Урок фізики "Звукові хвилі. Інфразвук і ультразвук"

Розробка уроку з фізики у 9 класі «Звукові хвилі. Інфразвук і ультразвук».

 

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

 

Мета уроку:

• сформувати уявлення учнів про звукові явища, розкрити зміст понять «гучність та висота тону», «відлуння», «інфра- та ультразвук»;з’ясувати характеристики і властивості звукових коливань;

            показати єдність законів природи та взаємозв’язок фізики, біології, музики;

•                навчити самостійному вмінню проводити дослідження.

 

• розвивати навички пошуко­вої діяльності, логічне мислення,  вміння працювати самостій­но та в  колективі; розвивати вміння складати акцентовані конспекти, виділяти головне,

 

• виховувати цікавість до уроків фізики, продовжувати формування позитивної мотивації до навчання і підвищити ріст інтересу до знань;

                  формувати культуру проведення експериментальних досліджень;

            скласти емоційні умови для самоствердження особистості і віри у власні сили.

•   .

 

Зміст етапів уроку

 

№ пп	Етапи уроку	Час(хв.)	Прийоми та методи роботи з класом
I	Повідомлення теми та мети уроку. Мотивація навчальної діяльності учнів.	1	Постановка завдання та мети уроку. Інструктивний метод.
II	Актуалізація опорних знань.	2	Опитування  - метод «Ланцюжок»
III	Викладання нового матеріалу.	25	Пояснювально-ілюстративний та проблемно-пошуковий метод. Самостійна робота з віртуальним звуковим генератором .   Робота  учнів в міні-зошитах.
IV	Закріплення нового матеріалу шляхом розв’язування якісних та розрахункових задач різного ступеня складності.	14	Проблемні завдання. Розв’язування задач з коментарем біля дошки. Закріплення та систематизація знань на основі міжпредметних зв’язків (техніка, біологія, історія)
V	Підведення підсумків уроку.	2	Аналіз роботи учнів - метод «Шкала успіху» .
VI	Домашнє завдання.	1	пояснення, інструктаж учителя

 

 

 

Демонстрації:

• мультимедійна презентація, відеоматеріали до уроку;
• робота з віртуальним звуковим генератором;
• звучання камертона і коливання біля нього намистинки;
• звучання скрипки, «гра на одній струні»
• коливання лінійки та утворення звукових та інфразвукових коливань;
• звучання бокалів, наповнених водою;

      -    робота ультразвукової пральної машинки.

 

Хід уроку.

 

І. Повідомлення теми та мети уроку. Мотивація навчальної діяльності учнів.

 

(►1)

Учитель: Добрий день! Сьогодні ми продовжимо вивчати тему «Звукові хвилі». Ми познайомимось з характеристиками звуку, визначимо від чого залежать його висота і гучність, дізнаємося, що таке луна, інфра- та ультразвук. ». Почнемо з невеликого опитування. Пригадаємо необхідні нам фізичні поняття та формули:

 

(►2)

 Знайти відповідність:

              .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Якщо ми виконали все правильно, то дізнаємося девіз нашого уроку:

 

 

 

 

 

 

 

Отже, спробуємо поєднати світло знань, тему «Звук» та любов до оточуючого світу та фізики. Розпочнемо з невеликого музичного фрагменту.

 

(►3)

Відео: Фрагмент шоу «Дві зірки» - дует чоловіка та жінки.

    Проблемне питання:Чому голос людини може бути високим

або низьким, гучним або тихим?

 

(►4)

Очевидно,це залежить від характеристик звуку – частоти, періоду, амплітуди. А щоб це з’ясувати, попрацюємо з віртуальним звуковим генератором. Пересядемо за комп’ютери.

Які будуть гіпотези?

 

Запишемо висновки у зошити:

                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Показати залежність гучності від амплітуди можна на простому досліді:

(Вчитель демонструє камертон ударяючи по його ніжкам і підносячи до нього намистинку, що висить на нитці).

 

(►5)

Одиниця гучності – белл, або децібелл (дБ) -  на честь винахідника телефону Олександра Белла. Шелестіння листя -10 дБ, гучна розмова – 7 дБ, літак – 130 дБ (викликає больові відчуття). Систематичний вплив на людину голосних звуків  може негативно вплинути на його здоров’я. Робіть висновки!

