Можно на опыте сравнить звукопроводность воды, металла и пористых веществ

Можно на опыте сравнить звукопроводность воды, металла и пористых веществ.

Рассматривая скорость распространения звука в различных средах, целесообразно привести конкретные примеры звуковых скоростей в этих средах. Например, будут полезны такие сведе­ния: скорость звука в воздухе составляет около 300 м/с, в воде она в 5 раз больше, а в металлах звук распространяется в 15 раз быстрее, чем в воздухе. Причины такого различия предлагают объяснить самим учащимся, так как им уже известно, что скорость распрост­ранения волны в среде зависит от плотности среды и ее упругости по отношению к тому или иному виду деформации, вызванному волной.

После этого школьникам рассказывают о восприятии звуковых волн человеком. Рассматривают диапазоны звуковых волн: от 16 до 20000 Гц - звуки, воспринимаемые человеческим ухом, ниже 16 Гц -инфразвуки, выше 20000 Гц - ультразвуки, свыше 10⁹ Гц - гиперзвуки. Целесообразно рассмотреть объективные характеристики звука (частоту, интенсивность, спектральный состав) и воспри­ятие различий в этих характеристиках человеком. Понятие интен­сивности часто используют в дальнейшем, поэтому полезно конкретизировать его уже при изучении звуковых волн. Интенсив­ность звука характеризует энергию, переносимую волной в единицу времени через единицу площади перпендикулярно направ­лению ее распространения. Различие в интенсивности звуковых волн человек воспринимает как различие в громкости звука. Раз­личие в частоте воспринимают как звуки разной высоты, а субъ­ективное восприятие тембра связано со спектральным составом звука. Сопоставление объективных физических характеристик звуковой волны с субъективно воспринимаемыми человеком ил­люстрируют опытами.

Подключив к электронному осциллографу микрофон, можно показать различие в осциллограммах простого тона камертона (монохроматическая синусоидальная волна), музыкального звука (немонохроматический, представляет собой совокупность несколь­ких частот - основной тон и обертоны) и шума (непрерывный набор частот).

При рассмотрении акустического резонанса необходимо под­черкнуть, что резонанс акустических волн является доказательст­вом волновой природы звука. Это можно продемонстрировать на опытах, например с двумя камертонами. Обра­щают внимание школьников на то, что явление резонанса в аку­стике часто используют и для того, чтобы из периодического не­гармонического вынужденного колебания выделить гармониче­скую составляющую.

Полезно обсудить и такой вопрос: в телефонных наушниках, микрофонах, громкоговорителях имеют место вынужденные ко­лебания мембраны и катушек. Полезен или вреден резонанс в этих устройствах? Учащиеся должны понять, что в случае совпадения каких-либо частот вынужденных колебаний с собственной частотой конструкции эти частоты будут вызывать более интенсивное звучание, что приведет к искажению передаваемых звуковых со­общений. Таким образом, в этих устройствах резонансные явле­ния нежелательны. Поскольку избежать совпадения частот по всей полосе звуковых частот, на которой работают телефоны, микрофоны и динамики, практически невозможно, выход из по­ложения находят в увеличении затухания в системе. Например, с помощью осциллографа можно показать, что сигнал, поступаю­щий на вертикальный вход осциллографа, прекращается практически одновременно с прекращением речи перед микрофоном (динамический громкоговоритель перестает звучать сразу после выключения тока, а колебания камертона после его возбуждения длятся много дольше).

В заключение рассматривают свойства акустических волн, при этом целесообразно ограничиться изучением отражения волн. Обратив внимание учащихся на то, что в большом пустом поме­щении звуки сопровождаются гулом, а на открытом месте те же звуки звучат отрывисто, объясняют эти явления тем, что звуковые волны способны отражаться от ряда преград (стен). Всем хорошо знакомо эхо - явление повторения звука вследствие его отражения от удаленных преград - гор, леса. Человеческое ухо способно раз­личать два звука, если промежуток времени между их восприяти­ем не менее 0,1 с.

Учащимся предлагают задание: рассчитать наименьшее рас­стояние, на котором должна находиться преграда, отражающая звук, чтобы можно было услышать эхо.

Зная, что за это время звуковая волна должна пройти двойное расстояние между источником звука и преградой, находят иско­мое расстояние до преграды:

Отражение звука демонстрируют на опыте: в сосуд опускают наручные часы и располагают ухо на некотором расстоянии. Звук почти не слышен. Если же над сосудом под углом 45° располо­жить отражающую поверхность (плотный картон, книгу), то звук заметно усилится. Опыт можно поставить как домашнее экспериментальное задание.

Обобщая материал об упругих волнах, целесообразно ознако­мить учащихся с упругими волнами различных диапазонов и их применением. Например, низкочастотные упругие волны (частоты от долей герца до 10¹³ Гц) применяют в сейсморазведке, в сейсмо­логии для регистрации землетрясений. Источники инфразвуков (частоты ниже 16-25 Гц) в атмосфере - ветер, грозовые разряды, взрывы, в земной коре - сотрясения и вибрации от различных ис­точников. Эти волны слабо поглощаются средой, потому они мо­гут распространяться на большие расстояния. С их помощью оп­ределяют место взрыва, предсказывают цунами, исследуют атмо­сферу и водные массивы. Упругие волны (частота несколько кило­герц) используют в гидролокации, при исследовании океанов.

1. 
   Механикалық тербелістер мен толқындарды оқыту әдістемесін көрсет.
   
2. 
   Атом, атом ядросының құрылысы тақырыптарын оқыту әдістемесі.
   

Жоспар: