Урок – устный журнал по теме «Звуковые волны» в 9 классе.

Цель: систематизировать и углубить знания учащихся по теме «Звуковые волны», расширить кругозор учащихся, закрепить умение применять полученные знания для объяснения наблюдаемых явлений;

развивать умение наблюдать физические явления в окружающей среде, устанавливать между явлениями причинно-следственную связь;

воспитывать экологическую культуру.

Наглядные пособия: самодельные таблицы «Уровень шума», «Виды звуков», «Тон звука», «Тембр звука», названия страниц устного журнала на отдельных листах.

Оборудование: звуковой генератор; динамик; камертон с молоточком; 2 расчески с разными промежутками между зубьями; кусок картона; тонкостенный стакан с водой, пустой стакан, 9 столовых ложек на нитках; чайная, десертная и столовая ложки.

ТСО: магнитофон с записью музыкального фрагмента, производственных шумов, ударов звука, фрагмента веселого урока радионяни «Орган слуха», записанный с грампластинки 10 (запись 1984г)

Подготовка к уроку:

Урок проводился как заключительный урок по теме «Механические колебания и волны. Звук».

За 3 недели до урока была выбрана «редакция журнала», в нее вошли: главный редактор (отвечает за подготовку всех  к устному журналу, в классах, где учащихся меньше 10 человек, роль главного редактора играет учитель),

художник (готовит таблицы для урока, оформление страниц устного журнала),

технический редактор (готовит магнитофонные записи к уроку, демонстрации со звуковым генератором).

По желанию выбрали учащихся, играющих роль гостей журнала -

 специалистов в области акустики (знакомились с рекомендованной литературой, готовили сообщения для первых трех страниц, находили ответы на вопросы других учащихся);

учащихся, отвечающих за подбор и подготовку опытов для страницы «Физика привычных вещей».

Учащиеся, не занятые в подготовке устного журнала, подбирали интересные вопросы по теме «Звуковые явления», которые они передавали главному редактору не позднее, чем за 1 неделю до проведения устного журнала, проводили опрос населения «Шумовое загрязнение среды»

Ход урока

1. Объявление учителем темы урока, целей  и формы проведения урока.
2. Учитель: Открываем первую  страницу нашего журнала и знакомимся с сообщением «Звуковые волны».  (Учащийся проносит табличку с названием первой станицы устного журнала).

«Звуковые волны»

Мир, окружающий нас, наполнен различными звуками: человеческой речью, шумом проезжающего транспорта, шелестом листьев, пением птиц. Что же такое звук?

Звук – это механические волны определенной частоты, распространяющиеся в упругих средах и воспринимаемые органом слуха человека.

Звуковая волна является продольной волной, поэтому может распространяться в твердых, жидких и газообразных средах.

Для передачи звука необходимо иметь:

   а) источник звука – колеблющееся тело, частота колебаний которого больше 16 Гц, но меньше 20000Гц. Именно такие колебания воспринимаются ухом человека.

Источниками звука могут быть струны и воздушные столбы музыкальных инструментов, голосовые связки, мембраны телефонов и т.д.;

б) необходимо иметь среду для передачи звука.

При колебаниях источника окружающая его упругая среда то сжимается, то разрежается. Эти разрежения и сжатия перемещаются в среде вследствие колебания молекул;

В) Так же необходимо иметь приемник звука.

Когда сжатия и разрежения достигнут приемника, которым может быть барабанная перепонка уха или мембрана микрофона, то они заставляют их совершать колебания с той же частотой, что и источник.

Звуковые волны – это частный случай механических волн, поэтому они распространяются с конечной скоростью. Скорость звука в различных веществах разная. Во всех веществах скорость звука зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше скорость звука. Так, при 0º С в воздухе скорость звука 332 м/с, а при 30ºС – 349 м/с. В воздухе скорость звука зависит от влажности. Во влажную погоду скорость звука больше, чем в сухую погоду.

Воспринимаемые нами звуки очень многообразны. Среди них различают музыкальные тоны, музыкальные звуки, шумы и удары. ( Пояснение по таблице «Виды звуков»)

Звук, в котором присутствуют колебания только одной частоты, называется музыкальным тоном.

 Демонстрация звучания камертона: звук  « ля».

Музыкальные тоны отличаются друг от друга частотой. ( Пояснение по таблице «Тон звука»). На таблице изображены 2 звуковых колебания. Они одинаковы по частоте и по амплитуде. Но второй звук  отличается от первого, так как в нем присутствуют кроме основного тона колебания других частот и амплитуд. Их называют обертонами. Говорят, что эти звуки отличаются по тембру.

