Звук, його властивості та характеристики. Інфразвук і ультразвук

Мета: 

Навчальна: сформувати поняття звукової хвилі, визначити  види джерел звуку, з’ясувати властивості звуку, навчити використовувати теоретичні знання на практиці за допомогою експериментальних завдань, ввести поняття швидкості, висоти тону, тембру і гучності звуку, показати їх відмінність; познайомити з такими поняттями як ультразвук, інфразвук та показати використання цих понять в практичному житті; повторити відомості про будову слухових аналізаторів у тварин і людини; забезпечити  міжпредметні зв'язки між фізикою, біологією, архітектурою, медициною, музикою

Виховна : виховувати  інтерес до предмета через практичну значимість досліджуваного матеріалу; виховувати співробітництво в процесі спільного виконання завдань, патріотизм на прикладі відомих українців

Розвиваюча: розвивати пізнавальні інтереси, інтелектуальні і творчі інтереси учнів, мовлення, мислення, увагу

Тип уроку: комбінований

Міжпредметні зв’язки:

оволодіння узагальненими способами дій, що відкривають можливість аналізувати, узагальнювати матеріал з різних предметних областей: біології, фізики, медицини, музики

Методи: спостереження, діалог, постановка проблемних питань, пошук, робота в групах

 Технологічні засоби навчання : ІКТ при вивченні нового матеріалу.

Обладнання: ПК, проектор,  презентація  “Звук”, камертон, бусинка,  предмети, що створюють різні звуки: свисток, сопілка, дзвоник,  листки паперу, завдання командам, картки з балами за правильну відповідь, підготовлені доповіді та презентації представниками груп на заздалегідь отримані питання

Підручник : Фізика. 9 клас.

Автори: Бар’яхтар В. Г., Довгий С. О., Божинова Ф.Я.

Харків, видавництво «Ранок», 2017 рік

Хід уроку

1.          Організаційний момент (2хв)

II. Підготовка до засвоєння нового матеріалу ( актуалізація опорних знань) (5хв)

1)У мене на столі є кілька предметів: свисток,  сопілка, дзвіночок. Що об'єднує всі ці предмети?( Ці предмети видають звук)

Про що ми будемо говорити сьогодні на уроці?( Про звуки)

Відкрийте  зошити, запишіть сьогоднішнє число і тему уроку "Звук".

 (Презентація "Звук": слайд 1 )  

 Згадаймо матеріал минулих уроків. З чим ми познайомилися з вами на минулих уроках? ( З механічними хвилями).

(Презентація "Звук": слайд 2 )  

1) Що таке механічна хвиля? (Поширення коливань в пружному  середовищі)

2) Які умови виникнення механічної хвилі? ( 1. Джерело  2. пружне середовище)

3) Назвіть види механічних хвиль.( Поздовжня і поперечна )

4) Яка хвиля називається поперечною? (Хвиля, частинки якої коливаються перпендикулярно напрямку поширення хвилі)

5) Яка хвиля називається повздовжньою? (Хвиля, частинки якої коливаються вздовж напрямку поширення хвилі)

6) В якому середовищі поширюються поперечні хвилі? ( лише в твердих тілах)

7) …повздовжні? ( в усіх)

III. Вивчення нового матеріалу (20 хв)

Звук - це хвиля? Доведіть. (Є тіло, що коливається + пружне середовище. Значить, звук - це хвиля)

Отже, коли ми говоримо про звук, то маємо справу зі звуковою хвилею, а отже все, що вивчали в темі "Механічні хвилі", відноситься і до звукової хвилі. Раз так, то, то ми можемо дізнатися, вивчаючи тему "Звукові хвилі" що таке звук, умови виникнення звуку, характеристики і закономірності звуку, приклади звукових хвиль.

Шум лісу, спів птахів, розмова людей, шелест трави і листя, крики тварин, гуркіт грому, свист, звуки рухомих машин тощо. Приблизно 8-9% всієї інформації людина отримує за допомогою звуку. Ми з вами живемо в світі звуків і з їх допомогою вивчаємо все, що оточує нас. Звук допомагає отримати інформацію про роботу внутрішніх органів людини і тварин, про роботу механізмів тощо. Ми можемо насолоджуватися звуками музики. Ми спілкуємося один з одним за допомогою звуку.(Презентація "Звук": слайд 3)

Розділ фізики, що займається вивченням звуку, називається акустикою.

Який орган людини пов'язаний зі звуком? (вухо)

Спробуйте дати визначення звуку з точки зору біології. (Звук - це те, що чує вухо).

