природы». Галилей.

Рисунки уха и микрофона.


^ ФОПД: Ин, Гр, Ф.


МО: Ои (изложение, демонстрации, чтение, опыт), Р (беседа, упражнение, пересказ), И (самост. исследование).


МПС: биология, математика.


Литература:

  1. Физика – 9, А.В. Перышкин, Е.М. Гутник.

  2. В.И. Якоби, М.В. Якоби. Тетрадь с печатной основой, ч 2. Харьков, УМЦ «Школьник», 1996.

  3. Я.И. Перельман. Занимательная физика, ч 1.-М:Наука, 1976.

  4. Ц.Б. Кац. Биофизика на уроках физики. -М:Просвещение, 1988.

  5. Л.В. Тарасов. Физика в природе. Книга для учащихся. -М:Просвещение, 1988

  6. Ф.Э. Рабиза. Опыты без приборов.

  7. И.М. Мокрова. Поурочные планы по учебнику А.В.Перышкина «Физика. 9 класс», ч 1. Волгоград, Учитель-АСТ,2003.

  8. Интернет- материалы.


Домашнее задание:

§ 34,.Подготовить сообщения на тему «Акустика».

^

Ход урока:

1. ОРГМОМЕНТ.


УВМ 1.Взаимное приветствие, определение отсутствующих и готовности к работе.

3-4. ПРОВЕРКА ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ И ЭТАП ВСЕСТОРОННЕЙ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ:


УВМ 2.Проверка выполнения домашнего задания (наличие в тетрадях).

Беседа по вопросам:

  1. Что называется волной?

  2. Приведите примеры волновых явлений?

  3. Объясните механизм возникновения волны.

  4. Какие волны называются упругими?

  5. Какие волны называют поперечными?

  6. Приведите примеры поперечных волн. В каких средах они распространяются?

  7. Какие волны называются продольными? Приведите примеры продольных волн. В каких средах они распространяются?

  8. Какие волны - поперечные или продольные – являются волнами сдвига?

УВМ 3.

Первый ученик у доски:

По вопросам учебника на стр. 114 и готовым рисункам составляет ответ по плану о физической величине «длина волны»:

  1. Длиной волны называется расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

  2. Длина волны обозначается греческой буквой «ламбда» λ.

  3. Колебательный процесс распространяется на расстояние, равное длине волны за время, равное периоду колебания.

  4. Длину волны можно выразить через формулы: λ=V*Т=V/ν. Скорость распространения продольных и поперечных волн можно определить по формулам: V=λ/Т=λ*V.

  5. Расстояние между точками 1 и 2 , 3 и 4 равно длине волны, т.к. они колеблются в одинаковых фазах.



  1. Сравните график колебаний точек волны с графиком волны. В чем их сходство и различие? Определите по графикам амплитуду, период колебаний, а также длину волны.






Амплитуда равна 1 м, период колебания – 10 с, длина волны 6 м.


УВМ 4.

Второй ученик заполняет таблицу:

Состояние вещества

Типы волн

Твердое тело

Продольные, поперечные

Жидкость: поверхность

толща

поперечные

продольные

Газ

продольные

  1. Какие из этих волн являются бегущими?

  2. В чем состоит основное свойство бегущих волн?


Поперечные и продольные волны являются бегущими, т.к. главное свойство бегущих волн – перенос энергии без переноса вещества.


УВМ 5.

Третий ученик у доски решает задачу:

Сейсмическая волна распространяется в гранитном массиве. При этом колебания поперечной волны запаздывают по сравнению с колебаниями продольной волны на 28 секунд. Каково расстояние от сейсмографа до эпицентра землетрясения? Скорость продольной волны равна 5.4 км/с, а поперечной – 3.85 км/с.

Дано:

V1=5,4 км/с

V2=3,85 км/с

∆t=28 с

S-?


УВМ 6.

Сообщения учащихся:

  1. Принцип действия сейсмографа.

  2. Сейсмическая разведка.

  3. Разрушительное цунами в Индонезии.


УВМ 7.

Самостоятельная работа.

1 вариант.

