Урок физики по теме "Источники звука. Шум и его влияние на организм". 9-й класс

Цели урока: Познакомить учащихся со звуковыми волнами как одним из видов механических волн; ввести понятия высоты и громкости звука; объяснить значение звука и вред шума; сформировать ключевые компетенции.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания, фронтальный опрос

- Что называется волнами?

- Что является источником волн?

- Основное свойство волн.

- Что называется длиной волны?

- За какое время колебательный процесс распространяется на расстояние, равное длине волны?

- Как можно рассчитать длину волны?

II. Новый материал

Механические волны занимают очень широкий диапазон по частоте колебаний: от 0 до 200 кГц.

Мы знаем, что некоторые колеблющиеся тела издают звук. Рассмотрим опыты, которые позволят нам узнать от чего зависит слышим мы звук от колеблющегося тела или нет (опыты по учебнику А.В. Перышкин, Е.М. Гутник для 9 класса). Источником звука является любое тело, совершающее колебания с частотой от 20 Гц до 20000 Гц. 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 разрежение 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

Естественным приемником звуковых волн является ухо.

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.

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. Но с возрастом чувствительность уха уменьшается, и не весь рабочий диапазон становится доступен человеку. Упругие волны, которые воспринимаются человеческим ухом, называются звуковыми. Раздел механики, изучающий звуковые волны, называется акустикой.

Важность звуковых волн трудно переоценить. Общение людей основано на возможности воспринимать речь другого человека.

Высота звука зависит от частоты колебаний источника звука: чем больше частота колебаний, тем выше звук.

Дельфин воспринимает звуки с очень высокой частотой от 0,4 до 200 кГц. Колебания с частотой выше 20 кГц называются ультразвуковыми. Колебания с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуковыми.

Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. При одинаковых амплитудах как более громкий мы воспринимаем звуки частоты которых лежат в пределах от 1000 до 5000 Гц.

III. Шумовое загрязнение (приложение 2)

Шум естественной окружающей среды является таким же нормальным и необходимым фактором, как солнечный свет, вода, земное магнитное поле и т.п. Однако шум может быть таким же медленным убийцей, как и химическое отравление. Первые дошедшие до нас жалобы на шум можно найти у римского сатирика Ювенала (60-127 гг.).

 (сообщение ученика)

Рассмотрим проблему борьбы с шумом в историческом аспекте, попытаемся понять перспективы борьбы с шумом в ХХΙ столетии и ΙΙΙ тысячелетия от рождества Христова.

Человечество сталкивается с шумом едва ли не на заре своего существования. В знаменитом « Эпосе о Гильгомеше» великий потоп рассматривается «…как наказание за то, что человечество производит много шума и тем самым надоедает Богу». В Древней Греции были предприняты первые попытки создания санитарно-защитных зон для защиты от шума: жители Сибариса, известные своей изнеженностью, потребовали от властей вынести шумные производства за пределы городских стен. Рим был самым шумным городом Древнего мира – основным источником шума здесь были громыхающие повозки. Римский писатель Марциал своеобразно жаловался, причиняемые ему шумом: «По шуму, который проникает в дом по ночам, мне иногда кажется, что весь Рим проходит через мою спальню». Великий Цезарь запретил проезд громыхающих повозок через Рим в ночное время.Власти принимали и другие паллиативные меры по ограничению шума. Король Англии Генрих VII в XVΙ веке запретил бить жен по ночам, чтобы их крики не мешали спать соседям. Но что крики несчастных женщин по сравнению с шумом транспортных средств! Житель Лондона, знаменитый известный английский врач Томас Моор пишет: «Рев Лондона в дневные часы просто ужасен»- и это идиллистический XΙX век! К концу XIX – началу XX века человечество уже всерьез начинают тревожить вопросы шума. В 1850 г. в Бостоне принят первый муниципальный акт по борьбе с шумом. В 1898 г. в Нюрнберге была создана первая общественная организация – Лига против транспортного шума, а в 1909 г. в Лондоне проведена первая конференция по борьбе с шумом, в которой принимали участие представители восьми стран. На этой стадии борьба с шумом представляла собой разрозненные протесты врачей и юристов, отдельные публикации, кампании против беспокоящего шума. Но в то же время готовилась научная база для будущих успехов новой отрасли знаний – прикладной виброакустики – науки о борьбе с шумом. Инженерные методы борьбы с шумом базируются на теоретических основах, заложенных в конце XIX- начале XX века: статистической, геометрической и волновой теориях акустики. Основы волновой акустики были заложены Рылеем, а затем развиты Р.Морзом, Е Скучеком и др. Геометрическая акустика была основана Эйрингом, а статическая – У. Сэбином.

 Близкая нам история борьбы с шумом в XX веке начинается в 1920-х годах и может быть разбита на три условных этапа:

1. предвоенный период (1920-1930гг.);
2. послевоенный период(1950-1970гг.);
3. современный период (с начала 1980-х гг. и по настоящее время)

Заметное увеличение или уменьшение этого фона отрицательно сказывается как на деятельности организма, так и его развитии. Звуковой шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незаметно. Нарушение в организме обнаруживается не сразу. К тому же организм человека против шума практически беззащитен. Врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы. Шумовое загрязнение, по данным австрийских ученых укорачивает жизнь жителей больших городов на 10 – 12 лет.

Особую опасность представляют плееры и дискотеки для подростков. Здоровые барабанные перепонки без ущерба для организма могут переносить громкость плеера в 110 дБ максимум в течение 1,5 минут. Нарушения слуха в наш век активно распространяется среди молодых людей.

Перед уроком была проведена практическая работа с привлечением специалистов для замеров шума.

Практическая работа (приложение1)

«ИЗУЧЕНИЕ ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ»

Экологический шум – одна из форм загрязнения окружающей среды. Увеличение уровня шума сверх природного отрицательно действует на человека: повышается утомляемость, снижается умственная активность, возникают неврозы. В предвоенный период были созданы первые шумомеры и начато количественное изучение некоторых шумных источников (в частности, самолетов), выполнены первые тщательные исследования в области звукоизоляции, звукопоглощения, распространения звука. Для определения шумового показателя мы использовали шумомер, измеряя уровень шума возле школы, центра детского творчества и рабочего автовокзала.

Цель работы:

• оценить степень шумового загрязнения в разных участках микрорайона;
• научиться производить математические расчеты по формуле;
• предложить рекомендации по уменьшению уровня шума

Оборудование: блокнот, карандаш, таблиц с показателями уровня шума, шумомер.

Ход работы:

1. Выбрать участок дороги и подсчитать количество проехавших через него транспортных единиц в течение часа.
2. С помощью таблицы определить шумовой показатель каждого вида транспорта на обочине дороги и около дома.
3. Измерить фактический уровень шума и сравнить с расчетным значением
4. Проверить, что уровень шума зависит от зеленых насаждений, расстояния до источника шума. Предложить меры защиты от шумового загрязнения.

Отчетное задание:

1. Заполнить таблицу, определив шумовое загрязнение по формуле: ш=∑(р·n), где:

ш – общее шумовое загрязнение;

∑ - знак суммирования;

р – шумовой показатель у дома;

n – количество данного вида транспорта, проехавшего по участку за один час.

2. Заполнить свободную таблицу.

3. Сравнить результаты и выявить наиболее неблагоприятные участки

4. Определить причины снижения транспортного шума вблизи домов.

«Уровни шумов от различных источников и реакция организмов на них»

 «Транспортные средства создают шум, дБ»

• Легковой автомобиль …65 – 80
• Автобус …80 – 85
• Грузовой автомобиль …80 – 90
• Мотоцикл ….......90 – 95
• Моторная лодка …90 – 95
• Обычный поезд …..….95 – 100
• Самолет на взлете ….110 – 130
• Крупный реактивный самолет ….155 – 160

Итак, существуют методы борьбы с шумом: хороши зеленые насаждения и шумозащитые экраны, стеклопакеты.

IV. Закрепление материала:

- Что представляют собой звуковые волны?

- Чем определяется громкость звуковых колебаний, высота звука?

- Звук какой частоты – 500 Гц или 3000 Гц – человеческое ухо воспринимает как более громкий при одинаковых амплитудах колебаний источников этих звуков?

- Чем вреден шум?

- Перечислите меры борьбы с шумом

V. Домашнее задание: 

§ 34 – 36, составить презентацию «Шум и методы борьбы с ним»

Список литературы

1. Рыженков А.П. «Физика. Человек. Окружающая среда. – 7кл.» – М.: Просвещение, 2001. – 48с.
2. Рыженков А.П. «Физика. Человек. Окружающая среда. – 9кл.» – М.: Просвещение, 2001. – 96 с.
3.  Смирнова Г.С. Экологическая развивающая экскурсия // Физика в школе. – 2003. №4. – с.19-20.
4. Перышкин А.В., Гутник Е.М. «Физика. 9 кл.: учебник для общеобраз. учеб. заведений» - М.: Дрофа, 2002. – 256 с.
5. Турдикулов Э.А. Экологическое образование и воспитание учащихся в процессе обучения физике. – М., 1988. – 251 с.
6. Фадеева Г.А., Попова В.А. «Физика и экология. 7 – 11 классы. Материалы для проведения учебной и внеурочной работы по экологическому воспитанию» - Волгоград: Учитель, 2005. – 74 с.
7. Краевский В. В., Хуторской А. В. Предметное и общепредметное в образовательных стандартах // Педагогика, 2003. № 3. С. 3–10.