Ученики на Учителя.com


Конспект урока "Интерференция звука" 9 класс

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ГИМНАЗИЯ «ЛОГОС»
Разработка урока по физике по теме:
"Интерференция звука"
9 класс
Разработала:
Малышева Ирина Юрьевна,
учитель физики
logos_001@mail.ru
Кимры
2014
Краткие рекомендации к использованию
Физика – наука экспериментальная. Но, к сожалению, из-за отсутствия оборудования,
опасности для здоровья, продолжительности выполнения, сложности математического
обсчёта результатов и т.д. реальный физический эксперимент не всегда возможен.
Современные информационные технологии позволяют создавать модели различных
физических объектов, явлений и процессов и отображать их на экране ПК с возможностью
варьировать параметры. С помощью интерфейсных блоков и датчиков физических величин
можно выполнять и реальный эксперимент, а так же дистанционно управлять реальными
объектами, осуществлять автоматизированный контроль, обрабатывать результаты
исследований и т.д.
Оборудование современного физического кабинета, оснащенного программами
компьютера и цифровых лабораторий, позволят школьникам глубже изучать и понимать
предмет.
В данной работе представлена разработка урока с использованием компьютерного
моделирования (все использованные компьютерные программы – бесплатные и имеются в
свободном доступе в Интернете).
Тема урока: "Интерференция звука"
Цель урока: Ознакомить учащихся с явлением интерференции звука.
Задачи урока:
общеобразовательные:
углубить и пополнить знания учащихся о свойствах звука;
выработать понятия когерентных волн, разности хода двух волн;
сформировать представление о явлении интерференции;
помочь установить экспериментально условия интерференционного максимума и
минимума;
сформировать умение решать задачи по данной теме;
развивающие:
развивать умение производить наблюдения, делать выводы, обобщать;
развивать умение сравнивать;
показывать связь данной темы с другими науками;
развивать речь, мышление, эмоции, интеллект;
воспитательные:
воспитать интерес к предмету и позитивное отношение к учебе;
формировать научное мировоззрение, систему взглядов на мир.
Тип урока: комбинированный урок изучения нового материала.
Оборудование: компьютер, два динамика, микрофон, демонстрационная линейка,
виртуальный звуковой генератор, виртуальный осциллограф, проектор, экран.
План урока:
1. Организационный момент (1 мин).
2. Мотивация и целеполагание (1 мин).
3. Актуализация знаний (10 мин).
4. Изучение нового материала (20 мин).
5. Закрепление изученного материала (10 мин).
6. Подведение итогов урока (2 мин).
7. Домашнее задание (1 мин).
ХОД УРОКА
1. Организационный момент - положительный настрой на изучение темы.
2. Мотивация и целеполагание.
Мы уже знаем, как порождается звук, как он распространяется в пространстве, изучили его
характеристики. Мы познакомились с явлением отражения звука и звуковым резонансом.
Цель нашего сегодняшнего урока - познакомиться с явлением интерференции звуковых
волн.
3. Актуализация знаний.
Для достижения цели урока нам необходимо вспомнить материал предыдущих уроков:
Что представляет собой звук?
Механические колебания каких частот называют звуковыми и почему?
Какую волну – продольную или поперечную – представляет собой звук,
распространяющийся в воздухе? в воде?
Приведите пример, показывающий, что звуковая волна распространяется не мгновенно, а
с конечной скоростью.
Чему равна скорость распространения звука в воздухе при 20°С?
Как связана скорость распространения волны с частотой (длиной волны)?
Вычислите длину звуковой волны, распространяющейся в воздухе, при частоте колебаний
1000 Гц (у доски):
v=
𝜆
Т
= λ => λ =
𝑣
ν
; λ =
340 м/𝑐
1000
1
с
⁄
= 0,34 м = 34 см.
С какой физической величиной связана громкость звука?
Как изменится амплитуда звуковых колебаний при увеличении громкости звука?
уменьшении?
4. Изучение нового материала.
Выясним, как будут вести себя звуковые волны от двух источников одинаковой частоты.
В качестве источников звука используем два динамика, подключенных к компьютеру. На
компьютере установлена программа-симулятор «Звуковой генератор». Звук от динамиков
будет улавливаться микрофоном, преобразовываться в электромагнитные колебания и
передаваться на виртуальный осциллограф (программа-симулятор РадиоМастер).
Установим динамики на расстоянии 1 – 1,5 м от микрофона. Между динамиками и
микрофоном разместим демонстрационный метр (см. Приложение 1 фото №1).
Опыт 1. Включим генератор и установим его на частоту 1000 Гц. Подключим к звуковому
генератору один динамик. Звуковая волна, идущая от динамика, отобразится на экране
виртуального осциллографа. Сохраним полученное изображение (см. Приложение 2 рис. 1).
Опыт 3. Отключим от звукового генератора первый динамик и подключим второй. На
экране виртуального осциллографа отобразится звуковая волна, идущая от второго
динамика. Сохраним полученное изображение (см. Приложение 2 рис. 2). Сравним
амплитуды волн от первого и второго динамика.
Вывод: звуковые волны одинаковых частот, излучаемые динамиками, имеют также и
равные амплитуды колебаний.
Опыт 3. Теперь подключим оба динамика одновременно, расположив их на одинаковом
расстоянии от микрофона (см. Приложение 1 фото №2).
Звук стал громче, а на осциллографе видно, что амплитуда колебаний увеличилась по
сравнению с теми случаями, когда звук излучался каждым динамиком в отдельности (см.
Приложение 2 рис. 3).
Вывод: звуковые волны, складываясь, усиливают друг друга, т.е. амплитуда колебаний в
суммарной звуковой волне больше, чем в одной.
