Интегрированный урок физики и биологии с использованием игровой технологии, технологии проблемного обучения и ИКТ. Тема: "Распространение звука. Слуховой анализатор. Звуковые волны. Скорость звука"

Приветствие учащихся, проверка готовности к уроку.

Вопросы классу:

- Механические колебания каких частот называют звуковыми и почему?

- Какие колебания называются ультразвуковыми, инфразвуковыми?

- От чего зависит высота звука?

- Чем определяется тембр звука?

- Как изменится громкость звука, если уменьшить амплитуду колебаний его источника?

- От чего зависит громкость звука?

- Как отражается на здоровье человека систематическое действие громких звуков?

В стеклянный колокол помещают электрический звонок и выкачивают воздух. Звук становится все слабее и слабее и, наконец, прекращается.

- Почему так происходит?

Предполагаемый ответ учащихся: Для распространения звука необходима упругая среда. В вакууме звуковые волны распространяться не могут.

Благодаря слуховому анализатору различные звуковые раздражители, воспринимаемые в нашем мозге в виде звуковых ощущений и комплексов ощущений - восприятий, становятся сигналами (первыми сигналами) жизненно важных явлений окружающей среды. Это составляет первую сигнальную систему действительности (И. П. Павлов), т. е. конкретно-наглядное мышление, свойственное и животным. У человека имеется способность к абстрактному, отвлеченному мышлению при помощи слова, которое сигнализирует о звуковых ощущениях, являющихся первыми сигналами, и потому является сигналом сигналов (вторым сигналом). Отсюда устная речь составляет вторую сигнальную систему действительности, свойственную только человеку.

Постановка проблемного вопроса

Рассказ учителя

Хорошо проводят звуки упругие вещества – металлы, жидкости, газы. Мягкие и пористые тела плохо проводят звуки. Чтобы защитить какое – нибудь помещение от проникновения посторонних звуков, стены, пол и потолок прокладывают прослойками из звукопоглощающих материалов. В качестве прослоек используют войлок, прессованную пробку, пористые камни. Синтетические материалы (пенопласт). Для передачи колебаний от источника звука к приёмнику, например к уху человека, необходима среда.

Ухо — сложный вестибулярно-слуховой орган, который выполняет две функции: воспринимает звуковые импульсы и отвечает за положение тела в пространстве и способность удерживать равновесие. Это парный орган, который размещается в височных костях черепа, ограничиваясь снаружи ушными раковинами.

Ухо человека воспринимает звуковые волны длиной примерно от 20 м до 1,6 см, что соответствует 16 — 20 000 Гц (колебаний в секунду).

Рассказ учителя

Слуховой анализатор представляет собой систему, состоящую из 3 звеньев (отделов)

Строение слухового анализатора

Периферический отдел —> рецепторы.

Проводниковый отдел —> нервные пути.

Центральный отдел —> кора головного мозга (височная доля).

Запись схемы на доске и в тетради

Орган слуха и равновесия представлен тремя отделами: наружным, средним и внутренним ухом, каждый из которых выполняет свои конкретные функции.

Наружное ухо

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Ушная раковина — сложной формы упругий хрящ, покрытый кожей, его нижняя часть, называемая мочкой,- кожная складка, которая состоит из кожи и жировой ткани. Ушная раковина у живых организмов работает как приемник звуковых волн, которые затем передаются во внутреннюю часть слухового аппарата. Значение ушной раковины у человека намного меньше, чем у животных, поэтому у человека она практически неподвижна. Но вот многие звери, поводя ушами, способны гораздо точнее, чем человек, определить нахождение источника звука. Складки человеческой ушной раковины вносят в поступающий в слуховой проход звук небольшие частотные искажения, зависящие от горизонтальной и вертикальной локализации звука. Таким образом мозг получает дополнительную информацию для уточнения местоположения источника звука. Этот эффект иногда используется в акустике, в том числе для создания ощущения объёмного звука при использовании наушников или слуховых аппаратов.

Функция ушной раковины — улавливать звуки; ее продолжением является хрящ наружного слухового прохода, длина которого в среднем составляет 25-30 мм. Хрящевая часть слухового прохода переходит в костную, а весь наружный слуховой проход выстлан кожей, содержащей сальные, а также серные железы, представляющие собой видоизмененные потовые. Этот проход заканчивается слепо: от среднего уха он отделен барабанной перепонкой. Уловленные ушной раковиной звуковые волны ударяются в барабанную перепонку и вызывают ее колебания.

В свою очередь, колебания барабанной перепонки передаются в среднее ухо.

Рассказ учителя

Основной частью среднего уха является барабанная полость — небольшое пространство объемом около 1см?, находящееся в височной кости. Здесь находятся три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко — они передают звуковые колебания из наружного уха во внутреннее, одновременно усиливая их.

Слуховые косточки — как самые маленькие фрагменты скелета человека, представляют цепочку, передающую колебания. Рукоятка молоточка тесно срослась с барабанной перепонкой, головка молоточка соединена с наковальней, а та, в свою очередь, своим длинным отростком — со стремечком. Основание стремечка закрывает окно преддверия, соединяясь таким образом с внутренним ухом.

Полость среднего уха связана с носоглоткой посредством евстахиевой трубы, через которую выравнивается среднее давление воздуха внутри и снаружи от барабанной перепонки. При изменении внешнего давления иногда “закладывает” уши, что обычно решается тем, что рефлекторно вызывается зевота. Опыт показывает, что ещё более эффективно заложенность ушей решается глотательными движениями или если в этот момент дуть в зажатый нос.

Внутреннее ухо

Из трех отделов органа слуха и равновесия наиболее сложным является внутреннее ухо, которое из-за своей замысловатой формы называется лабиринтом. Костный лабиринт состоит из преддверия, улитки и полукружных каналов, но непосредственное отношение к слуху имеет только улитка, заполненная лимфатическими жидкостями. Внутри улитки находится перепончатый канал, также заполненный жидкостью, на нижней стенке которого расположен рецепторный аппарат слухового анализатора, покрытый волосковыми клетками. Волосковые клетки улавливают колебания жидкости, заполняющей канал. Каждая волосковая клетка настроена на определенную звуковую частоту, причем клетки, настроенные на низкие частоты, располагаются в верхней части улитки, а высокие частоты улавливаются клетками нижней части улитки. Когда волосковые клетки от возраста или по другим причинам гибнут, человек теряет способность воспринимать звуки соответствующих частот.

Рассказ учителя

v = S/t

Поскольку звук - волна, то для определения звука можно использовать известные вам формулы: v = /T и v = v

Скорость звука в различных средах разная. В воздухе эта скорость при 0 °C и нормальном атмосферном давлении равна 332 м/с. При увеличении температуры воздуха скорость звука увеличивается. Например, при 20 °C скорость звука - 343 м/с, при 60°C – 366 м/с, при 100°C – 387 м/с. Объясняется это тем, что с повышением температуры возрастает упругость газов, а чем больше упругие силы, возникающие в среде при её деформации, тем быстрее передаются колебания от одной точки к другой. В разных газах скорость звука различна: чем больше масса молекул газа, тем меньше скорость в нём (в водороде – 1284 м/с, а в кислороде – 316 м/с).

В жидкостях скорость звука, как правило, больше скорости звука в газах. При температуре 20°C она равна 1483 м/с. Скорость звука в твердых телах больше, чем в жидкостях и газах.

Благодаря этому люди, потерявшие слух, способны танцевать под музыку, которая доходит до их слуховых нервов не через воздух и наружное ухо, а через пол и кости.

В конце урока учащиеся в игровой форме повторяют пройденный материал.

Правила игры:

- На обдумывание вопроса даётся 1 мин.

- Если учащийся даёт правильный ответ, то получает соответствующее количество баллов.

- Во время ответа никто не имеет право добавлять или исправлять отвечающего.

- Уточнять вопрос и ответ может только учитель.

В конце игры учащиеся, набравшие 500 баллов, получают оценку “5”, 400 баллов – “4”, 600 баллов и более получают две пятёрки.

Во время игры можно пользоваться справочной литературой и учебником.

Объяснение правил игры

1. Источники звука

100 – Если в стеклянный колокол поместить будильник и выкачать оттуда воздух, то звук становится слабее и слабее, и наконец, прекращается. Почему?

Ответ: Для того чтобы распространялся звук, необходимо, чтобы существовала упругая среда. В вакууме звуковые волны распространяться не могут.

200 – Оказывается, артиллеристам при стрельбе, взрывникам при взрывах рекомендуют открывать рот. Почему?

Ответ: При выстреле орудия мощная звуковая волна ударяет с большой силой в барабанную перепонку и может разорвать ее. В таких случаях рекомендуется открывать рот к моменту, когда произойдёт взрыв.

300 – Оказывается, глухие от рождения люди обычно бывают немыми. Дайте объяснение этому явлению.

Ответ: Это с вязано с тем, что слуховое восприятие и речевая функция у человека тесно взаимосвязаны.

400- Воспаление среднего уха очень опасно, так как человек может оглохнуть и умереть. Дайте объяснение этому явлению.

Ответ: Воспаление может легко распространиться на оболочку головного мозга, так как верхний свод среднего уха лишь тонким костным слоем отделен от внутренней полости мозгового отдела черепа.

500 – Хорошо известно, что среди шумов, которые нас окружают, встречаются шумы “приятные” - шум леса, моря, дождя и др. Однако, гораздо больше шумов, которые менее приятны – шум машины, самолета и т. д. Дайте объяснение этому явлению.

Ответ: Шум машины, самолета вызывает сильное возбуждение в слуховых центрах, что создает неприятные ощущения. При длительном пребывании в условиях шума могут возникнуть расстройства в сердечно-сосудистой системе, деятельности коры головного мозга.

2. Распространение звука

100 – Может ли звук сильного взрыва на Луне быть слышен на Земле?

Ответ: Нет, звук взрыва на Луне не может быть слышен на Земле, так как звук – механическая волна, а механические волны могут распространяться только в упругой среде, тогда как между Землёй и Луной безвоздушное пространство.

200 – Почему “слухачами”, которые в древние времена следили за земляными работами противника, часто были слепые люди.

Ответ: Земля хорошо проводит звук, поэтому в старые времена при осаде в крепостных стенах помещали “слухачей”, которые по звуку, передаваемому землёй, могли определить, ведёт ли враг подкоп к стенам или нет?

300 – Почему суфлёрскую будку обивают войлоком?

Ответ: Чтобы исключить речи суфлёра в зрительный зал.

400 – Почему трубы отопления так хорошо передают звук?

Ответ: Трубы твёрдые металлические тела: звук в таких средах распространяется с большой скоростью. В металле звук – а это продольные волны - затухают слабо.

500 – Игрушечный телефон состоит из двух коробок, соединённых натянутой нитью. Такое устройство позволяет переговариваться на расстоянии десятков метров. Объясните явление.

Ответ: Звуковые волны являются продольными и распространяются во всех средах. Колебания воздуха в коробочке передаются частичкам нити и звуковая волна распространяется.

3. Звуки в природе

100 – Какие из животных, кроме летучих мышей, используют ультразвуковую локацию?

Ответ: Эхолокатор есть не только у летучих мышей. Он обнаружен у китов, дельфинов, тюленей, рыб.

200 – Почему комары, шмели, мухи, пчёлы издают в полёте звуки, а бабочки и стрекозы нет?

Ответ: Частота колебания, создаваемая крыльями бабочки, стрекозы, ниже нашего порога слышимости, поэтому их полёт как звук мы не воспринимаем.

300 – Во время одного из концертов у слушателя внезапно начались боли в области сердца. Причем начало болей совпадало с исполнением одного из ноктюрнов Шопена. С тех пор всяких раз, когда он слышал эту музыку, у него болело сердце. Объясните, почему?

Ответ: Возник условный болевой рефлекс, в котором музыка явилась условным раздражителем.

400 – Может ли звуковой анализатор воспринимать свет, а зрительный звук? Почему?

Ответ: Нет. Центры располагаются в разных частях головного мозга (слуховой в височных долях, а зрительный в затылочной). Они являются строго специфичными органами чувств, направленными на восприятие какого-то одного раздражителя.

500 – Известно, что змеи не имеют внутреннего уха. Как же они воспринимают звуковые колебания?

Ответ: Вообще змеи глухи, но зато они своей брюшной поверхностью воспринимают колебания, идущие через почву.

Ответы учащихся на вопросы викторины

• по биологии: параграф 57 (УМК “Сферы”, 8 класс)
• по физике: 37-38 упр 32 (по учебнику Перышкина А.В. Физика. 8 класс.:)

Подведение итогов урока.