 

(►6)

Залежність висоти тону від частоти пропоную розглянути на прикладі скрипки. Відомий музикант Ніколо Паганіні так віртуозно грав на ній, що оточуючі вважали, що він за свою майстерність продав душу дияволу. Розказують, що одного разу недоброзичливці підрізали йому струни. І під час концерту три з них порвалися, Але Паганіні зміг дограти концерт на одній струні так, що ніхто цього не помітив. Спробуємо і ми зіграти на одній струні та прослідкувати, як змінюючи довжину та силу натягу струни або ліски можна змінювати висоту тону.

 

(Учні досліджують коливання ліски, натягнутої на кожну парту).

 

 (►7)

  Ще один цікавий інструмент, що демонструє зв’язок між висотою тону та частотою – це бокали, наповнені до різного рівня водою. Пропоную переглянути відеофрагмент «Кришталева мелодія» та самим спробувати «пограти» на бокалах.

 

(Демонстрація: звучання бокалів, наповнених водою);

 

(►8)

  Звукова хвиля, досягаючи деякого тіла,— це може бути стіна будівлі, дерево, гора, хмара,— відбивається за таким самим законом, як і світлова хвиля (кут відбивання дорівнює куту падіння). Якщо відбиваюча поверхня досить віддалена, то людина чує не лише звук від його джерела, але й відбитий через деякий час звук, який називається луною. 

(Учні заповнюють пропуск в означенні відлуння у зошитах.)

.

Відлуння – відбита звукова хвиля, що створює ефект повторення звуків

 

Учитель: Є багато прикладів, коли відбита  хвиля створює незвичайні ефекти. Так, в Гатчинському палаці під Санкт-Петербургом, де довгий час мешкав цар Павло І є підземний хід, де спостерігається цікаве явище: якщо голосно крикнути там «Кто здесь правил?!», то відлуння більше десяти разів повторюватиме: «Павел, Павел, Павел…».

 

(►9)

Учитель: Щоб розглянутий наступні звукові явища, виконаємо нескладний дослід. Візьміть лінійки,що лежать у вас на партах, притисніть один кінець до парти, а другий «розколихайте». В залежності від довжини лінійки, деяких коливань ми не почуємо.

Проблемне запитання:Коливання є, а звуку немає. Чому?

 

Очевидно, існують коливання, які не сприймаються людиною на слух. Тому я пропоную вам здійснити мандрівку по звуковій шкалі за межі чутності:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(►10)

Прояви інфразвуку:

•  коливання крил птахів, гілок дерев, «голос моря»;
• виникає під час бурі, шторму, землетрусу, виверження вулканів,

  вібрації важких механізмів;

• може негативно впливати на організм людини, викликаючи

  больові відчуття та психічні розлади.

 

(►11)

Учитель: Скоро прийде весна, вигляне сонце, зазеленіє трава і я запрошую вас до весняного лісу

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

А у весняному лісі стільки комах! Пропоную вам розв’язати задачу про комах, що

розповсюджені на Полтавщині.

 

(►12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(►13), (►14), (►15)

Ультразвуком називаються звукові хвилі надвисокої частоти, за допомогою яких можна отримувати зображення внутрішніх органів людського тіла. Зображення, отримані, за допомогою ультразвуку,  допомагають лікаркам виявляти пухлини і тромби кровоносних судин. За допомогою ультразвуку перевіряють також правильність положення плоду в тілі матері. Ультразвукові хвилі знаходять застосування і в сонарах, що дозволяють виявляти під водою різні об'єкти, наприклад субмарини, або складати карти морського дна. Ультразвуковий діапазон хвиль примітний тим, що людське вухо не здатне його сприймати. На організм людини більшість цих частот жодної шкідливої дії не спричиняють. З іншого боку, комахи і практично всі види тварин здатні розрізняти ці звуки

 

(►16)

Застосування ультразвуку: УЗ дослідження в медицині;

                                                   гідролокація, дефектоскопія;

                                                         викликає загибель мікробів, вірусів

                                                       може бути ріжучим інструментом, або з’єднувати                                                                                                                                                              зламані кістки

                                                       відлякує птахів та тварин;

                                                         УЗ пральні машини.

 

(►17)

Учитель: давайте спробуємо випрати хустинку за допомогою такої пральної машини, а тим часом розв’яжемо задачу про ультразвук.

 

 

 

 

 

 

 

 

(►18)

   Пригадаємо ще раз звукові явища, про які ми дізналися, та спробуємо застосувати отриманні знання для розв’язування цікавих завдань.

 

(►19)

В якому з відомих творів Т.Г.Шевченка іде мова про потужне джерело інфразвукових хвиль біля великої водойми?

(Реве та стогне Дніпр широкий,
Сердитий вітер завива,
Додолу верби гне високі,
Горами хвилю підійма)

 

(►20)

Творців мультика про Вінні-Пуха не влаштовував голос актора Євгенія Леонова, який озвучував ведмедика: низький баритон. Виправити справу вдалося дуже просто…

(фонограму  пустили на підвищеній швидкості – і Леонов заговорив тоном вище).

 

(►21)

Випадково залетівши в кімнату, летюча миша іноді  сідає на голову людини. Чому?

(Волосся людини добре поглинає ультразвукові хвилі, які випромінює летюча миша. Тому вона не відчуває перешкоди).

 

(►22)

Як медузи узнають про наближення шторму?

(Медузи вловлюють інфразвукові хвилі, що виникають при взаємодії потоків повітря з гребнями морських хвиль за 15 годин до негоди та опускаються на дно)

 

(►23)

Спостерігаючи влітку за бджолами, можна помітити, що бджоли-вартові, які знаходяться біля входу у вулик, не звертають уваги на робочих бджіл, які прилітають, але дуже інтенсивно реагують на трутнів, що пролітають поруч. Як бджоли-вартові відрізняють робочих бджіл від трутнів?

(Бджоли, що несуть у вулик нектар важчі за трутнів, тому їм доводиться робити більше змахів крилами, отже висота тону їхнього гудіння буде вище ніж у трутнів).

 

(►24)

Чим пояснюється збуджуюча дія сучасної рок-музики, яка насичена низькими частотами?

(Резонансним впливом низьких інфразвукових частот на організм людини)

 

(►25)

А чи знаєте ви, що  у 1787 році Ернест Хладні з’ясував,  що  дрібні піщинки на рівній поверхні можуть приймати чудернацькі форми, якщо на цю поверхню впливати вібрацією. У якості речовини може виступати не тільки пісок але й цукор, мука і так далі. Фігури Хладні виникають так як у хвиль, що з’являються у твердому вібруючому тілі є місця, де коливання відсутні (вузли) і місця де коливання максимальні за своєю амплітудою. Тому піщинки збираються у вузлах, де немає коливань утворюючи дивовижні фігури. Із зміною частоти коливань місця розміщення вузлів змінюються, змінюючи фігури.

 ( Перегляд відео фрагменту «Фігури Хладні»).

 

(►26)

Учитель: Зараз ми підведемо підсумок нашого уроку та отримаємо домашнє завдання.

А оскільки ми весь час говорили про звукові коливання, то і закінчити його я б хотіла

перським прислів’ям на цю ж тему. А звучить воно так:

 

 

 

 

 

Дякую за урок!

 

 

 

 

 

 

 

 

Використані джерела

1. Гончарова Л.И., Белов А.В. Физика в музыке.//Физика – 2004. – №9.– с.5-8.
2. Перельман Я.И. Занимательная физика. Кн.1.– М.: Триада-литера, 1994.
3. Петров Г.Н., Петров В.Н. Тайны звука. //Физика. – 2003. –  №15. – с.25-28.
4. Орехов В.П. Колебания и волны в курсе физики средней школы. – М.: Просвещение, 1977.
5. Тихомирова С.А. Дидактический материал по физике: Физика в худож. лит. – М.: Просвещение, 1996.
6. http://class-fizika.narod.ru/
7. Кирик Л.А. Фізика. 11 клас:Розробки уроків. – Х.:Веста: «Ранок», 2007.
8. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М.:Просвещение, 1988.
9. В презентації використана графічна та відео інформація відкритих інтернет-джерел.