Опыт 4. Теперь будем медленно приближать второй динамик к микрофону, перемещая его
вдоль демонстрационного метра (см. Приложение 1 фото №3). При этом амплитуда
колебаний на осциллографе будет уменьшаться. Звук также будет постепенно затихать.
Когда расстояние между динамиками станет примерно 17 см (т.е. на половину длины
звуковой волны), амплитуда результирующей звуковой волны на осциллографе приблизится
к нулю. При этом звук будет практически неслышен (см. Приложение 2 рис. 4).
Вывод: при таком расположении динамиков и микрофона звуковые волны, дойдя до
микрофона, гасят друг друга.
Опыт 5. Продолжим приближать второй динамик к микрофону. Амплитуда колебаний
начнет возрастать и достигнет наибольшего значения, когда расстояние между динамиками
станет равным 34 см (см. Приложение 1 фото №4).
Вывод: амплитуда колебаний в суммарной звуковой волне максимальна, если звуковые
волны проходят одинаковые расстояния или разница проходимых волнами расстояний
равна длине волны.
Опыт 6. Будем дальше приближать второй динамик к микрофону. Амплитуда колебаний
суммарной звуковой волны вновь начнет уменьшаться, так же как и громкость звука, и на
расстоянии, примерно равном 51 см, т.е. λ +
𝜆
2
, громкость звука и амплитуда
результирующих колебаний на осциллографе снова станут равными нулю.
Продолжая дальше приближать второй динамик к микрофону, обнаружим закономерность:
если разность хода двух волн равна целому числу длин волн (λ, 2λ, 3λ, 4λ и т.д.), то в
любой момент времени волны будут приходить в конечную точку в одинаковых фазах
и усиливать друг друга (амплитуда суммарной волны равна удвоенной амплитуде
одной из волн, т.е. принимает максимальное значение);
если разность хода двух волн равна нечетному числу полуволн (1 ∙
𝝀
𝟐
, 3 ∙
𝝀
𝟐
, 5 ∙
𝝀
𝟐
и т.
д.,), то в любой момент времени волны будут в конечную точку в противофазе и
гасить друг друга (амплитуда суммарной волны равна нулю, т.е. принимает
минимальное значение).
Опыт 7. Вернем динамики в исходное положение (поставим их на одном уровне) и будем
перемещать микрофон в разных направлениях. В разных точках пространства перед
динамиками звук будет иметь разную громкость, а амплитуда суммарной волны на
осциллографе будет иметь различные значения (увеличиваться и уменьшаться одновременно
с громкостью).
Вывод: в пространстве перед источниками звуковых волн образуется неменяющаяся со
временем картина чередования минимумов и максимумов амплитуд колебаний. В одних
точках, куда волны приходят в одинаковых фазах, звуковые колебания всегда происходят
с наибольшей амплитудой, поэтому звук в этих точках самый громкий. В других точках,
куда волны приходят в противоположных фазах, амплитуда колебаний равна нулю,
поэтому в этих точках звука нет. В остальных точках колебания происходят с
амплитудами, меньшими максимального значения амплитуды суммарной волны, причем
каждой точке пространства соответствует своя, не меняющаяся со временем
амплитуда.
Такая не меняющаяся со временем картина распределения в пространстве максимумов и
минимумов амплитуд колебаний называется интерференционной картиной, а явление
образования интерференционной картины – интерференцией.
Явление сложения в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени
распределение амплитуд результирующих колебаний, называется интерференцией.
В рассмотренных экспериментах оба динамика были подключены к звуковому генератору,
настроенному на частоту 1000 Гц, т.е. источники колебались с одинаковой частотой и
постоянной во времени разностью фаз. Такие источники называются когерентными.
Когерентные источники – это источники одинаковой частоты и с постоянной во
времени разностью фаз.
Волны от когерентных источников называются когерентными волнами.
Явление интерференции наблюдается только для когерентных волн.
5. Закрепление изученного материала.
Что называют разностью хода двух волн?
Какие волны называются когерентными?
Что такое интерференционная картина и от каких источников она может получиться?
Какое явление называют интерференцией?
Как на слух можно убедиться в образовании интерференционной картины?
Воспользуемся полученными знаниями для решения задач.
Задача 1. Разность хода двух когерентных волн с одинаковыми амплитудами равна 8 см, а
длина волны 4 см. Каков результат интерференции, если источники колеблются в
одинаковых фазах?
Решение: на разности хода укладывается две длины волны, следовательно, поскольку
источники колеблются в одинаковых фазах, результатом интерференции будет максимум.
Задача 2. Каким будет результат интерференции двух когерентных волн с одинаковыми
амплитудами и длиной волны 10 см в точке, отстоящей от одного источника на 15 см
дальше, чем от другого?
Решение: разность хода двух волн составляет 15 см, на этом расстоянии укладываются
полторы длины волны, т.е. три половины длины волны. Следовательно, в искомой точке
будет наблюдаться интерференционный минимум.
6. Итоги урока. Оценки за урок.
7. Домашнее задание: §42, с. 137 отв. на вопр.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Фото №1. Фото №2.
Фото №3. Фото № 4.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рисунок 1. Рисунок 2.
Рисунок 3. Рисунок 4.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Перышкин А. В., Гутник Е. М. Физика. 9 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений.
– 3-е изд., стереотип.− – М.:. Дрофа, 2001.
2. Валентин Сафонников. Виртуальный звуковой генератор.
http://safonnikov.name/projects/show.php?p=fr&for=pc
3. Виртуальный осциллограф РадиоМастер/ /www.radioradar.net.
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: