Тема: Звуковые волны.
Цель урока: формирование понятия звука с физиологической и физической точек зрения.
Задачи урока:
1) образовательные:
- сформировать понятия: звуковая волна, источник и приемник звука;
- обеспечить усвоение условий необходимых для возникновения звуковой волны, определения направления распространения звука, механизма восприятия звука человеком;
- сформировать на уровне понимания понятия: порог слышимости, порог болевого ощущения;
2) воспитательные:
- содействовать в ходе урока формированию мировоззренческих понятий: причинно-следственных связей, познаваемости природы;
- способствовать эстетическому воспитанию учащихся;
- воспитывать интерес к предмету через практическую значимость изучаемого материала;
- обеспечивать благоприятную психологическую обстановку на уроке, мотивацию учащихся к учебной деятельности (через посильность заданий и ситуации успеха);
3) развивающие:
- продолжить развитие речи, мышления, внимания;
- формирование навыков учебной работы;
- обеспечение межпредметных связей между физикой и биологией.
Тип урока: урок изучения новых знаний.
Методы: словесные, наглядные, проблемно-поисковые, наблюдение.
Технология: ИКТ при изучении нового материала и закреплении.
Оборудование: ПК, мультимедиа проектор, электронная презентация (ЭП) «Звуковые волны» (Приложение 1), камертон, линейка с тисками.
Разработка урока - составная часть методического пособия «В мире звуков». (Приложение 2)
Ход урока
I. Введение в тему
В теме «Колебания и волны» можно выделить особый раздел, посвященный звукам.
И это не случайно. Звуки занимают в жизни человека важную роль. С помощью звуков мы получаем информацию об окружающем мире, что позволяет нам уверенно ориентироваться в пространстве; получаем наслаждение от звуков природы и музыки; а самое главное - речь, благодаря звуку, мы общаемся с вами; опытный шофер по звуку работающего двигателя может определить неисправности; прослушивая с помощью специальных устройств (фонендоскопа) звуки в организме, можно получить важные сведения о работе сердца и других органов. Большое значение имеет звук также в искусстве, музыке.
На изучение звука в основной школе отводится 5 часов. Это, конечно, очень мало, чтобы рассмотреть все многообразие звуковых явлений. Поэтому выделим основные вопросы, знание которых обязательно для каждого человека (титульный слайд «В мире звуков»): «Звуковые волны», «Основные характеристики звука», «Музыкальные звуки», «Инфра и ультразвуки» и «Звуковые явления».
Тема урока: Звуковые волны (Слайд 1)
План
1) Акустика.
2) Звук.
3) Источники звука.
4) Приемники звука.
5) Восприятие звука человеком и животными.
Согласно плану, который отражает основное содержание урока, в конце урока вы будете должны:
- знать и понимать, что такое звук, какие условия необходимы для создания звука;
- уметь приводить примеры источников и приемников звука, объяснять явления, связанные с восприятием звука.
II. Изучение нового материала
1. Мы живем в мире самых разнообразных звуков, звуки нас окружают всегда и везде: тиканье часов и гул моторов, шелест листьев и завывание ветра, раскаты грома и журчание ручейка, пение птиц и голоса людей, звучание музыкальных инструментов и устройств.
2. Что же такое звук? Как он возникает? Чем один звук отличается от другого? Сегодня на уроке мы с вами попробуем ответить на эти и многие другие вопросы, связанные со звуковыми явлениями.
3. Раздел физики, изучающий звуковые явления называется акустикой. (Слайд 2)
Акустика – это раздел физики, занимающийся изучением звука, его свойств и звуковых явлений.
Основным объектом изучения акустики является звук.
Звук … Что же это такое? (Слайд 3)
Любой уголочек окружающего нас пространства наполнен звуками. Особенно их много в городе. (Слайд 4)
Какие звуки можно услышать на изображенном слайде? (Звуки проезжающего транспорта, сигналы машин, речь и крики людей, звуки насекомых, животных…)
Куда приятней звуки сельской местности, особенно если вы на природе. Жизнь в определенном звуковом пространстве оказывает влияние на человека.
В чем проявляется это влияние? (Характер, поведение, здоровье.)
