Цели:
- Образовательные: знакомство со звуковыми колебаниями и их источниками, формирование причины возникновения звука, знаний об инфразвуке и ультразвуке.
- Развивающие: развивать общие интеллектуальные умения (логически рассуждать и доказывать, осуществлять понимание и вырабатывать свой смысл письменных и устных сообщений, умения сравнивать и находить признаки сравнения). Коммуникативные умения (легко входить в контакты и устанавливать отношения, умения вести диалог и участвовать в дискуссии, умения выступать перед классом с сообщением, умения работать с информацией, умения работать в группе); рефлексивные умения (умения анализировать свои действия, поведение, поступки, умения выявлять способы своей деятельности, соотнося их с эффективностью достижения результата в данных условиях, умения анализировать чужую деятельность).
- Воспитательные: способствовать развитию мировоззрения учащихся; формировать интерес к познанию законов природы и их применению; создавать позитивное отношение к предмету, чтению дополнительной литературы; уважать мнение товарищей; воспитывать бережное отношение к окружающему.
Оборудование: музыкальные инструменты (ложки деревянные, маракасы, гитара, камертоны, барабан, треугольник). Пружинный маятник, математический маятник. Компьютерное оборудование, экран, проектор.
Ход урока
1. Организационный этап (подготовка учащихся к усвоению материала).
2. Мотивационный этап (метод эмоционального стимулирования).
Заслушивается: музыка, шелест листвы, пение птиц и т.д. (слайд № 1, 2, приложение).
Каким, словом можно объединить услышанное вами? Скажите, ребята, какова тема нашего сегодня урока?
3. Актуализация (метод предъявления учебных требований).
Полученные знания о колебаниях и волнах позволяют нам перейти к рассмотрению звуковых колебаний. Мы знаем, как разнообразен мир окружающих нас звуков.
Скажите, а почему человек слышит? (повторение из курса биологии).
Внешнее ухо воспринимает звуковые волны как перепады давления и преобразует их в механические колебания тоненьких косточек в среднем ухе. Эти колебания порождают волны давления в жидкости заполняющей улитку, а те, в свою очередь, воздействуют на слуховые волоски – окончания слуховых нервов, – которые возбуждаются и передают сигнал в мозг.
4. Изучение нового материала (беседа, учебная дискуссия, составление опорного конспекта, сочетание словесных и наглядных методов, репродуктивные методы).
А) (Работа в группах). У учащихся на столах камертоны, маракасы, музыкальный треугольник, барабан, гитара, деревянные ложки.
– У вас на столах есть музыкальные и не музыкальные инструменты. Заставьте их звучать.
Как вы это сделали?
Что общего между получением звука от этих предметов? (порождающие звуки тела, колеблются).
Причиной звуковых ощущений является действие на органы слуха продольных волн, распространяющихся в воздухе (или другой упругой среде) под влиянием механических колебаний какого-либо тела (источника звука).
Б) (Работа в группах).
– У вас на столах пружинный маятник и математический маятник. Заставьте их звучать.
Издают эти тела звук, ведь эти тела тоже колеблются? Почему?
Исследования показали, что человеческое ухо способно воспринимать как звук механические колебания тел, происходящие с частотой от 20 до 20000 ГЦ (слайд № 3, приложение).
Следует отметить, что указанные границы звукового диапазона условны, т.к. зависят от возраста людей и индивидуальных особенностей их слухового аппарата (слайд № 4, приложение).
Но сильный продолжительный и особенно постоянный шум – скрытый и опасный враг человека и других живых существ. Уровень шума выражается в дБ (децибелах).
1 дБ – это одна десятая часть логарифма отношения давления, которое оказывают звуковые волны на барабанную перепонку уха, к предельно низкому, еще ощущаемому ухом давлению.
В) Рассмотрим таблицу источников звука и его влияния на организм человека (слайд № 5, приложение).
Минимальная интенсивность звука, воспринимаемая ухом, называется порогом слышимости.
Верхняя граница интенсивности звука, которую человек еще способен воспринимать, называют – порогом болевого ощущения (слайд № 6, приложение).
Назовите уровни порога слышимости и порога болевого ощущения в дБ для человека?
Французские ученые отмечают, что нарушение слуха в наш век активно распространяются среди молодых людей; с возрастом, скорее всего, будут вынуждены пользоваться слуховым аппаратом. Даже низкий уровень громкости мешает концентрации внимания во время умственной работы. Когда звук нарастает, организм производит много гормонов стресса, например адреналина. При этом сужаются кровеносные сосуды, замедляется работа кишечника. В дальнейшем все это может привести к нарушениям работы сердца кровообращения. Эти перегрузки причина каждого десятого инфаркта.
Первый симптом ухудшения слуха называется эффектом званного ужина. На многолюдном вечере человек перестает различать голоса, не может понять, почему все смеются.
Существуют приемы борьбы с шумом: хорошие зеленые насаждения и шумозащитные экраны, стеклопакеты.
Г) существует звук, который мы не можем слышать, но он влияет на нас еще больше (слайд № 7–9, приложение).
Инфразвук – упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоты ниже слышимых человеком.
Причины возникновения инфразвука различны и источников множество. Например, естественный инфразвук возникает повсюду и в море и на суше. Чаще всего исходной причиной его формирования является ветер. Под Землей инфразвук может формироваться вследствие микроколебаний пород. Для морских условий следует выделить два основных диапазона инфразвуковых колебаний: быстрый инфразвук (источник – приводный слой атмосферы, генерация происходит вследствие взаимодействия ветра с взволнованной морской поверхностью) и менее 1 Гц (генерация обуславливается непосредственно самими волнами). Перспективы применения инфразвука на благо человечества не существует. Профилактика и лечение заболеваний, вызванных инфразвуком: наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является снижение его в источнике. При выборе конструкций предпочтение должно отдаваться малогабаритным машинам большой жесткости, так как в конструкциях с плоскими поверхностями большой площади и малой жесткости создаются условия для генерации инфразвука. Борьбу с инфразвуком в источнике возникновения необходимо вести в направлении изменения режима работы технологического оборудования - увеличения его быстроходности (например, увеличение числа рабочих ходов кузнечно-прессовых машин, чтобы основная частота следования силовых импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона). Должны приниматься меры по снижению интенсивности аэродинамических процессов – ограничение скоростей движения транспорта, снижение скоростей истечения жидкостей (авиационные и ракетные двигатели, двигатели внутреннего сгорания, системы сброса пара тепловых электростанций и т.д.). В борьбе с инфразвуком на путях распространения определенный эффект оказывают глушители интерференционного типа, обычно при наличии дискретных составляющих в спектре инфразвука. Выполненное в последнее время теоретическое обоснование течения нелинейных процессов в поглотителях резонансного типа открывает реальные пути конструирования звукопоглощающих панелей, кожухов, эффективных в области низких частот. В качестве индивидуальных средств защиты рекомендуется применение наушников, вкладышей, защищающих ухо от неблагоприятного действия сопутствующего шума. К мерам профилактики организационного плана следует отнести соблюдение режима труда и отдыха, запрещение сверхурочных работ. При контакте с ультразвуком более 50% рабочего времени рекомендуются перерывы продолжительностью 15 мин через каждые 1,5 часа работы. Значительный эффект дает комплекс физиотерапевтических процедур – массаж, УТ – облучение, водные процедуры, витаминизация и др.
Д) Ультразвук – упругие волны высокой частоты(слайд № 10–14, приложение).
Хотя о существовании ультразвука ученым было известно давно, практическое использование его в науке, технике и промышленности началось сравнительно недавно. Сейчас ультразвук широко применяется в различных физических и технических методах.
Медицина.
- Гигиена. Ультразвук активно воздействует на биологические объекты (например, убивает бактерии).
- Санитария. Применяются УЗ-стирилизаторы хирургических инструментов.
- Диагностика. Электронная аппаратура со сканированием УЗ-лучом служит для обнаружения опухолей и постановке диагноза.
- Акушерство. Где УЗ-методы наиболее прочно укоренились, как, например, исследование движения плода, физиологии и развитии плода, а до обнаружения аномалий пока еще далеко.
- Офтальмология. Ультразвук особенно удобен для точного определения размеров глаза, для исследования патологий и аномалий его структур в случае непрозрачности и, следовательно, недоступности для обычного оптического исследования.
- Кардиология. Широко применяются для обследования сердца и прилегающих к нему магистральных сосудов.
Терапия и хирургия. Широко ультразвук применяют в физиотерапии.
Гидролокация. Применяют ультразвук для обнаружения косяков рыбы или других подводных объектов.
Химическая технология. УЗ-химия исследует и стимулирует такие процессы, как гидролиз, окисление, перестройка молекул, полимеризация, ускорение реакций.
УЗ-пайка. УЗ-волнами разрушают оксидную пленку алюминия и проводят его пайку оловянным припоем.
УЗ-механическая обработка. Энергия ультразвука успешно используется при машинной обработке деталей из очень твердых и хрупких материалов, например, из стекла, керамики, карбида вольфрама, закаленной стали. Также используется большой ассортимент оборудования для очистки поверхностей кварцевых кристаллов и оптического стекла, снятия заусенцев с малогабаритных деталей.
Визуализация изображений.
Охранные системы.
5. Первичное закрепление материала (метод учебного поощрения и порицания).
Проведем эксперимент: у вас на столах камертоны. Заставьте их звучать, но сначала его держите в руке, а затем поставьте на деревянный каркас. Ответьте на вопросы:
Есть ли отличия в звучании камертона? Как вы думаете почему? (Дать развернутый ответ с использованием знаний с предыдущих уроков).
6. Задание на дом. & 34, упр. № 29 (метод эмоционального стимулирования).
Для любознательных: В 18 веке был очень популярен в Англии инструмент – гласкорд. Представлял он из себя набор стеклянных полушарий различных по длине, наполненных водой, причем все были наполнены по-разному, и вставленных в коробку. Музыкант водил пальцем по ободу стеклянного полушария и издавал звуки. Сделайте дома такой инструмент из того, что у вас находится дома. Подсказка: находятся эти стеклянные полушария у нас обычно в серванте или на кухне. Ответьте на вопрос: Почему они звучат? И звучат они все одинаково или по-разному?
7. Итог урока (метод учебного поощрения).
- Какие источники звуковых волн вы знаете?
- В какой последовательности на шкале следует расположить диапазоны слышимого звука, ультразвука и инфразвука?
- Какие приемники звуковых волн вы знаете?
- Какие виды звуковых волн вы знаете?
8. Рефлексия.
- Что интересного узнали сегодня на уроке?
- Что наиболее значимого для себя вы выбрали из урока?
- Какое впечатление об уроке у вас осталось?
- Как сегодня работал весь класс?
- Что можно сказать о работе отдельных учащихся? Какие оценки вы бы им поставили?
9. Оценивание и комментарий.
Литература:
- Учебник «физика 9 класс», авторы: А.В. Перышкин, Е.М. Гутник.
- Газета «физика в школе» №1–2007.
- Газета «физика в школе» №3–2006.
- Газета «физика в школе» №9–2008.
- Газета «физика в школе» №9–2007.
- Газета «физика в школе» №9–2004.
- Учебник «физика 10 класс», автор: В.А. Касьянов.
- Картинки из Интернета.