Тепер спробуємо розглянути звук з точки зору фізики.

Щоб тіло почало видавати звук, що необхідно з ним зробити? (Змусити коливатися).

Тепер спробуйте дати визначення звуку, об'єднавши фізичну і біологічну суті. (Презентація "Звук": слайд 4 ).

Звук - це механічні коливання, які сприймаються людським вухом.

Перейдемо до вивчення умов виникнення звуку.

1 умова Для виникнення звуку необхідно джерело? (Так)

Будь-яке джерело буде видавати звук?( Різні варіанти відповідей учнів)

Дослід: Візьміть в руки листок паперу. Робіть помахи листком з різною частотою, в кожному разі примічаючи, є звук чи ні. Що помітили? Звук виникає не завжди: якщо коливати дуже рідко, то звуку немає.

2 умова…Було помічено, що звук виникає при коливанні тіла від 20 до 20000 Гц. У зв'язку з цим є ще одне визначення звуку:

Звук - це механічні коливання з частотою від 20 Гц до 20000 Гц. (Презентація "Звук": слайд 5 ).

Це той частотний діапазон, який сприймає людське вухо. Але межі досить умовні - все залежить від особливостей слухового апарату людини і від віку: діти можуть уловлювати звук з частотою більше 20 тис. Гц, тоді як літні - до 6 тис Гц.

Згадаємо будову нашого слухового апарату, звернемося до улюбленого багатьма мультику « Смішарики» (1 хв)

Чи достатньо цієї умови для виникнення звуку? (Різні варіанти відповідей учнів)

Звернемося до досліду.( Презентація "Звук": слайд 6 ).

Дослід: електродзвінок (годинник) під куполом повітряного насоса, з якого викачане повітря.

Молоточок електродзвінка здійснював коливальні рухи? (Так)

Чому ми не чуємо звук? (Різні варіанти відповідей учнів.

Можливий такий відповідь: коливання були або менше, ніж 16 Гц, або більше, ніж 20000 Гц). Не змінюючи установку, запускаємо повітря.

-Є звук?

-Що змінилося після того, як запустили повітря?

Ще в 1660 році Роберт Бойль довів, що звук у вакуумі неможливий,  тому що відсутнє середовище, частинки якого можуть коливатися. 

-Повітря є пружним середовищем? Так

-Які ще пружні середовища ви знаєте? ( тверде тіло, рідина, газ)

Скільки і які умови необхідно виконати для появи звуку? (Презентація "Звук": слайд 7 ).

-Джерело коливань з частотою 20-20000 Гц.

-Пружне середовище.

Наведіть приклади природних і штучних джерел звуку. Після висловлювань учнів: (Презентація "Звук": слайд 8 )

Природні: грім, спів птахів, шипіння змій, шелест листя, тощо.

Штучні: дзвін дзвонів, звук машини ..

Бувають випадки, коли неможливо побачити коливання тіла. Але можна знайти спосіб зробити коливання видимими. Наприклад, дослід з камертоном.

Дослід: камертон, молоточок, намистинка.

Камертон винайшли на початку VIII століття для настройки музичних інструментів. Він складається з V-подібної трубки і резонаторного шухлядки. Наш камертон видає хвилю з частотою 440Гц, в музиці це відповідає ноті "ля". Якщо вдарити  камертону, то він почне звучати, але коливань гілок камертона ми не помічаємо. Піднесемо до гілки намистинку на нитці. Бусинка буде відскакувати. Це свідчить про те, що гілки камертона коливаються.

Робота з роздатковим матеріалом по групам:

Добре проводять звуки пружні речовини, наприклад, метали, деревина, рідини, гази.
Покладемо на один кінець дерев'яної дошки кишенькові годинники, а самі відійдемо до іншого кінця. Приклавши вухо до дошки, почуємо хід годинника.
М'які і пористі тіла - погані провідники звуку. Щоб захистити яке-небудь приміщення від проникнення сторонніх звуків, стіни, підлога і стеля прокладають прошарками з звукопоглинальних матеріалів ( войлок, пресований пробку, пористі камені,  пінопласт). Звук в таких прошарках швидко загасає.
Рідини добре проводять звук. Риби, наприклад, добре чують кроки і голоси на березі, це відомо досвідченим рибалкам.

( у рідинах звук поширюється краще ніж у газах, у твердих тілах ще швидше)

-Про що йдеться в матеріалі, прочитаного вами? (Про поганих і хороших провідниках звуку).

-Де в життя необхідно враховувати це? (Різні варіанти відповідей учнів ( будівництво, рибалка)).

-Ми з вами говорили про те, що існує два види хвиль: поперечні та поздовжні, а звук - це хвиля поздовжня або поперечна?  Різні варіанти відповідей учнів.

Звук від мене до вас йде в якому середовищі? В повітрі, тобто в газі.

Яка хвиля може поширюватися в газах? Поздовжня.

Значить звук - це хвиля ..... Поздовжня.

Люди вже давно почали замислюватися про те, що являє собою звук. Давньогрецький філософ Аристотель вірно пояснив природу звуку (Презентація "Звук": слайд 9.):  тіло, що звучить, створює поперемінне стиснення і розрідження повітря. Так як повітря пружне, то даний процес поширюється в простір. Так виникає звукова хвиля.

-Будь-яка хвиля поширюється в просторі з певною швидкістю. Наведіть приклад, який доводить, що звук поширюється на деяку відстань.( Людина каже - його чують на деякій відстані)

-Тоді яку характеристику має звук? (Швидкість).

Групова робота: Вас чекає робота в групах. Кожній групі дається листок, на якому зображені таблиці (Додаток №2) .. Ваше завдання: спираючись на таблиці, сформулювати закономірності швидкості звуку.

Після висловлювань учнів: (Презентація "Звук": слайд 11 ).

Швидкість звуку залежить від:

• агрегатного стану речовини

• Температури середовища

• Виду речовини.

Повернемося до наших таблиць.

-Яка швидкість звуку в повітрі в середньому?( 340 м / с)

-З якого матеріалу будують будинки? (Дерево, цегла, бетонні блоки)

-З точки зору акустики, з якого будівельного матеріалу найбільш сприятливо побудувати будинок? Чому? (Дерево, так як в ньому швидкість звуку менше)

 Характеристики звуку (Презентація "Звук": слайд 12-16 ).

1. Тон (Презентація "Звук": слайд 11 ).

2. Гучність (Презентація "Звук": слайд 12 ).

3. Тембр (Презентація "Звук": слайд 13-14).

 Презентація "Звук": слайд 15

 один з найвидатніших баритонів світу Василь Сліпак, майже все життя прожив у Франції, був відомим оперним співаком, з початком війни в Україні повернувся на батьківщину, був волонтером  та учасником АТО, в 2016 р убитий снайпером

(Презентація "Звук": слайд 16-17 ).

Відлуння- це звук, відбитий від віддаленої перешкоди.

-Де ви чули відлуння? (Гори, пусте велике приміщення)

 Хвилі добре відбиваються від твердих поверхонь( стіни, підлога), і значно гірше від м’яких ( килими, хутро)

-Чому в нашій кімнаті не спостерігається це явище? ( перешкоджають меблі, штори, які частково поглинають відбиті звуки)

- Чому в горах можна почути кількаразове відлуння?( відбивається від кількох поверхонь..але потрібно знаходитися не під підніжжям гори, а на висоті)

В одному палаці в Мілані, якщо зробити постріл з вікна, спостерігалося відлуння з 40-кратним повторенням!!!

IV. Первинне закріплення знань (8 хв)

Групова робота: Нас знову чекає робота в групі. Кожна група вибирає питання, на яке через 1 хвилину дає відповідь. Решта оцінюють відповідь групи. Варіанти питань:

Отже, як не дивно, завдання з фізики можна знайти в казках, міфах, легендах.

 1  - У народній казці "Баба-Яга" є такий епізод: ".... покричала баба-яга, пошуміла, потім сіла в ступу і помчала навздогін. Товкачем поганяє, помелом слід замітає ... А дівчинка бігла-бігла, зупинилася, прислухалася - тиша. Доклала вухо до землі і чує: земля гуде - баба-яга женеться, і вже зовсім близько ... ". Який фізичний факт доводить казка?

(Звук в твердих тілах поширюється з більшою швидкістю, ніж в газах)

2   -Чому комара, що летить чуємо завжди, а пташку, найчастіше, ні ? ( Птах рідше махає крилами)

3   -20 липня 1969 американський апарат "Аполлон-11" здійснив політ на Місяць, на поверхню якої висадилися Ніл Армстронг і Базз Олдрін. На згадку про цю подію вони встановили американський прапор. Чи чули вони звуки ударів при вбивання древка прапора в місячний грунт? ( Ні, тому що звук у вакуумі не виникає.).. (Презентація "Звук": слайд 18 ).

