Межпредметные связи физики и музыки

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 распро

странения 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:

Какова скорость звука в воздухе?

Какова скорость звука в вакууме?

От чего зависит скорость звука в среде?

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.

Организационный момент.

Актуализация старых знаний.

Изучение нового материала.

Подведение итогов. Домашнее задание.

Ход урока.

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

n=1/T

У: А можно воспользоваться формулой для частоты математического маятника

n=1/2pÖl/g

где p=3.14, g= 9.8 м/с2 , а l=10 см, в нашем случае. Тогда получаем n=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.