  1. Лодка качается на морских волнах с периодом 2 с. Определить длину морской волны, если она распространяется со скоростью 4 м/с. (8 м)

  2. Скорость распространения волны 6 м/с, а расстояние между соседними гребнями волны 3 м. Чему равна частота колебаний в этой волне? (2 Гц)

2 вариант.

  1. В океанах длина волны достигает 300 м, а период 13,5 с. Определите скорость распространения такой волны. (22,2 м/с)

  2. Чему равна длина волны, распространяющейся со скоростью 5 м/с, в которой за 10 с успевают произойти 4 колебания? (12,5 м)



^

5.ПОДГОТОВКА УЧАЩИХСЯ К ВОСПРИЯТИЮ НОВОГО:


УВМ 8.

    • Сегодня мы много говорили о землетрясениях и цунами. Человеку без соответствующих систем наблюдения трудно предугадать их начало, а вот некоторые животные чувствуют их приближение, т.к. могут слышать звуки, не улавливаемые ухом человека (например, слоны в Индии своим тревожным криком спасли много людей).

    • Объявление темы урока и его цели.

    • Обращение к высказыванию на доске.

    • Запись темы ОК.
^

6-7. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА И ПРОВЕРКА ПОНИМАНИЯ ОСОЗНАННОСТИ УСВОЕНИЯ НОВОГО:


УВМ 9.

Проблемный эксперимент:

  1. Растяните резиновое колечко между пальцами и щипком заставьте его звучать. Изменяя напряжение, вы получите разные звуки.

  2. Прижмите растянутое колечко к пустому стеклянному стакану. Снова щипком возбудите звучание резинки. Изменяется ли звук?

УВМ 10.

Демонстрационный опыт:

  1. Опыт с металлической линейкой. Ее прижимают к углу стола и приводят в колебание. Слышны удары о стол. Они меняются по высоте при уменьшении длины линейки.

  2. Опыт по рис. 71: колебание натянутой струны и бумажной полоски.

  3. Опыт по рис 72: колебание камертона и шарика на нити.

Ответы на вопросы:

  1. Что является источником звуковых колебаний?

  2. Сравните выражения: «всякое звучащее тело колеблется» и «всякое колеблющееся тело звучит». Какое из них является верным? Почему?

  3. К какому виду волн (продольным или поперечным) относятся звуковые волны?

(Возвращение к УВМ 3 и 4: рисунок и таблица).

УВМ 11.

Запись ОК в тетради.

ОК-

^ Звуковые колебания.

§34, Сообщ. «Акустика»

Звук – продольная волна, содержащая растяжения и сжатия, возникающие вследствие колебаний источника звука.

Инфра - до 16 Гц

Слышимый - 16-20000 Гц

Ультра - более 2000 Гц

Гипер - 109-1013 Гц

Шум атмосферы, леса, моря, гром, взрывы, сейсмические волны.

Колебания твердого тела (мембраны, струны), ограниченных объемов среды (воздух в муз. духовых инструментах, свистках).

Животные, пластинки пьезоэлектрических материалов.

Тепловое движение атомов

Определение места взрыва, предсказание цунами.

Ориентация в пространстве, общение.

Медицина, эхолокация, дефектоскопия.

Изучение состояния вещества.


УВМ 12.

  • Опыт по рис. 73: запись колебаний звучащего камертона (кодограмма).

  • Вопросы:

  1. Какую линию оставляет на пластинке звучащий камертон?

  2. Можно ли такие колебания считать гармоническими?

( Возвращение к УВМ 3)

УВМ 13.

Знакомство с источниками и приемниками звука:

  1. Ухо.

  2. Микрофон.

  3. Голосовые аппараты птиц и человека.

Запись звуков пения различных птиц.

УВМ 14.

Раздел физики, изучающий звуковые явления, называется акустикой.

АКУСТИКА


ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ – изучает орган слуха, его устройство и действие

АРХИТЕКТУРНАЯ – изучает распространение звука в помещениях

МУЗЫКАЛЬНАЯ – исследует музыкальные инструменты и условия их наилучшего звучания

ФИЗИЧЕСКАЯ – изучает природу звуковых колебаний, в том числе ультраколебаний


Давайте начнем создавать свой "Музей звуковых волн". Условие одно: называть причину появления звука, вид звуковой волны.


Уч-ся представляют свои экспонаты и поясняют физические основы их действия:

^ 1)Веревочный телефон.

2)"Поющие" сверла и колокольчики.

3)"Поющий" бокал.

4)Голоса расчесок.

5)Крутильный маятник-пуговица.

6)Детский металлофон.

7)Электрический звонок.


Краткие сообщения учащихся:

3вуковые волны несут большую информацию о мире, они могут приносить пользу и вред. Какую информацию вы бы предложили в наш "Музей звуковых волн"?


Уч-ся делают очень короткие сообщения типа:


1.Некоторые оперные певцы благодаря своему голосу и явлению резонанса, о котором мы с вами узнаем на следующих уроках, могут поистине творить чудеса. Так, Карузо мог голосом разбивать стаканы, а когда пел Шаляпин, звенели хрустальные подвески на люстрах.


2.Человек воспринимает звуковые волны с частотой от 16 до 20000 Гц. Некоторые животные могут воспринимать другие диапазоны звуковых волн: кузнечики: 10-10000 Гц, лягушки: 50-30000 Гц, дельфины: до 200000 Гц.


3.Инфразвук оказывает на человеческий организм вредное воздействие. Есть предположение, это вызываемый морскими штормами инфразвук со зловещей частотой 7,5 Гц вызывал галлюцинации и гибель экипажей и ряд кораблей при загадочных обстоятельствах.


4.Ультразвук оказывает сильное биологическое действие. Микробы в поле ультразвуковой волны погибают. С помощью ультразвука можно стерилизовать молоко и другие продукты без нагревания. Летучие мыши, рыбы, многие насекомые, собаки, грызуны, дельфины, киты воспринимают ультразвук.


5.Вредное воздействие шумов на человека было замечено очень давно. Еще 2000 лет назад в Китае в качестве наказания заключенные подвергались непрерывному воздействию звуков флейт, барабанов, крикунов, пока не падали замертво.


Вы видите, как тесно связана физика и биология. И это не случайно. Природа едина.

Человек как высшее ее творение может быть объектом изучения как с точки зрения механики, так и с точки зрения электродинамики, физиологии, психологии и социальных наук. И очень хотелось бы, чтобы человек в лице каждого представителя человечества был прекрасным во всех отношениях!

^

8.ЭТАП ИНФОРМИРОВАНИЯ УЧАЩИХСЯ О ДОМАШНЕМ ЗАДАНИИ:


УВМ 15.

Ко всем этим интересным вопросам мы вернемся на следующих уроках. А сейчас давайте подведем итог нашей работы:

  • Ответим на вопросы стр. 117 (2-4).

  • Выставление оценок.

  • §34, Подготовить сообщения по теме «Акустика». Это прекрасная тема для участников научного общества «Сигма».

Приложения:

Как животные определяют направление звука

Ушная раковина представляет собой звукоулавливатель. У некоторых животных она сильно развита. Иногда по ее размеру можно судить об остроте их слуха. Ушная раковина служит для определения того направления, откуда исходит звук: восприятие звука усиливается, когда раковина обращена своим раструбом к источнику; поэтому те животные, у которых ушные раковины могут поворачиваться (заяц, большинство копытных), способны определять направление опасности, не поворачивая головы; уши хищников обычно ориентированы почти неподвижно вперед — для выслеживания добычи.

Наличие двух ушей позволяет более надежно определять направление распространения звука: когда обе раковины расположены симметрично по отношению к источнику, колебания, воспринимаемые обоими ушами, оказываются в одинаковых фазах. Таким образом, наибольшая громкость воспринимаемого звука указывает на то, что плоскость симметрии головы проходит через источник звука.

В таблице 9 приведены примерные диапазоны механических колебаний в упругой среде, воспринимаемых органами чувств некоторых живых организмов.

Таблица 9




Человек

Сверчок

Кузнечик

Лягушка

Диапазон частот, воспринимаемых органом слуха, Гц

16 –

20000

2 –

4000

10 –

100000

50 –

30000

Большое значение придается изучению звуковой связи в животном мире. Записываются звуки, издаваемые птицами, рыбами и насекомыми. Полученные данные ученые надеются использовать для создания акустических средств, отпугивающих птиц с посевов, аэродромов и других мест.