Если в звуке частоты всех обертонов в целое число раз превышают частоту основного тона, то такой звук называется музыкальным.

Слушаем звучание фрагмента концерта № 2 для фортепиано с оркестром Ф. Листа. (Магнитофонная запись).

Шум – это звук, в котором присутствуют колебания всевозможных частот.

Демонстрация шума: магнитофонная запись шума транспорта на улице.

Ударом называют звук, в котором первоначальная амплитуда колебаний велика, а в дальнейшем она резко убывает.

Демонстрация звука удара: магнитофонная запись звука от удара металлического шарика о железную пластинку.

Объективными характеристиками звука являются частота и амплитуда колебаний. Частота определяет высоту тона, а амплитуда – громкость звука. Высота и громкость – это субъективные характеристики звука.

Демонстрация звуков разной частоты и разной амплитуды с помощью звукового генератора.

 Звуки с частотой, меньшей 16 Гц называют инфразвуками. Если же частота звука больше 20000 Гц, то его называют ультразвуком.

3. Учащийся проносит табличку с названием второй страницы устного журнала «Акустическая экология».

Человек всегда жил в мире звуков и шума. Звук – это механические колебания внешней среды, воспринимаемые слуховым аппаратом человека.

Шум – это громкие звуки разных частот, слившиеся в нестройное звучание.

В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и непродолжителен. Человек, как часть природы, больше приспособлен к жизни в такой среде, где нет громких продолжительных звуков.

Тихий шелест листвы, журчание ручья, птичьи голоса, легкий плеск воды и шум прибоя приятны человеку. Они успокаивают, снимают стрессы. Это используют в лечебных кабинетах, в кабинетах психологической разгрузки.

Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку.

Акустические раздражения, накапливаясь в организме, все сильнее угнетают нервную систему. Это приводит к перенапряжению и истощению нервных клеток. Ослабленные клетки нервной системы не могут четко координировать работу различных систем организма. Поэтому перед потерей слуха от воздействия шумов может наблюдаться у человека так называемая «шумовая болезнь», которая выражается в функциональном расстройстве центральной нервной системы, нарушении сердечной деятельности, работы печени.

Уровень шума измеряется в децибелах, он показывает степень звукового давления. Это давление воспринимается не беспредельно.

20 – 30 дБ практически безвредны для человека. Это естественный шумовой фон. Допустимая граница шума составляет около 80 дБ.

130 дБ – вызывают болевые ощущения.

150 дБ – становятся непереносимыми, вызывают шок и могут привести к смерти человека. Недаром в средние века существовала казнь «под колокол». Гул колокольного звона мучил и медленно убивал осужденного.

Шум называют незримым врагом. Воздействие шума на организм проявляется не сразу, а спустя 10 и более лет.

Человек, вынужденный по роду деятельности находится в шумном помещении, например, в шумном цехе завода, постепенно теряет слух.

Для того, чтобы сохранить здоровье людей, установлены предельно допустимые нормы по шуму. Для предприятий норма составляет  80 дБ.

На многих современных предприятиях очень высок уровень промышленного шума. Он может достигать 90 – 110 дБ. Руководители таких предприятий должны позаботиться о том, чтобы уменьшить влияние излученных, переизлученных и отраженных звуков на работающих здесь людей.

а) Чтобы уменьшить влияние прямого и отраженного звуков на людей, на пути распространения звука ставят звукопоглощающие материалы – глушители шума.

Так, в цехе готовой продукции на Вологодском подшипниковом заводе всем рабочим выдаются беруши – индивидуальные глушители шума, так как там создается очень сильный шум падающими с лотков шариками для подшипников.

б) Если позволяют условия, то на пути звука ставят преграду – экран. Этот способ называют звукоизоляцией. Звукоизоляционные экраны можно увидеть вдоль оживленных  автотрасс в тех местах, где населенные пункты располагаются вблизи дороги.

в) Возможно сочетание 1 и 2 способов: на звукоизолирующий экран наносят звукопоглощающий материал.

г) Когда движущиеся детали машин создают звуковые волны, волны могут дойти до находящихся  поблизости предметов, и заставят их вибрировать. При этом образуется дополнительный шум – пере излученный звук.

Чтобы устранить шум от вибраций, применяют вибродемпфирование:  резиновые или поролоновые прокладки подкладывают под звучащие предметы. Это приводит к уменьшению частоты колебания тел. Звук становится неслышимым.

В наших домах появляются новые источники шума – бытовая техника. Телевизоры и магнитофоны, включенные на большую громкость, стиральные машины и холодильники, пылесосы создают дополнительное акустическое воздействие на человека. Покупая бытовую технику, необходимо обращать внимание на то, чтобы она не создавала излишнего шума.

Медики отмечают отрицательное воздействие громкой музыки на слух молодых людей, часто бывающих на дискотеках. Громкость звучания музыки достигает 130 дБ, что сравнимо с ревом моторов реактивного самолета.

Долгое время влияние шума на организм человека не изучался, хотя уже в древности знали о его вреде и, например, в античных городах вводились правила ограничения шума. Такие правила существуют и теперь. Например, в городе Тотьме администрация принимает постановление «О мерах по обеспечению акустического комфорта граждан». Цель всех принимаемых мер – устранить причины, приводящие к звуковому дискомфорту граждан, реализовать права граждан на благоприятную среду жизнедеятельности.

Таким образом, заботясь о состоянии своего здоровья, человек должен избегать длительного воздействия шумов и громких звуков на свой организм, не создавать акустического дискомфорта для других людей.

Пути влияния звука на человека

Отраженный звук

Переизлученный звук

Прямой звук

Вибрирующий предмет

Источник звука

4. Появляется табличка с названием третьей страницы устного журнала

«Использование ультразвука в медицине»

Механические волны с частотой колебаний больше 20000 Гц называют ультразвуковыми. Ультразвуковые волны не воспринимаются человеческим ухом, хотя летучие мыши, дельфины и другие живые существа пользуются ультразвуковой эхолокацией для ориентирования в пространстве. Ученые – физики предложили использовать ультразвук для диагностирования различных заболеваний.

Так, во многих больницах и поликлиниках проводят сейчас ультразвуковые исследования внутренних органов больных (УЗИ). Ультразвук небольшой интенсивности без нанесения вреда организму успешно применяется для диагностирования заболеваний сердца, почек, печени, обнаружения камней, опухолей (даже в головном мозге). Причем этот  метод имеет значительное преимущество перед другими: он выявляет отклонения от нормы на более ранних стадиях. Так, если рентген обнаруживает опухоль, когда плотность ее отличается от плотности здоровой ткани в 1,5 – 2 раза и бывает уже неоперабельной, то ультразвук «чувствует» ее значительно раньше. Благодаря ультразвуковой эхограмме удается не только обнаружить расположение опухоли, но и получить изображение ее внутреннего строения.

Можно выделить две разновидности УЗИ: ультразвуковая локация и ультразвуковое просвечивание. Ультразвуковая локация основана на отражении ультразвука от имеющихся в больном органе уплотнений. Этот метод позволяет обнаружить расположение уплотнения, его форму, размеры и глубину расположения.

Ультразвуковое просвечивание основано на различном поглощении ультразвука разными тканями организма. При исследовании внутреннего органа на него направляют ультразвуковую волну определенной интенсивности и регистрируют интенсивность прошедшего сигнала датчиком, находящимся по другую сторону органа. По степени изменения интенсивности создается картина внутреннего строения исследуемого органа.

Кроме диагностики ультразвук применяют и в лечебных целях. Известны ультразвуковые терапевтические процедуры. Ультразвук дает равномерное и глубинное прогревание тканей. Это используют для массажа.

Успех имеет и ультразвуковая хирургия.

С помощью специальных ультразвуковых инструментов «сваривают» кости, рассекают костные ткани, причем этот метод не дает осколков, ведут операции на плевре легких, бронхах и сосудах.

В последнее время ультразвук «пришел» в глазную хирургию. Ультразвуком стерилизуют хирургические инструменты, лекарственные вещества, так как он вызывает гибель вирусов и бактерий.

Методом ультразвукового исследования можно определить пол ребенка за несколько месяцев до его рождения и наблюдать за всеми стадиями развития ребенка.

5. Четвертая страница устного журнала «Спрашивайте,  отвечаем».

Учитель: на этой станице журнала специалисты в области акустики отвечают на ваши вопросы.