Поэтому, переехав из села в город (учиться), человек будет чувствовать себя не совсем комфортно. Нужно будет привыкнуть к городу: его звукам, темпу и условиям жизни.
4. Понятие звука можно рассматривать с двух сторон:
- со стороны биологии (физиологии),
- со стороны физики.
Давайте попробуем дать определение звуку с позиций двух наук. (Звук это то, что мы слышим; звук – это волна (при необходимости наводящие вопросы.) (Слайд 5)
Звук – это то, что слышит ухо (физиология).
Звук – это механическая волна (физика).
5. Любая ли механическая волна является звуком? (Нет.)
Опыт с линейкой, зажатой в тиски
В каком случае мы слышим звук? Почему? (Длинная линейка совершает колебания, которые не дают звука, а при колебаниях короткой линейки возникает звук. Частота колебаний короткой линейки выше, чем длинной.) (Слайд 6)
Вывод: человек слышит звук, если колебания происходят…
а) с любой частотой,
б) с определенной частотой.
Чему же равна эта определенная частота? (Работа с содержанием слайда 7.)
Дать определение звуку, инфразвуку и ультразвуку.
Звук - это механическая волна с частотой от 20 до 20000 Гц.
Инфразвук - это акустическая волна с частотой меньше чем 20 Гц.
Ультразвук - это акустическая волна с частотой больше чем 20000 Гц.
Слышит ли человек инфра и ультразвуки? (Нет.)
А другие живые существа? (Да. Например, летучие мыши, дельфины.) (Слайд 8)
6. Какие же условия необходимы для возникновения звуковой волны? (Слайд 9)
Для возникновения звуковой волны необходимы:
- источник волны,
- упругая среда.
А что может быть источником звуковой волны? (Слайд 10) (Приводят примеры источников звука, обобщая их, делают вывод.)
Источником звука может быть:
- колеблющиеся тела (примеры),
- тела, движущиеся в газах и жидкостях с большой скоростью (свистят в полете пуля и стрела, завывает ветер…) (возвращение на слайд 9 кнопкой назад)
При этом тело как бы разрывает обтекающий его поток, создавая в среде области разряжения и сжатия, т.е. звуковую волну. (ЩЛК)
Переход на слайд 11 с помощью кнопки вперед.
Искусственным источником звука является камертон. (Слайд 11)
Камертон был изобретен в начале VIII века для настройки музыкальных инструментов. Он состоит из V-образной трубки и резонаторного ящичка, который открыт с одного торца для усиления звука. Стандартный камертон излучает волны с частотой 440 Гц. (Слайд 12)
Мощным естественным источником звука является грозовой разряд.
Рядом с каналом грозового разряда воздух нагревается до высокой температуры и его расширение приводит к образованию ударной волны. Это волна постепенно переходит в звуковые колебания.
7. В каких средах может распространяться звук? Привести примеры. (В газообразных, жидких, твердых; приводят примеры.) (Слайд 13)
Роберт Бойль в 1660 году доказал, что звук в вакууме невозможен. Если звучащее тело, например электрический звонок, поставить под колокол воздушного насоса, то по мере откачивания из под него воздуха - звук будет делаться слабее, и наконец, когда под колоколом весь воздух кончится, то звук прекратится.
Механические волны бывают двух видов. К какому виду механических волн относятся звуковые? (Звуковые волны являются продольными.)
В твердых средах звуковые волны могут быть и поперечными. (Зарисовать схему слайда в тетрадь.)
(Слайд 14) Анализ рисунка, иллюстрирующего продольную волну и просмотр анимации. (ЩЛК на видеокамере)
8.(Слайд 15) О том, как рождаются звуки, и что они собой представляют, люди начали догадываться очень давно. Древнегреческий философ Аристотель, исходя из наблюдений, верно объяснил природу звука. Он полагал, что звучащее тело создает попеременное сжатие и разряжение воздуха. Благодаря упругим свойствам воздуха, этот процесс распространяется в пространстве, от слоя к слою, создавая звуковую волну. Достигнув нашего уха, она воздействует на барабанные перепонки и вызывает ощущение звука.
9. Естественным приемником звуковых волн является ухо.