Слуховой аппарат человека

Ухо — необычайно чувствительный орган. В области частот, относящихся к речи (около 1500 Гц), ухо может воспринимать даже звуки силой 10~12 Вт/м2. Это так называемый порог слышимости. Благодаря большой чувствительности уха мы в состоянии слышать звук на значительном расстоянии от его источника, даже если эти источники излучают небольшую энергию. Например, симфонический оркестр из 75 человек, играя очень громко (фортиссимо), излучает мощность всего 60 Вт, что соответствует мощности обычной настольной электрической лампы, а любой слушатель, где бы он ни находился в концертном зале, может наслаждаться его выступлением. Когда сила звука становится равной 10 Вт/м2, ощущение звука переходит в боль. Такую силу звука называют болевым пределом. Таким образом, человек способен различать звуки, отличающиеся по мощности в 1013 раз

Громкость звука — это величина физиологическая, определяющая степень слухового ощущения. Конечно, чем больше сила звука, тем он кажется громче, но связь между этими величинами чрезвычайно сложная и неодинаковая для звуков различных частот. Громкость убывает гораздо медленнее, чем убывает сила звука. Только при убывании силы звука на 26%, человек замечает, что громкость звука немного уменьшилась. Если сила звука уменьшится в 10 раз, человеку кажется, что громкость звука уменьшилась примерно в 2 раза.



Слуховой аппарат человека состоит из звукопроводящей и звуковоспринимающей части. Звукопроводящая часть (рис. 25, а) состоит из наружного слухового прохода Р, барабанной перепонки П и связанных с ней трех сочлененных между собой слуховых косточек: молоточка М, наковальни Н и стремечка С, которые расположены в полости, называемой средним ухом. Стремечко плоским основанием прикреплено к перепонке, закрывающей просвет отверстия, которое сообщается с костной полостью — внутренним ухом.

Внутреннее ухо, или перепончатый лабиринт, представляет собой звуковоспринимающий аппарат, заключенный в костную капсулу сложной формы (рис. 25, б). Перепончатый лабиринт состоит из преддверия В с полукружными каналами и улиткой У.

Орган слуха одновременно служит и органом равновесия. Внутренняя полость перепончатого лабиринта заполнена жидкостью — эндолимфой, в которой взвешены кристаллики углекислой извести. Всякое изменение положения тела приводит их в движение, они раздражают чувствительные клетки внутренних стенок лабиринта. Раздражение передается окончаниям слухового нерва.

Улитка — спиральнозавитой канал, отходящий от преддверия. Вдоль всей длины канала улитки расположен собственно звуковоспринимающий аппарат уха — кортиев орган, состоящий из клеток, к которым подходят разветвления волокон слухового нерва. Вдоль всей длины улитки расположены две перепончатые перегородки, называемые основной и рейснеровой мембранами.

Основная мембрана ^ ОМ, натянутая вдоль всей улитки между костными выступами на внутренней и наружной стенках канала (рис. 25, г), состоит из эластичных волокон (их общее число порядка 20 000), расположенных в поперечном направлении. В основании улитки эти волокна короткие (длинной около 0,04 мм), тонкие и более натянутые, у вершины — длинные (до 0,5 мм), более толстые и менее натянутые (рис. 25, в).

Звуковые колебания, действующие на барабанную перепонку П, через цепь слуховых косточек и перепонку овального окна передаются основной мембране. Звуковые колебания могут передаваться жидкости улитки также непосредственно через окружающие кости черепа, однако при этом не используется действие слуховых косточек и поэтому такая передача менее эффективна.

Звуковые колебания, достигая основной мембраны и расположенного на ней кортиева органа, приводят их в колебания с соответствующей частотой и амплитудой. Возникающие при этом нервные импульсы передаются в центральную нервную систему.

Способность уха различать звуки по высоте и тембру связана с резонансными явлениями, происходящими в основной мембране. Действуя на основную мембрану, звуковая волна вызывает в ней резонансные колебания определенных волокон, собственная частота которых соответствует частотам гармонического спектра данного колебания. Нервные клетки, связанные с этими волокнами, возбуждают и посылают нервные импульсы в центральный отдел слухового анализатора, где они, суммируясь, вызывают ощущение высоты и тембра звука.

Современные исследования показывают, что механизм восприятия звука сложнее. В зависимости от частоты колебания распространяются только на определенную часть длины вестибулярного и улиточного хода, за счет чего колебания возникают только на соответствующей части основной мембраны.

В таблице 10 приведены некоторые данные интенсивности звука в разных случаях.







Таблица 10

Примерные условия

Сила звука, Вт/м2

Примерные условия

Сила звука, Вт/м2

Порог слышимости

1012

Поезд-экспресс (большая скорость)

0,1

Тиканье ручных часов, шепот на расстоянии 1 м

10-10

Сильные раскаты грома

1

Разговор вполголоса

10-8-10-6

Порог болевого ощущения, реактивный двигатель

10-100

Громкая речь

10-5-10-4

Громкое пение

10-2




На рисунке 26 представлена область слухового восприятия, доступная нормальному уху человека в зависимости от интенсивности и частоты звуковых колебаний. Верхняя кривая соответствует громким звукам, восприятие которых вызывает болевое ощущение, нижняя кривая представляет собой порог слышимости — она соответствует самым слабым звукам. Между этими кривыми находится область слышимых нами звуков.

Голосовой аппарат человека

Голосовой аппарат человека состоит из легких, гортани с голосовыми связками, глоточной, ротовой и носовой полости (рис. 23, а, б). Голосовые связки С являются звукопроизводящими частями голосового аппарата. При спокойном дыхании они вялы и между ними образуется широкая щель для свободного прохождения воздуха (рис. 23, в). При разговоре голосовые связки напрягаются и приближаются друг к другу так, что между ними остается лишь узкий промежуток, так называемая голосовая щель (рис. 23, г). Когда воздух, выдыхаемый легкими, проходит через эту щель, голосовые связки приходят в колебание, причем частота колебаний может изменяться в зависимости от степени напряжения связок, впрочем, в довольно узких границах. Звуковые волны, образующиеся в голосовой щели, весьма сложны и представляют собой наложение большого числа всевозможных тонов. Ротовая и носовая полости играют роль резонаторов. Изменяя форму этих полостей путем соответствующего расположения языка, зубов и губ, мы можем усиливать по желанию отдельные тоны звуковой волны, идущей из голосовой щели, и произносить тот или иной звук.



Голосовые связки с различно установленными резонансными полостями рта и глотки наиболее сильно колеблются при произношении гласных звуков. При образовании согласных звуков мягкое нёбо, кончик языка и губы приходят в самостоятельные колебания на различных участках. Эти колебания или сами по себе, или в соединении со смесью звуков, производимых голосовыми связками, образуют согласные звуки человеческой речи.

Для речи человека достаточно 4—6 тонов октавы. При пении диапазон значительно шире.

Таблица 8

Голоса

Частотный диапазон голоса, Гц

Мужские: бас

80-350

баритон

100-400

тенор

130-500

Женские: контральто

170-780

меццо-сопрано

200-900

сопрано

250-1000

колоратурное сопрано

260-1300


^ МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ ИНФОРМАЦИИ

Проблема записи и воспроизведения звука. Наиболее привычный для каждого человека способ обмена информацией — это речь. При обмене информацией с помощью речи один человек возбуждает звуковые колебания в воздухе с помощью голосовых связок, другой воспринимает эти колебания с помощью органов слуха.

Недостатком такого способа обмена информацией является возможность ее передачи только на сравнительно небольшие расстояния и невозможность сохранения и воспроизведения в любое время.

Способ механической записи и воспроизведения звука изобрел американский изобретатель Т. Эдисон. Однако механический способ не обеспечивает высокого качества звучания.

^ Микрофон и громкоговоритель. Первыми шагами к созданию современных способов записи и воспроизведения звука было изобретение микрофона и громкоговорителя. Микрофоном называется прибор для преобразования звуковых колебаний в электрические. Изменения давления, происходящие при распространении звуковых волн в воздухе, позволяют использовать для их регистрации и изучения микрофоны различных конструкций.

^ В электродинамическом микрофоне имеется тонкая гибкая мембрана 1, к которой приклеена легкая проволочная катушка 2. Катушка расположена в кольцевом зазоре между полюсами постоянного магнита 3. Колебания давления воздуха, возникающие при прохождении звуковой волны, вызывают колебания мембраны микрофона и соединенной с ней проволочной катушки. Колебания катушки в магнитном поле постоянного магнита приводят к возникновению в ней переменной ЭДС индукции. Таким образом в электродинамическом микрофоне происходит преобразование звуковых колебаний в электрические.

Для обратного преобразования электрических колебаний в звуковые применяется громкоговоритель. Основными частями электродинамического громкоговорителя (динамика) являются кольцевой постоянный магнит 1, проволочная катушка 2 и диффузор 3, к которому прикреплена катушка (рис. 7.14). При пропускании через катушку 2 переменного тока звуковой частоты на нее действует со стороны магнитного поля переменная сила Ампера. Под действием этой силы катушка вместе с диффузором совершает колебания, что вызывает изменения давления воздуха, т. е. возбуждает звуковые волны.

Голоса в животном мире

Голосовые аппараты птиц и человека принадлежат к типу духовых «музыкальных» инструментов, звук в них образуется за счет движения воздуха, выдыхаемого из легких. Особенно интересны голосовые аппараты птиц. Например, пение канарейки по громкости сравнимо с голосом человека, хотя по массе канарейка составляет менее 0,001 его массы. У птиц имеется не одна гортань, а целых две: верхняя, как у всех млекопитающих, и, кроме того, нижняя, причем главная роль в образовании звуков принадлежит нижней гортани, устроенной очень сложно и разнообразно у разных видов птиц. Она имеет не один вибратор, или источник звука, как у человека и всех других млекопитающих, а два или даже четыре, работающих независимо друг от друга. Образование у птиц второй гортани в нижнем отделе трахеи дало возможность использовать трахею в качестве сильнейшего резонатора. У многих птиц трахея сильно разрастается, увеличивается в длину и в диаметре. Увеличиваются в объеме также и бронхи, в каждом из которых у многих птиц находится по независимому источнику звука. Движениями тела и натяжением специальных мышц птица может в значительной степени изменять форму этой сложной системы резонаторов и, таким образом, управлять звуковысотными и тембральными свойствами своего голоса.

Разнообразие в строении голосового аппарата соответствует и разнообразию звуков, издаваемых птицами,— от низких басовых криков (гуси, утки, вороны), до высочайших мелодичных свистов у певчих птиц из семейства воробьиных.

В начале 60-х гг. в голосах птиц были обнаружены даже ультразвуковые обертоны — до 50 000 Гц. Песни некоторых птиц целиком состоят из ультразвука. Для образования звуков многие птицы используют и другие «музыкальные инструменты»: клюв, лапы, крылья и даже хвост. Дятел — превосходный «барабанщик», использует в качестве барабана хорошо звучащее сухое дерево или резонирующий сук.

^ Голосовой аппарат млекопитающих мало отличается от голосового аппарата человека, но последний богаче тонами.

Лягушки обладают весьма громкими и довольно разнообразными голосами. У некоторых видов лягушек имеются интересные приспособления для усиления звука в виде больших шарообразных пузырей по бокам головы, раздувающихся при крике и служащих сильными резонаторами.

^ Звучание насекомых вызывается чаще всего быстрыми колебаниями крыльев при полете (комары, мухи, пчелы). Полет того насекомого, которое чаще машет крыльями, воспринимается нами как звук большей частоты и, следовательно, более высокий.

^ У некоторых насекомых, например кузнечиков, встречаются специальные органы звучания — ряд зубчиков на задних ножках, задевающих за края крыльев и вызывающих их колебания. У некоторых жуков получаются довольно громкие скрипучие звуки/
^

Музей звука


Цель: продолжить изучение процесса распространения механических колебаний в упругой среде на примере акустических явлений, познакомить с источниками и приемниками звука.
^

Опыты из «Музея звуковых волн»:


  • Электрический звонок;

  • Поющие сверла и колокольчики;

  • «Поющий бокал»;

  • Пуговица на нитке – крутильный маятник;

  • Детский металлофон;

  • Голоса расчесок,

  • Камертоны;

  • "Видимый" звук;

  • Рупор;

  • Запись различных звуков (шум ручья, пение китов, птиц, гроза и т.д.);

  • Веревочный телефон;

  • "Музыкальные" пробирки.
^

Сообщения учащихся:


1.Некоторые оперные певцы благодаря своему голосу и явлению резонанса могут поистине творить чудеса. Так, Карузо мог голосом разбивать стаканы, а когда пел Шаляпин, звенели хрустальные подвески на люстрах.


