Звукові хвилі. Інфразвук і ультразвук
Мета уроку: сформувати знання про звук як
механічну хвилю та про його основні характеристики.
Розвивати
допитливість, спостережливість, відповідальність, креативність, логіку,
пам’ять, продовжити формувати експериментальні навички, вміння розв’язувати
задачі практичного характеру, продовжити формування вміння працювати з різними
джерелами інформації, представляти інформацію перед аудиторією
Продовжити
політехнічне виховання учнів шляхом ознайомлення з різними фізичними,
механічними та фізіологічними процесами, формувати науковий світогляд, шляхом
формувань вміння пояснювати експерименти та формулювати висновки з них.
Очікувані результати: учні повинні давати означення
звуку, називати його джерела та приймачі, розуміти зміст основних характеристик
звуку, давати означення інфра та ультразвук,усвідомити необхідність
дотримуватися звукової гігієни для збереження власного здоров’я, самостійно виготовляти прилади для досліджень.
Актуальність вивчення даної
теми обумовлено широким використанням акустичних явищ, законів акустики у
життєдіяльності організму людини та під час взаємодії людини з оточуючим
середовищем.
Компетентності:
Спілкування державною мовою: грамотно висловлюватися
рідною мовою; доречно та коректно вживати в мовленні математичну термінологію,
чітко, лаконічно та зрозуміло формулювати думку, аргументувати, доводити
правильність тверджень; поповнювати свій словниковий запас ділитися власними
ідеями, думками, коментувати та оцінювати власну діяльність і діяльність інших;
Математична компетентність: усвідомлення значення математичного
інструментарію розвитку технологічного, економічного потенціалу держави, успішного
вивчення інших дисциплін, зокрема фізики.
Інформаційно-цифрова
компетентність: діяти за алгоритмом та складати алгоритми; усвідомлення
важливості ІКТ для ефективного засвоєння фізики,показати, що мобільний телефон
здобувача освіти це не тільки розвага а і міні лабораторія в кишені.
Ініціативність
і підприємливість:генерувати нові ідеї, вирішувати життєві проблеми,
аналізувати, прогнозувати, ухвалювати оптимальні рішення.
Уміння вчитися
впродовж життя:допитливість, прагнення пізнавати нове, експериментувати,
відвага і терплячість.
Соціальна та
громадянська компетентності:висловлювати власну думку, слухати і чути інших,
оцінювати аргументи; працювати самостійно та в команді з іншими на результат,
досягати компромісу.
Міжпредметні
зв'язки: біологія, музика, література,
географія.
Тип уроку: пояснення
нового матеріалу
Устаткування:навчальна презентація, комп’ютер, підручник,
камертони, штатив, підвіс, програмне забезпечення, плакат з біології
«Органи слуху», комплект музичних інструментів/гітара, ксилофон, бубен, набір
дзвоників, лінійки/,ложки обідні на мотузки, музичні композиції, мобільний телефон.
Хід уроку
І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП
II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ
Розгляньте предмети, що
розташовані на столі. Спробуйте
з'ясувати що їх об'єднує та визначити тему
сьогоднішнього уроку.
Очікувана відповідь: звук.
Справді, всі ці предмети можуть видавати звук.
/лунає мінус щедрика/
Світ, що оточує нас, сповнений
звуків. Ми чуємо голоси людей, спів птахів, звуки музичних інструментів, шум
дощу, шелест листя, цокання годинника. Близько 9% інформації про навколишній
світ людина одержує завдяки слуху. Звуки мають величезне значення для всіх
живих істот, що мають органи слуху.
Про те, як народжуються звуки і що вони собою
являють, люди почали здогадуватися дуже давно. Ще давньогрецький вчений
Аристотель, виходячи зі спостережень, пояснив природу звуку. Сьогодні на уроці
ми спробуємо «почути» звук, зрозуміти його природу: як звуки народжуються, як
передаються і зникають.
Давайте спробуємо створити хмару слів, що дає нам
уявлення про звук .
/ цифровий додаток :
mentimetr.com /
IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Джерела та приймачі звуку
Проблемне питання
• Що є причиною звуку?