(Слайд 16)
Строение уха (сообщение учащегося)
Ухо состоит из 3 частей. Наружное ухо (ушная раковина – резонатор), оканчивающееся барабанной перепонкой; мышца, натягивающая барабанную перепонку, не имеет кровеносных сосудов (если бы в ней циркулировала кровь, то мы слышали бы, как она протекает по сосудам).
Среднее ухо, которое с помощью 3-х косточек: молоточка, наковальни и стремечка, передает колебания барабанной перепонки внутреннему уху.
Внутреннее ухо или лабиринт состоит из полукружных каналов и улитки. Улитка является звуковоспринимающим аппаратом. Внутреннее ухо заполнено лимфой, приводимой в движение ударами стремечка по перепонке, затягивающей овальное окошечко в костяной коробочке лабиринта. На перегородке, делящей улитку на две части, по всей ее длине расположены поперечными рядами тончайшие нервные волокна постепенно возрастающей длины. Эти волокна превращают звуковую энергию в электрические сигналы, которые поступают в мозг и воспринимаются нами в виде звука. (Слайд 17) (Просмотр анимации.)
10.(Слайд 18)
Процесс восприятия ухом звуковых волн основан на явлении акустического резонанса. Впервые это было обосновано Гельмгольцем. Согласно этому явлению частота колебаний источника с помощью звуковой волны передается барабанной перепонке, возбуждая в ней колебания той же частоты.
Просмотр видеоопыта. (Гиперссылка на видеокамере.)
Работа со слайдами 19 и 20.
Вопросы к картинкам
1) Зачем человеку 2 уха? (Чтобы определять направление звука, это обеспечивается разностью хода звуковой волны; которая составляет 1 см, а временной промежуток при этом 3*10-5с.)
2) Почему после вращения тела человека (качели, танцы, и т. д.) все кружится в голове? (Результат того, что в полукружных каналах по инерции продолжается движение лимфы.)
3) Почему при постукивании пожилым учителем мелом по доске учащиеся затыкают уши? (Разное восприятие громкости звука в разном возрасте.)
4) Прокомментируйте слайд 20.
11. Ухо является исключительно чувствительным органом. Ухо воспринимает звуковую волну, благодаря давлению, которое оказывает волна на барабанную перепонку.
Человек способен воспринимать звук при давлении звуковой волны, равном 10-6 Па.
Чувствительность уха к разным частотам различна. (Анализ графика. Слайд 21)
Слайд 22. Шкала громкости.
Звуковые волны, как и все механические волны, являются переносчиками энергии. Впервые эта энергия была рассчитана русским ученым Н.А. Умовым.
Чтобы вызывать звуковое ощущение, волна должна превышать порог слышимости (минимальная интенсивность звуковой волны).
Для разных людей порог слышимости неодинаков, с возрастом он изменяется. При очень большой интенсивности волны, она перестает восприниматься ухом как звук и вызывает ощущение давящей боли (контузия, разрыв барабанной перепонки). Эта максимальная интенсивность называется порогом болевого ощущения. Интенсивность звука чаще всего оценивается по громкости, которая измеряется в белах (Б), а точнее децибелах. Весь диапазон воспринимаемых ухом звуковых волн соответствует громкости от 0 до 130 дБ.
Анализ шкалы громкости.
12. (Слайд 23)
Одним из технических приемников звука является микрофон. Микрофон преобразует звуковые колебания в электрические. Динамик, наоборот, электрические в звуковые.
13. (Слайд 24) Восприятие звука животными.
14.(Слайд 25) Звук как любая механическая волна характеризуется: частотой, скоростью, длиной волны, энергией и другими характеристиками. Об этом подробно узнаете на следующем уроке.
А сейчас просмотрите свой конспект. Выясните, на все ли поставленные в начале урока вопросы получены ответы.
Ответы на вопросы.
III. Домашнее задание
Повторить определения основных характеристик волны, формулы.
§ 34, Упр 29, № 410, 439 (Задачник Рымкевича.)
Ну а сейчас приступим к закреплению изученного материала.
Выполнение тестовых заданий с презентации. (Часть ребят выполняют тестовое задание за компьютером, остальные в тетради с экрана.)
IV. Подведение итога урока