Занятие элективного курса "Физика в природе" по теме "Звук в живой природе"

Эпиграф к уроку: В природе нет ничего случайного, а если нам что-то кажется случайным, то это лишь результат нашего неполного знания.

А.Эйнштейн

Цель урока: Рассмотреть применение звуковых волн в живой природе, показать связь физики и биологии. Выяснить, что  изучает бионика и какие  практические результаты дала она, изучая живые локаторы?

Задачи:

• повысить интерес обучающихся к физике, как одному из предметов естественнонаучного цикла;
• расширить и углубить  знания обучающихся по теме «Звук»,
• научить применять знания в новой ситуации, а также  грамотно объяснять звуковые  явления в живой природе;
• создать ситуацию поиска, исследования, сотрудничества;
• стимулировать познавательную активность и творчество обучающихся;
• формировать у обучающихся коммуникативные навыки, умения работать  в группах, умения оценивать деятельность товарища.

Технология: проектно-исследовательская.

Оборудование: компьютер, видеопроектор.

ХОД УРОКА

Вступительное слово учителя

Тему «Звук. Звуковые волны» мы уже изучили на уроках, а сегодня на занятии мы будем говорить о звуках в живой  природе, о применении звуковых волн природой, о тесной связи физики и биологии. Тема нашего занятия «Звук в живой природе». (Слайды 1, 2)
Представим, что мы находимся в лесу (Слайд 3) (звук – пение птиц).
Кому принадлежат эти  звуки, чьи это голоса? Представьте  на  мгновение лес без птичьего пения, наверное, скучно было бы в таком лесу.
Давайте коротко вспомним, что такое  звук? Что необходимо для существования звука?

Ответы учащихся.

Учитель. С чем связано различие  звуков?  

Ученик. Различие  звуков связано с различием источников и приемников  звука.

Учитель. Звуки  различаются по своим характеристикам. Каковы основные характеристики звука? От чего зависят эти характеристики? (Слайд 4)
Ученик. Звуки  различаются  по частоте, громкости, тембру. Характеристики зависят от источников  звука . Восприятие  звука  человеком и животными зависит от особенностей слухового аппарата.

Учитель. Обратимся к диаграмме по диапазону слышимости (Слайд 5). Обратите внимание на верхний и нижний пределы слышимости человека.  Точно установить нижнюю границу шкалы слышимости  довольно трудно, поскольку звуки с частотой ниже 20 Гц нередко воспринимаются не органом слуха, а другими участками нервной системы. Верхний предел  слухового восприятия сильно различается у разных людей. Особое значение здесь имеет возраст. В восемнадцать лет при безупречном слухе можно услышать звук до 20 кГц , но, в среднем,  границы слышимости  для любого возраста лежат в интервале 18–16 кГц. Сравните диапазоны слышимости человека и других животных. У человека диапазон слышимости меньше, чем у многих животных. Является ли это таким большим недостатком человека?

Ответы учащихся.

Учитель. Обратите внимание на высокочастотный диапазон. Какие живые существа изображены на диаграмме? Как вы считаете, что объединяет их?

Ответы учащихся.

Учитель. Сегодня мы будем говорить о более сложных звуковых сигналах в животном мире, сигналах, связанных с приемом отраженного эха.
(Слайд 6) Эхолокация (эхо и лат. locatio – положение) – способ, при помощи которого положение объекта определяется по времени задержки возвращений отражённой волны. Если волны являются звуковыми, то это звуколокация, если радио – радиолокация. Как вы считаете, для чего животные используют эхолокацию?

Ответы учащихся. Животные используют эхолокацию для ориентации в пространстве, для определения местоположения объектов вокруг.

Учитель. Животные используют эхолокацию в основном при помощи высокочастотных звуковых сигналов, т.е. ультразвука. Какие звуковые волны называют ультразвуком? У каких живых организмов эхолокация наиболее развита?

Ответы учащихся. Эхолокация наиболее развита у летучих мышей и дельфинов, также её используют землеройки, ряд видов ластоногих (тюлени), птиц (гуахаро, саланганы и др.).

Учитель. Происхождение эхолокации у животных остаётся неясным; вероятно, она возникла как замена зрению у тех, кто обитает в темноте пещер или глубин океана. Вместо световой волны для локации стала использоваться звуковая. Природные сонары имеются у многих живых существ. СОНАР от англ. so(und) na(vigation) and r(anging) – звуковая навигация и определение дальности. (Слайд 7)

План занятия (Слайд 8):

1. Эхолокация в живой природе:

а) эхолокация дельфинов и китов;
б) эхолокация летучих мышей;
в) эхолокация птиц.

2. Что изучает «Бионика»? Практические результаты бионики

Первый вопрос был домашним заданием, и сейчас мы заслушаем отчеты по своей работе руководителей групп. Задача ребят из других групп, подготовить несколько вопросов выступающим.

Выступления ребят сопровождаются презентациями.

Презентации: «Эхолокация дельфинов и китов » (слайды 9-19), «Зхолокация летучих мышей» (слайды 20-26), «Эхолокация птиц» (слайды 27-33). В презентациях используются звуки, издаваемые птицами, дельфинами, китами, летучими мышами. Выступающие отвечают на вопросы, возникшие по ходу выступления у ребят.

Учитель. Человек всегда интересовался строением живых объектов, в результате наблюдений стал переносить в свою жизнь изобретения природы. Так в середине прошлого века возникла наука Бионика.
Второй вопрос вы изучите самостоятельно. Для этого вам предлагается сесть за компьютеры и, работая с  презентацией «Бионика» (слайды 35-45), заполнить таблицу (слайд 34):

Беседа с учащимися по таблице

Учитель. За миллионы лет своего развития природа  отрабатывала такие живые «приборы и механизмы», которые намного превосходят творения, созданные трудом инженеров и конструкторов. И люди сделали правильный вывод – идти на выучку к природе, брать готовые патенты, использовать живые модели для решения инженерных задач (слайд 46).

Заключительное слово учителя

– Сегодня на уроке мы рассмотрели только некоторые аспекты жизни животных и птиц, изучая их звуковую коммуникацию. Может быть, не у каждого из вас сегодня пробудилось в полной мере чувство восхищения перед всем, что достойно удивления в этом мире. Но, несомненно, никто из нас не откажет акустике в многообразии ее проявлений и широких возможностях применения. А это уже служит залогом дальнейшего развития интереса к данной области науки и техники, и конечно, дальнейшее изучение голосов птиц, животных укрепит в человеке уважение к "малым сим", будет содействовать сохранению мира живой природы.
Тема «Звук в живой природе» всегда вызывает огромный интерес, и, конечно, за одно занятие изучить её невозможно. Поэтому, если вас заинтересовали вопросы, связанные с  общением животных и птиц, обратитесь к книгам или другим источникам информации, в которых вы можете найти на них ответы (слайды 47-48).

Любите свою планету, берегите животных и растения, которые окружают нас! И они откроют нам свои тайны!

Источники информации:

1. Diclib.com
2. Potomy.ru
3. Nature.web.ru
4. bio-nica.narod.ru
5. ModernLib.ru›books/klyukin…udivitelniy…zvuka
6. duplsosh.narod.ru/uroki/mast_pr.doc
7. ru.wikipedia.org›wiki/Эхолокация
8. inokean.ru›animal/milk/8-siniy-kit
9. www.zooeco.com/0-dom/0-dom-pt12-110-2.html
10. raznyestrany.com ›krylatye_eholokatory.html
11. raznyestrany.com›migriruyushie_po_vozduhu.html
12. Физика в природе/ Л.В.Тарасов, М.: Просвещение, 1988