2.Человек воспринимает звуковые волны с частотой от 16 до 20000 Гц. Некоторые животные могут воспринимать другие диапазоны звуковых волн: кузнечики: 10-10000 Гц, лягушки: 50-30000 Гц, дельфины: до 200000 Гц.


3.Инфразвук оказывает на человеческий организм вредное воздействие. Есть предположение, это вызываемый морскими штормами инфразвук со зловещей частотой 7,5 Гц вызывал галлюцинации и гибель экипажей и ряд кораблей при загадочных обстоятельствах.


4.Ультразвук оказывает сильное биологическое действие. Микробы в поле ультразвуковой волны погибают. С помощью ультразвука можно стерилизовать молоко и другие продукты без нагревания. Летучие мыши, рыбы, многие насекомые, собаки, грызуны, дельфины, киты воспринимают ультразвук.


5.Вредное воздействие шумов на человека было замечено очень давно. Еще 2000 лет назад в Китае в качестве наказания заключенные подвергались непрерывному воздействию звуков флейт, барабанов, крикунов, пока не падали замертво.

крутильный маятник

В карманных и наручных часах применяется особый вид маятника — крутильный маятник. Колесико – балансир под действием пружины вращается то в одну, то в другую сторону. Его равномерные движения обеспечивают точность работы механизма часов.

Смоделировать движения крутильного часового маятника нам поможет довольно известная игрушка – пуговица с продетой в два отверстия суровой ниткой.

Для этого опыта выберите большую пуговицу, проденьте, как говорилось, в два ее отверстия суровую нитку и концы нитки свяжите. Возьмите за концы нитки, поместив пуговицу посередине. Круговыми движениями рук добейтесь, чтобы нитки скрутились. Когда они хорошо скрутятся, потяните их в разные стороны. Пуговица начнет быстро вращаться и по инерции закрутит нитки в другую сторону. Чередуя натяжение и ослабление ниток, мы заставим пуговицу быстро вращаться то в одну, то в другую сторону. Всякий раз, когда мы тянем концы ниток и этим самым их раскручиваем, мы сообщаем пуговице порцию энергии. Наши руки в данном случае выполняют роль двигателя. Пуговица будет в движении до тех пор, пока вам эта забава не надоест. Такой маятник звучит.



^ ГОЛОСА РАСЧЕСОК

Высота звука зависит от частоты колебаний звучащего тела. Возьмите три расчески с разной частотой зубьев. Если вы будете проводить их зубьями по куску плотной бумаги, открытки или по куску целлулоидной пленки, то в зависимости от частоты зубьев услышите звук различной высоты.

Та расческа, которая имеет крупные зубья, расположенные не очень часто, звучит более низким тоном, чем та расческа, у которой зубья мельче и частота их больше. А расческа с очень частыми зубьями (такую расческу обычно называют «частый гребень») звучит еще выше. Чистого музыкального тона в этом опыте вы не добьетесь, но разницу в высоте звука заметите хорошо.



^ «ПОЮЩИЙ» БОКАЛ

Конечно, звук бокала не сравнишь со звучанием расчесок. Нужно только подобрать для этого опыта хороший «инструмент». «Инструментом» же у нас будет стеклянный (не хрустальный) тонкостенный бокал на ножке, вместимостью от половины до стакана жидкости. Стекло бокала должно быть чистое, гладкое, ничем не разрисованное. Подобрав «инструмент», приступим к проверке его музыкальных качеств.

