Методическая разработка презентация "Звук и его характеристики"

Механические колебания и волны.
Повторим и вспомним:
Что такое колебания и волны?
Какие основные физические величины характеризуют колебания и волны?

1.Какое из перечисленных ниже движений является механическим колебанием?
В. Движение мяча, падающего на землю.
Н. Движение спортсмена, совершающего прыжок в длину.
З. Движение струны гитары.
2. Амплитуда колебания – это…
Д. Отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.
В. Наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.
Е. Координата колеблющегося тела.

3.Частота колебаний – это…
У. Число колебаний за единицу времени.
Ф. Число колебаний за некоторое время.
Ч. Число колебаний за время, равное периоду колебаний.
4. Как изменится частота колебаний математического маятника, если его длину уменьшить?
З. Уменьшится.
И. Сначала уменьшится, а затем увеличится.
К. Увеличится.

ЧТО ТАКОЕ ЗВУК?
Человек живёт в мире звуков. Мы слышим голоса людей, пение птиц, звуки музыкальных инструментов, шум леса, гром во время грозы. Издают звук работающие машины, движущийся транспорт и т. д.
Что общего между этими звуками?
Как они возникают?
Что же такое звук?
Что является источником звука?

Демонстрация:
камертон звучит, а груз на пружине – нет.
Значит, те колебания, которые воспринимает человеческое ухо, будем называть звуковыми, а те, которые человек не слышит – инфразвуком или ультразвуком.
Указанные границы звукового диапазона весьма условны, так как зависят от многих факторов: от возраста человека и индивидуальных особенностей его слухового аппарата. Обычно с возрастом верхняя граница слышимости понижается до 600 Гц, а дети, наоборот, могут воспринимать звуки > 20000 Гц. Слух можно сохранить, если вести здоровый образ жизни.

Резонанс

Звуки бывают разными: приятными и непрятными, звонкими и глухими, громкими и еле слышными. Для характеристики звука вводятся специальные величины: громкость, высота и тембр звука.
Выясним от чего зависит громкость звука? Ударим по камертонам молоточками с разной силой. Мы услышим, что камертон, по которому ударили сильнее, звучит громче. Поднеся легкий шарик к камертонам, заметим, что шарик колеблется с большей амплитудой около громко звучащего камертона. Следовательно, камертон, звучащий громче, имеет большую амплитуду колебаний.
Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.
Связь громкости звука и амплитуды колебаний:

Кроме того, восприятие громкости звука нашим ухом зависит от частоты колебаний в звуковой волне. При равной амплитуде колебаний как более громкие мы лучше воспринимаем те звуки, частота которых лежит в пределах от 1000 до 5000Гц. Поэтому высокий женский голос с частотой 100Гц будет для нашего уха громче низкого мужского с частотой 200Гц, даже если амплитуды колебаний голосовых связок в обоих случаях одинаковы.
Единица громкости – децибел (дБ)
20дБ
Шелест страниц
130дБ
Двигатель реактивного самолета
80дБ
Звонок будильника
Примеры уровня громкости звуков:

Еще одной характеристикой звука является высота звука. Мы легко различаем низкий голос (бас) и высоки (сопрано). Камертоны различного размера также издают различные звуки. Сравним звуки, издаваемые камертонами разных размеров, ударив по ним молоточком с одинаковой силой. Один из них будет издавать более высокий звук, а другой – более низкий звук. Говорят, что у этих звуков разная высота. Если записать графики их колебаний, то увидим, что более высокому звуку соответствует большая частота колебаний. Следовательно, высота звука зависит от частоты колебаний.
Высота звука зависит от частоты колебаний:
Чем больше частота источника звука,
тем выше издаваемый звук.

Звуки человеческого голоса по высоте делят на несколько диапазонов. Они могут быть как низкие (басы), так и высокие (сопрано).

Звук, издаваемый камертоном, или другим колеблющимся телом, называется музыкальным тоном или тоном.
Звуки от других источников (например, звуки различных музыкальных инструментов, голоса людей и др.) представляют собой совокупность гармонических колебаний разных частот. Составляющая наибольшего периода(то есть наименьшей частоты) называется основным тоном. Высота сложного звука определяется именно высотой его основного тона. Остальные составляющие сложного тона называют обертонами (у них высота тона больше, чем у основного). Набор этих составляющих создает окраску, тембр звука. Совокупность обертонов в разных голосах людей хоть немного, но отличается и определяет тембр конкретного голоса.

Голосовой и слуховой аппарат человека

Голосовой аппарат человека состоит из лёгких, гортани с голосовыми связками, глоточной, ротовой и носовой полости

В гортани между передним и задним хрящами натянуты голосовые связки. При спокойном дыхании они вялы и между ними образуется широкая щель для свободного прохождения воздуха.

При разговоре голосовые связки напрягаются и приближаются друг к другу, так что между ними остаётся лишь узкий промежуток, так называемая голосовая щель. Когда воздух, выдыхаемый лёгкими, проходит через эту щель, голосовые связки приходят в колебания, причём частота колебаний зависит от длины голосовых связок и их натяжения.

Звуковые волны, образующиеся в голосовой щели, сложны и представляют собой наложение большого числа всевозможных тонов.

Когда мы меняем форму рта, мы даем преимущество гармоникам одних частот над другими. Благодаря этому мы произносим различно звуки, например «а», «е», «и», «о» и т.д.
Ротовая и носовая полости, глотка играют роль резонаторов, проходя которые одни частоты ослабевают, другие усиливаются. Изменение формы рта и глотки дает преимущество гармоникам одних частот над другими

Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха.


Наружное ухо состоит из ушной раковины, наружного слухового прохода и барабанной перепонки.
Среднее ухо – небольшая полость, заполненная воздухом (+ цепь соединенных между собой косточек: молоточка, наковальни и стремечка).
Внутреннее ухо – это полость, свернутая улиткой и заполненная жидкостью. Внутреннее ухо соединено со средним с помощью овального окна, в котором неподвижно укреплена подножная пластинка стремечка.
Почему человек слышит звуки только в диапазоне 20-20000 Гц?
Слуховой аппарат человека

Звуковая волна улавливается ушной раковиной. Через слуховой проход звук доходит до барабанной перепонки. Барабанная перепонка натянута сравнительно туго, и звук заставляет ее колебаться (вибрировать). За барабанной перепонкой находится среднее ухо.
Когда давление в наружном ухе увеличивается, барабанная перепонка прогибается внутрь.
Перепады давления в среднем ухе повторяют перепады давления в звуковой волне и передаются дальше – во внутреннее ухо.

В действии органов слуха большую роль играет резонанс. Основная мембрана, натянутая вдоль улитки внутреннего уха, состоит из множества эластичных волокон, общее число которых достигает 24000. У основания улитки они короткие (0,04мм), тонкие и натянутые, а у вершины длинные (до 0, 5) мм, более толстые и менее натянутые. Попавшие в ухо звуковые волны вызывают вынужденные колебания жидкости, заполняющей внутреннее ухо. И вследствие явления резонанса возникают вибрации волокон определенной длины. Чем выше звук, тем более короткие волокна резонируют с ним; чем сильнее звук, тем больше размах колебаний волокон. Именно этим и объясняется способность человека воспринимать звуки от 20 Гц до 20 кГц.

Основная причина снижения слуха у пожилых людей – возрастная дегенерация и гибель волосковых клеток.

Потерю слуха можно компенсировать с помощью различных слуховых аппаратов.

Так Бетховен, чтобы слышать музыку, зажимал в зубах палочку и прикладывал ее к деке рояля. В 1900 году Поладио предложил очень похожий слуховой аппарат. Он состоял из деревянной палочки длиной 0,5 метра, на одном конце ее было металлическое полукольцо, которое надевалось на гортань говорящего, а другой конец оканчивался кружочком, который глухой должен был сжимать зубами.

Для усиления звука в начале XX века предлагался даже фонограф. Его укрепляли на лбу больного. Нижний конец трубки фонографа, закрытый мембраной, имел в центре овальное отверстие, которое передавало во время речи колебания костям черепа.

Первый электрический слуховой аппарат изготовил в 1875 году американский изобретатель Александр Грехем Белл. На основе слухового аппарата через год был создан телефон.

Домашнее задание
Параграфы 28-33 ;
Вопросы стр. 136 упр30 ,144 стр. №2
Выписать 2-3 имени известных оперных певцов, с указанием их диапазона. (например: Анна Нетребко – российская оперная певица, сопрано)