 Некоторые вопросы, заданные учащимися:

1. При полете большинство насекомых издают звуки. Чем вызваны эти звуки?
2. Во время стоянки поезда исправность колес вагонов проверяют по звуку. Как это делают?
3. Почему струны музыкальных инструментов, предназначенные для создания басов, оплетают спиралью из проволоки?
4. Проводятся ли какие-либо исследования по влиянию громкой музыки на ее исполнителей?
5. Какое влияние оказывает на человека полная тишина?
6. Почему в одних случаях ультразвук оказывает лишь бактерицидное действие, а в других случаях его используют в роли скальпеля?

6. Пятая страница журнала «Физика привычных вещей»

Звуки можно извлекать из хорошо знакомых нам предметов.

1) Проведем кусочком картона по зубьям расчески. Слышим звук. Почему он возник?

2) Будут ли отличаться звуки, полученные с помощью этих двух расчесок? Чем они будут отличаться?

3) Нальем в тонкостенный стакан воды. Смочим край стакана водой и будем вкруговую по краю стакана пальцем. Стакан зазвучал. Изменится ли звук, если часть воды из стакана отлить? Почему?

4) Звук можно получить с помощью ложки, привязанной на нитке. Возьмем нитку за концы и ударим ложкой о край стола. Слышится негромкий звук. А теперь завяжем на концах нити петельки, наденем петли на пальцы, вставим пальцы в уши. При ударе ложкой о стол слышим уже не просто негромкий звук, а настоящий колокольный звон, громкий и продолжительный  (Приглашаются  учащиеся, желающие проделать опыт самостоятельно). Чем же объясняется то, что от одного и того же источника звука мы услышали разные звуки?

5) Чем будут отличаться звуки от трех ложек разного размера?

7. Шестая страница журнала «Ушной вальс».

Учащиеся слушают фрагмент веселого урока радионяни «Орган слуха», записанный на магнитофон.

8. Седьмая страница журнала «Кроссворд».

Выдается задание и сетка кроссворда каждому учащемуся  ( Учащийся, отгадавший весь кроссворд правильно первым, получает  оценку «5»)

9. Подведение итогов урока:

Что нового узнали о звуковых явлениях?

Какие выводы сделали для себя?

10. Оценка подготовки учащихся к уроку (оценивают ученики, отмечая положительные моменты и недостатки).

Литература для урока:

1. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9 класс – М.: Дрофа, 2003
2. Роуэлл Г., Герберт С. Физика/ Пер. с англ. Под ред. В.Г. Разумовского. – М.: Просвещение, 1994.
3. Гальперштейн Л. Забавная физика – М.: Дет.  лит., 1993
4. Майоров А.Н. Физика для  любознательных, или О чем не узнаешь на уроке – Ярославль: «Академия развития», 1999
5. Газета «Тотемские вести» № 33, 2000
6. Ж. «Физика в школе» ,№ 3,  2001
7. Ж. «Физика в школе», № 3, 1996

Кроссворд «Звуковые волны»

По горизонтали:

1. Наибольшее смещение колеблющегося тела от положения равновесия.
2. Субъективная характеристика звука, зависящая от амплитуды колебаний звучащего тела.
3. Механические волны с частотой  колебаний меньше 16 Гц.
4. Число колебаний тела в единицу времени.
5. Субъективная характеристика звука, определяемая частотой.
6. Время одного полного колебания тела.
7. Механические волны, воспринимаемые органом слуха человека.
8. Колебания, распространяющиеся в упругой среде.

По вертикали:

В выделенных клетках прочитаете название раздела физики, изучающего звуковые явления

Опрос «Шумовое загрязнение среды (квартиры)»

1. Какие технические средства имеются в вашей квартире: а) радиоприемник,

б) магнитофон, в) телевизор, г) проигрыватель, д) видеоустановка.

2.  В какое время суток они чаще всего включены?

3. Какую степень громкости Вы предпочитаете?  (на полную мощность, среднюю, тихую)

4. Слышите ли Вы соседей ( разговор, плач ребенка, шум водопровода, телевизор, магнитофон)?

5. Какие ощущения у Вас вызывают шумы с улицы или из соседних квартир?

Задание учащемуся:

Обобщите информацию, сформулируйте выводы, обоснуйте предложения.

Опрос «Шумовое загрязнение среды (класса)

1. Каковы основные источники шума а) на уроке, б) на перемене?

2. Как уменьшить шумовую нагрузку в течение дня?

3. Как снизить уличный шум в школе?

Задание учащемуся:

Обобщите информацию, сделайте выводы, обоснуйте ваши предложения.