Прежде чем приступить к опыту, хорошо вымойте руки с мылом. Затем, слегка намочив чистой водой пальцы правой руки, поставьте бокал на стол, а левой рукой крепко держите его за ножку. Средним или указательным пальцем правой руки начните вкруговую водить по краю бокала. Через несколько секунд вы услышите мелодичный звук. Звук не будет прекращаться, пока вы водите пальцем по краю бокала. Если это у вас успешно получилось, налейте в бокал чистую воду, немного не доходя до края, и продолжайте водить пальцем. Вы услышите звук значительно ниже того, который был без воды. Продолжая круговые движения пальцем, посмотрите на поверхность воды. На ней образовались маленькие волны. Они произошли от колеблющихся, звучащих стенок бокала. Теперь начните постепенно удалять воду небольшими порциями. Звук постепенно повышается, и самый высокий будет у пустого бокала. Возьмите теперь второй такой же бокал и повторите с ним опыт, как и с первым, но не наливая воды. Если вы поочередно будете заставлять звучать каждый из них, то заметите, что высота звука у них немного разная. Даже очень небольшая разница в толщине стенок бокалов влияет на частоту их колебаний, изменяется высота звука.

Наше отношение к трению очень противоречиво. С одной стороны, с трением ведется беспощадная борьба: трущиеся поверхности машин тщательно шлифуются, простые подшипники скольжения заменяются шариковыми или роликовыми, применяется обильная смазка, а над созданием новых идеальных смазочных материалов ведется большая работа. Одним словом, с трением ведется постоянная борьба.

С другой стороны, что бы мы делали, если бы вдруг трение исчезло? Даже при ходьбе трение оказывает нам большую услугу. Ведь как трудно идти по скользкому льду. А разве мы могли бы идти по дороге еще более скользкой, чем лед? Автомобили и поезда без трения не могли бы тронуться с места. А уж если какое-то тело движется, скользит, остановить его очень непросто. Можно было бы привести много примеров, где без трения обойтись просто нельзя. Об этом написано в популярных книгах, поэтому говорить о пользе трения здесь не будем, а проделаем несколько опытов, в которых главную роль играет трение.




Похожие:

Источники звука. Звуковые колебания iconВынужденные механические и электромагнитные колебания: дифференциальное уравнение, структура его решения, график установления колебаний. Зависимость амплитуды от частоты. Резонанс в колебательной системе и его виды
Звуковые волны. Скорость звука. Громкость звука. Высота тона. Эффект Доплера для звуковых волн
Источники звука. Звуковые колебания iconПроект ориентирован на учеников 9-х или 11-х классов, в зависимости от программы
Рассматриваются базовые сведения о звуковых волнах: источники звука, характеристики звука, естественный приемник звука и вопросы,...
Источники звука. Звуковые колебания iconДолги по естествознанию 6-а класс
Любая собственная классификация, например: видимые – невидимые, звуковые – без звука, быстрые – медленные и т д
Источники звука. Звуковые колебания iconДолги по естествознанию 6-а класс
Любая собственная классификация, например: видимые – невидимые, звуковые – без звука, быстрые – медленные и т д
Источники звука. Звуковые колебания iconПериод – время одного колебания. Частота
Свободные колебания – колебания, которые происходят без воздействия внешних периодических сил. Свободные колебания происходят с частотой,...
Источники звука. Звуковые колебания iconЗакон Джоуля-Ленца
Свободные колебания – колебания, которые происходят без воздействия внешних периодических сил. Свободные колебания происходят с частотой,...
Источники звука. Звуковые колебания iconГрафическое представление звука стандарта pcm wav
С учетом данных о структуре рассмотрены некоторые основные проблемы визуализации звука и их решения. На основе исследования создана...
Источники звука. Звуковые колебания iconГрафическое представление звука стандарта pcm wav
С учетом данных о структуре рассмотрены некоторые основные проблемы визуализации звука и их решения. На основе исследования создана...
Источники звука. Звуковые колебания iconЯковлев Артём, Трофимов Сергей, Глотов
С людьми всё происходит примерно так же. На уроке мы узнали, что громкие звуки убивают волосковые клетки, которые передают звуковые...
Источники звука. Звуковые колебания iconКонтрольная работа «колебания и волны»
Складываются два гармонических колебания одного направления с одинаковыми периодами T1 = T2 = 1,5с и амплитудами A1 = A2 = 4см. Начальные...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы