Тема: “Звукові явища”

Інтегрований урок (фізика – біологія, 9 клас)

Мета: вивчення звукових явищ, звукових хвиль і їхніх основних характеристик – швидкості, гучності; ознайомлення з будовою органу слуху, виявлення особливості взаємозв’язку будови і функції вуха; обгрунтування гігієни слуху; з’ясування значення слуху в житті людини і тварин.

Обладнання: програвач, гітара, камертон, таблиця “Механічні хвилі”, будильник, модель вуха, таблиця “Слуховий аналізатор”, пластинки із записом голосів птахів і тварин, концерту симфонічної музики, труба.

План уроку

І. Повідомлення теми і мети уроку.

ІІ. Робота над вивченням нового матеріалу

1. Значення звуку в житті людини і тварин.
2. Загальна характеристика звукових хвиль:

а) механічні коливання (повторення);

б) джерела звуку;

в) звукові хвилі.

3. Приймач звукових хвиль – орган слуху:

а) будова;

б) функції;

в) взаємозв’язок будови і функцій.

4. Характеристики звуку:

а) швидкість звукових хвиль;

б) зв’язок швидкості з густиною середовища;

в) частота звукових хвиль;

г) голосність звуку і висота тону;

д) шум і його вплив на людину.

5. Гігієна слуху.
6. Звукові явища:

а) відбиття звуку;

б) звуколокація (ехолокація);

в) акустичний резонанс.

   ІІІ. Закріплення вивченого матеріалу.

   ІV. Домашнє завдання.

Хід уроку

І. Повідомлення теми і мети уроку.

ІІ. Вивчення нового матеріалу.

1. Значення звуку в житті людини.

Учитель фізики. Усе, що відбувається на Землі, народжує звук. Звук є скрізь і проникає всюди. На відміну від світла, звук може “переборювати” тверді і непрозорі перешкоди, а також легко обминати їх. А яке щастя для нас, людей, робити звук і вміти його сприймати!

 Уміти слухати, спілкуватися, насолоджуватися звуками прибою, шелестом листя, співом птахів. Ми можемо слухати музику, спів, розповіді друзів і вчителів; ми можемо виразити свої думки вголос, можемо переконувати співрозмовника, наспівувати улюблену мелодію.

Перенесемося у  світ прекрасного: заплющіть на мить очі й уявіть, що ви в концертному залі і слухаєте музику знаменитого композитора. (звучить класична музика) Музичні тони, їхні переливи викликають у людей істинну насолоду. Немає на Землі людини, яка би не любила музику.

Або ви відпочиваєте на природі. Прислухайтеся, які тут звуки: шурхіт прибою, свист вітру, шелест листя, виття хуртовини, грім.

Учень (читає вірш)

Учитель біології. Звук важливий не тільки для людини, він відіграє значну роль і в житті тварин: звук може передати інформацію про події в тих місцях, що не доступні для ока, попередити про небезпеку. (Прослуховуються звукозаписи голосів птахів, звуки, вимовлені тваринами. Учні роблять спробу визначити значення кожного звуку, роблять узагальнення про значення звуків у житті птахів, ссавців, земноводних.)

2. Загальна характеристика звукових хвиль.

Учитель фізики. Про те, як народжуються звуки і що вони собою являють, люди почали здогадуватися дуже давно. Помічали, наприклад, що звук створюють тіла, які вібрують  у повітрі. Давньогрецький вчений Арістотель, виходячи зі спостережень, правильно пояснював природу звуку, думаючи, що тіло, яке звучить, створює почергове стискування і розрідження повітря.

Так з’явився на світ розділ фізики, що вивчає звукові явища, - акустика.

Що таке звук? Як він виникає? Чим одні звуки відрізняються від інших?

Це ми й спробуємо з’ясувати на уроці.

У словнику В. Даля написано: “Звук – усе, що чує вухо, що доходить до вуха”.

Чи не так це? Спробуємо з’ясувати.

Почувши звук, ми звичайно можемо установити, що він дійшов до нас від якогось джерела. (Звучить гітара, труба) Розглядаючи це джерело, ми знаходимо в ньому предмет, що коливається: у гітарі – струну;

 у репродуктора – мембрану (легкий диск, закріплений по окружності); у труби  - коливний стовп повітря.

Найпростішим джерелом звуку може служити камертон (демонстрація роботи камертона), вібрація ніжок якого викликає коливання повітря,  що поширюються в усі сторони. Навколишнє середовище не може не реагувати на ці коливання. Предмет, що коливається, стискує повітря, зміщуючи молекули з тих положень, у яких вони знаходилися раніше. Стискується найближчий шар, за ним – наступний, і так шар за шаром, частинка за частинкою приводиться в рух весь навколишній простір. У цьому випадку говорять, що в повітрі поширюються звукові коливання.

Як це довести? Чи обов’язковою є наявність повітря при поширенні звукових коливань?

Проведемо дослід з будильником, поміщеним під дзвін, з-під якого насосом викачують повітря. Який висновок можна зробити з цього досліду?

(Учні роблять висновок: наявність пружного середовища – обов’язкова умова для поширення звуку.)

А як звук доходить до нас?

Звукові коливання поширюються в пружному середовищі – виходить, звук поширюється у вигляді хвиль. Яка це хвиля? Звичайно, поздовжня, тому що саме в газі такі хвилі і можливі.

3. Приймач звукових хвиль – орган слуху

 

Учитель біології. Що є приймачем звукових хвиль?

Ну, звичайно ж, вухо – це винятково чутливий орган. Чутливість його така, що ми сприймаємо звук уже при тиску повітря 1мкПа. Наш слух має виняткову вибірковість. Серед шуму в класі ми здатні виділити неголосну мову однієї людини.

Людське вухо здатне сприймати звуки частотою від 20 до 20 000 Гц (коливань в 1 с). Вухо собаки – 150 000 Гц. Слуховий аналізатор найбільш чутливий до звуків 2 000 – 4 000 Гц.

З погляду фізики звук характеризується частотою і силою тиску повітря, фізіологічно цьому відповідає висота звуку і гучність.

4.     Характеристики звуку

Учитель фізики. Повернемося до поширення звуку.

         Чому ми спочатку бачимо блискавку, а через кілька секунд чуємо гуркіт грому? (Учні роблять спроби пояснити явище)

Висновок:

Звук поширюється набагато повільніше від світла: швидкість поширення світла в повітрі – 300 000 000 м/с, а звуку – 340 м/с. Тому не треба боятися грому, коли блиснула блискавка. Знаючи швидкість звуку в повітрі, можна визначити, як далеко проходить гроза. Давайте порахуємо (усно): ви почули гуркіт грому через 12 секунд після спалаху, розрахуйте відстань до грозового фронту.. (учні роблять обчислення:

340м/с · 12с = 4080 м.)

Оскільки швидкість поширення радіохвиль збігається зі швидкістю поширення світлових хвиль, то звук поширюється в мільйон разів повільніше від радіосигналу.

Давайте з’ясуємо, хто раніше почує перші акорди піаніста:

відвідувач концертного залу, що сидить на відстані 13 метрів від виконання, або радіослухач, що приймає радіосигнал на відстані 100 км? (учні роблять розрахунки і доходять висновку, що радіослухач почує акорд раніше, тому що передача звуку по радіо потребує майже в 100 разів менше часу, ніж передача  звуку у повітрі.)

Вода для звуку – начебто рідна стихія, він поширюється в ній значно швидше, ніж у повітрі (працюємо з таблицею поширення звукових хвиль у різних середовищах). Причому, якщо промінь прожектора, потрапляючи у воду, швидко втрачає свою силу, то джерело звуку потужністю 1 кВт буде чутно за 40 км. ( Розповідь учня про те, як уперше була визначена швидкість звуку у воді)

 

Добре проводить звук земля. Російський історик Карамзин повідомляє, що Дмитро Донський перед Куликовською битвою, приклавши вухо до землі, почув тупіт копит кінноти супротивника, коли її ще не було видно.

Учитель біології. Як проводить звук наше тіло?

Проведемо дослід із сухариками: спочатку один учень з’їдає сухарик, а сусід прислухається до звуків, які він видає. Потім сусід  з’їдає сухарик, а ви уважно його слухаєте. Порівняйте відчуття і звуки, які ви чули, коли самі гризли сухарик і коли це робив сусід. (Учень розповідає про те, як слухав музику Бетховен, коли зовсім утратив слух)

Хто знає, як чують звуки глухі, що танцюють під музику?

Учитель фізики. Розглянемо основні характеристики звуку.

Тон звуку: про одні звуки говорять, що вони низького тону (звук великого барабана), інші називають високотональними звуками (свист). Вухо їх легко розрізняє. Тон звуку залежить від частоти. Прості виміри показали:

• звукам низьких тонів відповідають коливання малої частоти;
• звукам високого тону – велика частота.

(Проводиться демонстраційний дослід з камертоном).

Помахайте перед собою зошитом: ви почули звук? Ні? Чому?

Частоти коливань звукових хвиль суворо визначені: 20-20 000 Гц. Хвилі, що мають таку частоту, називаються акустичними.

 Акустика – наука про звук.

Приклади: муха робить 352 змахів за секунду,

 комар – 500-600 змахів,

 джміль – 220, бджола – 440.

 Яка з цих комах видає звук найнижчого тону? Високого тону?

Гучність (проводимо дослід із залізною пластиною, затиснутою в тисках і, регулюючи довжину пластини, пропонуємо учням пояснити, від чого залежить голосність звуку).

Гучність звуку пов’язана з енергією коливань у джерелі і залежить від амплітуди коливань. Одиницю гучності називають беллом (Б) (на практиці використовується дольна одиниця – децибел (дБ)). Гучність звуку пов’язана з енергією коливань у джерелі:

         Учитель біології. Найслабший звук, що дійшов до барабанної перетинки, приносить за 1 с енергію 10^-16 Дж. Найгучніший звук (від реактивного двигуна в декількох метрах від нього) – 10^-4 Дж. (Вивчаємо й обговорюємо таблицю).

• Шурхіт листя – 10 дБ;
• Шепіт – 20 дБ;
• Вуличний шум – 70 дБ;
• Викликає відчуття болю і відчувається шкірою – 130 дБ.

Кілька слів про шум: шум відрізняється від музичного тону тим, що йому не відповідає яка-небудь визначена частота і, отже, висота. У шумі сполучаються коливання всіляких частот.

Розповідь учня про вплив шуму на живі організми.

4. Гігієна слуху.

Учитель фізики. Зараз давайте з’ясуємо основні правила гігієни слуху.

(Учні складають і записують правила, працюючи в парах, потім правила зачитуються й обговорюються).

5. Звукові явища.

Учитель фізики. На завершення уроку поговоримо про звукові явища. (Заслуховуються виступи учнів за темами) Обговорюється застосування звукових явищ:

а) відбиття звуку (розглядається вторинна хвиля, луна);

б) звуколокація (історичний приклад із судном “Титаник”, яке затонуло в 1912 році, що наштовхнуло на думку використовувати відбиття звуку від морського дна і перешкод);

в) акустичний резонанс (приклади: музичні інструменти, порожнина рота).

Як додаткову інформацію можна навести такі приклади:

• “галереї шепоту”;
• випробування тишею космонавтів, що готуються до польоту;
• биття дзвонів;
• звукові дзеркала;
• звукові хмари.

ІІІ. Закріплення вивченого матеріалу.

На останньому етапі закріплення матеріалу з фізики йде паралельно з опануванням матеріалу з біології.

          ІV.Домашнє завдання та підсумки уроку.

 

Підготувала:

Дитиняк Г.З.

вчитель фізики

Ковалівського ЗЗСО І-ІІІ ступенів

                                                                                  Монастириської міської ради

                                                                                  Тернопільської області