Інформація для викладачів
Опис
Експериментальна установка
У цьому експерименті учні досліджують сприйняття звуків людським слухом. Вони дізнаються, що наш мозок аналізує різницю в часі та гучності між двома вухами.
Для цього вони спочатку проводять дві частини експерименту (звук у трубці, звук з навушників), а потім визначають мінімальний кут, під яким вони можуть визначити правильний напрямок джерела звуку в самостійному експерименті.
Додаткова інформація для викладачів (1/3)
Попередні знання
Перед проведенням експерименту учні повинні знати, що звук поширюється з певною швидкістю і що це призводить до різного часу проходження різних відстаней.
Принцип
У цьому експерименті слух учня перевіряється за допомогою різних частин експериментів і спостерігається, як обидва вуха здатні незалежно визначати напрямок і гучність джерела звуку.
Додаткова інформація для викладачів (2/3)
Мета навчання
Учні дізнаються, що вухо не тільки сприймає звукові хвилі, але й може визначати напрямок, звідки надходить звук.
Завдання
У цьому експерименті учні досліджують, як працює принцип локалізації джерел звуку в горизонтальній площині.
Додаткова інформація для викладачів (3/3)
Зауваження щодо виконання роботи
- Першу частину експерименту виконують двоє учнів.
- При використанні навушників завжди тримайте гучність спочатку на низькому рівні і збільшуйте її лише за необхідності. (Особлива увага в частині 2!)
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Кролик з вирівняними вухами
Багато тварин використовують слух для орієнтації, оскільки вуха здатні визначати напрямок, з якого сприймається звукова хвиля.
Прикладом цього є кролик, який може навіть орієнтувати свої вуха на 270 градусів, щоб якомога точніше визначити, звідки долинають звуки можливого хижака.
Людина також здатна визначати напрямок звуків, і в цьому експерименті з'ясовується, за якими законами відбувається визначення напрямку.
Завдання
Експериментальна установка
У цьому експерименті ми дослідимо, як працює локалізація джерел звуку в горизонтальній площині.
- Поспостерігайте, як джерело звуку по-різному сприймається двома вухами. Створіть звуковий сигнал у трубці, на кінцях якої можна почути сигнал обома вухами.
- Дослідіть, наскільки добре ваш слух визначає напрямок. Для цього створіть звукові імпульси за допомогою програми measure Акустика (measure Acoustics), які подаються на пару навушників у різний час.
- Складіть статистику, щоб оцінити кутову точність слуху.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість | |
|---|---|---|---|---|
| 1 |
| 14441-61 | 1 | |
| 2 |
| 03985-00 | 1 | |
| 3 |
| 46895-00 | 2 |
Підготовка (1/2)
Експеримент частина 1: Виявлення звуку в трубці
1.Для цієї частини експерименту необхідно два учня.
2.Закріпіть дві воронки на кінцях трубки і тримайте їх над вухами так, щоб трубка була знаходилась на спині за головою.
Підготовка (2/2)
Експеримент частина 2: Визначення напрямків звуку за допомогою програмного забезпечення
1.Правильно підключіть навушники до комп'ютера і вдягніть їх.
Примітка: Переконайтеся, що лівий навушник () знаходиться зліва, а правий навушник () - справа.
2.Переконайтеся, що в налаштуваннях звуку на комп'ютері вихідна гучність спочатку встановлена на низький рівень.
3.Запустіть програму measure Акустика (measure Acoustics)
4.Відкрийте огляд експерименту (пункт меню "Файл" → "Відкрити експеримент" або виберіть "Відкрити експеримент" у рядку меню). З папки "1 Генерація, поширення та сприйняття звуку" виберіть експеримент "1.8 Спрямований слух".
Виконання роботи (1/3)
Малюнок 1
Експеримент частина 1: Виявлення звуку в трубці
- Учень 2: Вдарте вказівним пальцем по трубці в будь-якій точці.
- Учень 1: Опишіть, що Ви почули.
- Повторіть цей процес у різних точках (праворуч, ліворуч, посередині) трубки. Також проведіть експеримент, помінявшись ролями.
- Запишіть свої спостереження.
Виконання роботи (2/3)
Експеримент частина 2: Визначення напрямків звуку за допомогою програмного забезпечення
1.Відтворіть короткі звукові імпульси за допомогою програми, вибравши "Відтворити звук" на вкладці "Демонстрація" внизу праворуч.
2.За допомогою повзунка змініть напрямок, з якого Ви чуєте звукові імпульси. Позитивні кути відповідають звукам справа, негативні - зліва.
3.Спостерігайте, як змінюється звуковий сигнал при зміні кута нахилу. Для різних кутів завжди знімайте спочатку один навушник, а потім другий.
4. Порівняйте рівні гучності на обох навушниках і запишіть свої спостереження.
Виконання роботи (3/3)
Експеримент 2: Чутливість спрямованого слуху
1.Тепер у вікні "Спрямований слух", що відкрилося, оберіть вкладку "Самостійний експеримент".
2.У вкладці "Самостійний експеримент" виберіть "Почати експеримент" у розділі "Конфігурація експерименту".
3. Зараз Вам буде відтворено 75 звукових імпульсів. Після кожного звукового імпульсу визначте, з якого боку Ви його чуєте (зліва, спереду, справа), і виберіть "зліва", "спереду" або "справа" за допомогою миші.
Після вибору наступний звук відтворюється автоматично після короткої паузи.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Різниця в часі \Delta T задається формулою \Delta T= \frac{d}{v_{звуку}}· sin(\alpha). Таким чином d - відстань між двома вухами та \alpha - кут, під яким чути звук. Для дорослих середнє значення d становить 20 см. Найменший можливий час \Delta T , при якому мозок може визначити напрямок, становить 30 мкс. Чому дорівнює відповідний кут \alpha, округлений до одного десятковогознаку ? Відповідний кут \alpha становить ____ градусів.