4    -Як визначити відстань до епіцентру грози? (Після спалаху блискавки засікти час в секундах до моменту звучання грому Час помножити на 340 м / с (або 300) – це і є потрібна відстань.)

А тепер  цікавинки :

- Якщо взяти в зуби, наручний годинник, що цокає і закрити собі вуха, то цокання перетвориться в сильні, важкі удари - настільки воно посилиться.

 - майже глухі люди розмовляють по телефону, притискаючи трубку до скроневої кістки.

- глухі часто танцюють під музику, адже звук проникає в їхнє внутрішнє вухо через підлогу і кістки скелета.

Ось якими дивовижними шляхами доходять звуки до слухового нерва людини, але «музичний слух» при цьому залишається.

-(Презентація "Звук": слайд 19 ) Великий німецький композитор Бетховен, коли став втрачати слух, знайшов оригінальний спосіб слухати музику.  Він приставляв до роялю кінець своєї палиці, а інший її кінець притискав до зубів. І звук доходив до його внутрішнього вуха, яке було здоровим.

-Нечутні звуки (Презентація "Звук": слайд 20 )

VI. Захист презентацій (6 хв)

Доповідь у вигляді  захисту   домашніх презентацій представників кожної з груп (  по 3 хв на кожну)

•             Ехолокація у тваринному світі
•             Ультразвук та інфразвук

Додатково* ( якщо є час)

Задача  Якою буде реакція вашого організму на інтенсивну звукову хвилю довжиною 50 см, 300 м, 0,5 см, якщо швидкість поширення звуку 340 м / с?

Відповідь:

 680 Гц - коливання є звуковими і ніякого впливу на організм не буде надавати 1,13 Гц -  другі коливання відносяться до інфразвукових і можуть викликати зниження артеріального тиску і слабкість ,

 68 кГц - в третьому випадку спостерігається ультразвук  блокада дрібних капілярів згустками еритроцитів, зміна проникності біологічних мембран, виведення

V. Рефлексія (Презентація "Звук": слайд 21 ) ( 2хв)

• Про що ми говорили сьогодні на уроці?
• Які умови необхідні для отримання звуку?
• Які характеристики звуку ви знаєте?
• Якою є швидкість звуку в повітрі?
• Чи завжди звук корисний?
• Що ви дізналися такого, про що не здогадувалися до сьогоднішнього урока? яка інформація вразила найбільше?

VI. Підведення підсумків. Оцінки (2 хв)

Слух –надзвичайно важливий для людини, незважаючи на те, що фізично здорові люди цінують його менше ,ніж зір. На відміну від зору, він працює постійно, навіть під час сну . Його неможливо « відключити».

Про шкідливий вплив шуму на організм людини знали ще в Стародавньому Китаї, і кара за допомогою шуму там вважалася найжорстокішою. (Слайд 16) У минулому столітті Роберт Кох писав: "Колись людство буде змушене боротися з шумом настільки ж рішуче, як воно бореться з холерою або чумою" І цей час настав. Сучасна медицина вважає шум одним з грізних ворогів здоров'я людини. Серед шумових подразників найбільш шкідливими є вуличні шуми. Якщо людина живе в умовах шумового стресу, то він швидко втомлюється, у нього безсоння, втрата апетиту.

Підрахунок балів кожної команди (одним учасником міняються), визначення переможців, виставлення оцінок

VII. Домашнє завдання (Презентація "Звук": слайд 22-23 ) (2 хв)

Фізика, 9 Автори: Бар’яхтар В. Г., Довгий С. О., Божинова Ф.Я.

Харків, видавництво «Ранок», 2017 рік

Параграф 18 , впр 18 (1,2,3)

Творче завдання: змайструвати рацію з кавових банок  (додаток)

VIII  Використана література.

2. Інтернет ресурси
3. Стефанович София, Иванофф Джордж, Тейлор Питер. 101 дело, которое нужно успеть сделать до того, как повзрослеешь (или прежде чем слишком постареешь для таких занятий). – Hinkler Books Pty Ltd, 2009

     shkolyar.in.ua/zvuk

5.     Доповідь про звук (фізика) - Моя освіта
 

moyaosvita.com.ua › Відповіді

6. Тема 8: Звукові хвилі - Фізика в старших класах - Google Sites

https://sites.google.com/site/qwerty345123567/.../urok-30-zvukovi-hvili

https://naurok.com.ua › Бібліотека › Фізика › 9 клас

8. Для складання презентації використані рисунки з сайтів, ссилки  на які в Додатках