Виконайте
в парах два досліди та зробіть висновок:
1.
Затисніть пальцями лінійку та
поколивай на нею. Чи чуєте ви звук?
2.
Затисніть лінійку рукою на столі
таким чином, щоб її частина знаходилася без опори та спробуйте іншою рукою
заставити лінійку коливатися. Чи чуєте ви звук?
Чому коли смикнути за вільний кінець притиснутої до
стола лінійки ми почуємо звук?/діти пробують пояснити наслідки експерименту/
Коливання лінійки викликає згущення і розрідження
повітря і як наслідок – періодичні збільшення та зменшення тиску в зоні
коливань. Стиснуте повітря, намагаючись розширитися, тисне на сусідні шари, теж
стискуючи їх. Так від лінійки в усі боки починає поширюватися поздовжня
механічна хвиля, яка врешті-решт досягає вашого вуха. Тиск повітря біля вушної
мембрани періодично змінюється, і мембрана починає коливатися. Кінець лінійки
коливається з частотою понад 20 Гц, саме з такою частотою починає коливатися й
вушна мембрана, а коливання з частотою від 20 до 20 000 Гц людина сприймає як
звук.
Звук – це фізичне явище, що являє собою механічну хвилю частотою від
20 до 20 000 Гц.
Те що звук є причиною коливання ми можемо продемонструвати за допомогою
наступного досліду.
Візьмемо дві палички та розташуємо
між ними тоненьку смужку паперу. Зафіксуємо один кінець зажимом а в другий
спробуємо подути. Рукою можете провести по іншому кінцю від спричиненого вами
потоку повітря і переконатися в тому, що папір коливається при цьому ви чуєте
звук.
Двайте спробуємо провести ще один дослід. Покладіть руку собі на шию та
промовте якійсь із голосних звуків наприклад, «а…» чи слово фізика. Що ви відчуваєте.
/Отже. Звук є наслідком певних коливань./
Розподіліть зображення на дві групи з рівною кількістю зображень. Спробуйте
назвати їх. Поясніть ваш вибір.
В
вухо каметрон мікрофон барабан гідросонар струни
Джерела звуку – це різноманітні тіла, що коливаються із
частотою 20-20000 Гц.(мембрани
навушників і струни музичних інструментів, дифузори гучномовців і крила комах,
частини машин)
Приймачі звуку – це тіла, в яких відбувається
перетворення звукових сигналів на інші сигнали, завдяки чому звук можна
сприймати та аналізувати. (органи слуху
людини та тварин, – в цих органах звукові (механічні) коливання перетворюються
на нервові імпульси. Мікрофон – звукові коливання перетворюються на електричні)
Слух — здатність організму сприймати та розрізняти звукові
коливання за
допомогою слухового аналізатора. Людське вухо здатне сприймати звуки з
частотами від 20 до 20 000 Гц.
Сприймальною частиною звукового аналізатора є вухо
(рис.). Воно поділяється на три відділи: зовнішнє, середнє і внутрішнє.
Вивченню звуку
присвячена спеціальна галузь фізики - акустика.
Звук має певні характеристики: фізичні (амплітуда,
період, частота, довжина хвилі) та фізіологічні.
2. Швидкість поширення звуку
Проблемне питання
• Чому грім чути пізніше за спалах блискавки?
(Звукові хвилі, поширюються з кінцевою швидкістю, яка набагато менша за
швидкість світла. За температури 20°С швидкість звуку в повітрі становить
приблизно 340 м/с.)
Проблемні питання
• Розгляньте таблицю в підручнику
Приблизні значення швидкості поширення звуку в деяких середовищах
|
Середовище |
v, м/с |
|
Залізо, сталь, чавун |
5000 |
|
Скло |
4500 |
|
Вода |
1500 |
|
Водень |
1250 |
|
Повітря |
340 |
Зробіть висновок чому швидкість поширення звуку
водні більша, ніж у повітрі, а в сталі більша, ніж у воді? (Чим густіше пружне
середовище, тим швидкість звуку більша). Чи чути гуркіт ракетних двигунів у
космосі?(ні)
Швидкість поширення звуку
залежить від густини,
А також від інших фізичних характеристик середовища.
Переконаємося
в цьому, провівши невеличке дослідження:
на мотузку прив'яжемо ложку. Тримаючи мотузку у
руках, та легенько вдаримо по ній. Зафіксуйте у пам'яті отриманий звук.
Легенько засуньте мотузку у вухо та ще раз вдарте легенько по ложці. Порівняйте
звуки які ви чули. Де звук передався краще: повітрям чи мотузкою?
Поясніть./у мотузки більша густина, тому по ній
звук передається краще/
Як бачимо тверді тіла добре проводять звукові хвилі, на
цьому принципі засновано навчання людей з вадами слуху грі на музичних інструментах та танців.
Вібрація підлоги, корпусу музичного інструменту
дозволяє глухим людям розпізнавати музичні такти і навіть ноти. Одним із таких
незвичних людей був і відомий музикант Людвіг ван Бетховен./коротеньке повідомлення/
/звучить коротенька музична фраза Бетховена «Місячна соната»/
3. Характеристики звуку
Тон звуку:
Використаємо мобільний додаток Frequence Generator , щоб з'ясувати від чого залежить тон звуку. Збільшуємо частоту звуку на генераторі і
фіксуємо тон звуку.
Проведемо дослід з пробіркою в яку будемо дути, поступово підливаючи в неї
воду та за допомогою мобільного додатку «Звук» будемо фіксувати частоту
звукових хвиль.
Запишемо показники частоти в
робочі зошити.
|
№ досліду |
Швидкість поширення |
Частота |
Довжина хвилі |
Порядок тону |
|
1 |
340м/с |
Гц |
М |
|
|
2 |
340м/с |
Гц |
М |
|
|
3 |
340м/с |
Гц |
М |
|
Обчисліть довжину хвилі, кожного звуку, врахувавши швидкість поширення
звукових хвиль у повітрі 340м/с.
Чим більшою є частота звуку, тим вищий тон звуку, і навпаки.
Чим більшою є довжина хвилі, тим вищий тон звуку, і навпаки.
Гучність звуку/висота звуку/:
Проведемо дослід з камертоном та тенісною кулькою, щоб з'ясувати від чого
залежить гучність звуку.
Вдаримо легенько по камертону і
подивимося на скільки відхилиться тенісна кулька, прив’язана на мотузці.
Повторимо дослід, вдаривши по камертону сильніше та порівняємо відстань
відхилення кульки в обох випадках, зробимо висновок.
Чим більша амплітуда, тим гучніший звук.
Тембр звуку
Від (фр. timbre) — «забарвлення» . За тембром можна розрізняти звуки однакової висоти
і сили, виконані на різних інструментах, різними голосами або видобуті різними
способами.
Використаємо мобільний додаток
шумомір. та з’ясуємо деякі властивості гучності.
·
Звучить музика. Зафіксуйте середні значення показів ваших шумомірів що
розташовані на партах. порівняйте залежність гучності від відстані від джерела
звуку./чим далі від джерела, тим менше звук/
Властивості звукових хвиль
1.Відбивання звуку
Проведемо дослід, який показує здатність звукових хвиль відбиватися на межі двох середовищ.
·
Працюємо в парах. Один з учнів
направляє паперову трубку на фольгова ний екран і тихо говорить в неї, а інший
слухає , приклавши іншу трубку до вуха.
·
Порівняємо показник шумоміра,
якщо джерело звуку розташувати на відкритій місцевості та в паперовій трубці у
вигляді конуса чи труби./Звук посилюється/
!!! Виготовляємо з
паперових тубусів з-під чіпсів рупор. Для цього канцелярським ножем вирізаємо
отвір під розміри мобільного телефону.
·
На властивості
звуку відбиватися від поверхонь заснована дія рупора. Він застосовується на
мітингах, змаганнях, для посилення потужності звуку та поширення на великі
відстані. При використанні рупора звукові хвилі не розсіюються в усі сторони, а
утворюють вузько направлений пучок, внаслідок чого збільшується потужність та
передача на значно більшій відстані. Той самий ефект буде спостерігатися, якщо вам треба гучніше щось сказати
чи крикнути і ви складете руки у вигляді рупора.
Властивість звуку відбиватися широко використовується в повсякденному
житті.
·
Ехолокація – спосіб виявлення й отримання інформації про
об’єкт за допомогою відлуння.
У медицині ехолокація дозволяє «побачити» ще не
народжене немовля, дослідити стан внутрішніх органів, виявити сторонні тіла в
тканинах.
У техніці ехолокацію застосовують для виявлення
дефектів у виробах, вимірювання глибин морів і океанів.
2.Поглинання звуків
Покладемо на дно посудини різні
види матеріалів: папір, тканину чи краще відбивається звук?
/або включимо музику. Просимо учнів зафіксувати її гучність. Потім
покладемо джерело звуку у коробку чи шухляду. Питання: чому змінилася гучність,
адже джерело знаходиться на тому самому місці
Звук здатен поглинатися.
• Для чого в студіях звукозапису стіни вкривають
шаром звукопоглинальних матеріалів? Повідомлення про саме тихе місце на
землі
Відлуння – це звук, відбитий від віддаленої перешкоди Проблемне питання.
Людське вухо здатне розрізняти окремі звуки, якщо інтервал між їх звучання
не менше 0,1с. Обчисліть на якій відстані щонайменше має знаходитися перешкода,
щоб ви могли почути луну.
3.
Звуковий резонанс
Тіла що коливаються з однаковою
частотою здатні перебувати у звуковому резонансі.
Проведемо дослід з двома
камертонами. Розташуємо два однакових
камертони навпроти один одного.За допомогою молоточка збуримо однин з
камертонів. Інший камертон через певний час теж почне звучати.
А чи знаєте ви, що відомий співак Шаляпін, виступаючи в одеському театрі
одного разу взяв ноту такої частоти, що утворила звуковий резонанс з кришталевими люстрами, в наслідок чого
останні зруйнувалися.
5. Інфразвук і ультразвук
Деякі діапазони звуків не чутні для нашого вуха
Інфразвукові хвилі – це звукові хвилі, частота яких менша за 20 Гц.
Повідомлення
учня/учениці.
/нижче подається орієнтовна інформація, т.я. учні
готують повідомлення самостійно, вчитель безпосередньо на уроці оцінює якість
підготовленого матеріалу/
Інфразвукові хвилі виникають під час роботи деяких
механізмів, у разі вибухів, обвалів, потужних поривів вітру, під час шторму,
землетрусу.
Інфразвук є дуже небезпечним для тварин і людини:
він може викликати симптоми морської хвороби, запаморочення, засліплення,
спричинити підвищену агресивність. У разі тривалої дії інтенсивне інфразвукове
випромінювання може призвести до зупинки серця.
Ультразвукові хвилі – це звукові хвилі, частота яких перевищує 20 кГц.
Повідомлення
учня/учениці.
/нижче подається орієнтовна інформація, т.я. учні
готують повідомлення самостійно, вчитель безпосередньо на уроці оцінює якість
підготовленого матеріалу/
Ультразвук наявний у шумі вітру та водоспаду, у
звуках, які видають деякі живі істоти.
Питання до учнів: а як називається хаотичне нагромадження звуків
різної гучності, частоти, потужності, тривалості, які виходять за рамки
звукового комфорту? Шум.
Повідомлення
учня/учениці.
Розрізняють різні види шумів. Вони шкідливо
впливають на здоров’я людини. До шуму практично не можна пристосуватися тому
при виконання деяких видів робіт використовують навушники чи беруші тому
регулювання та обмеження шуму є обов’язковим і важливим заходом щодо збереження
власного здоров’я.
ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ
І ВМІНЬ
Проводимо у ігровій формі. Учні поділяються на 3 команди і кожній по черзі
вчитель задає запитання.
Виконуємо вправи «Капс» . Звісно
для цього ми з учнями на перервах потренувалися
виконувати такий флешмоб із стаканчиками впродовж попереднього тижня.
VIІ. Домашнє завдання
Використані джерела:
1.
Підручник «Фізика 9»В.Г. Бар’яхтар, С.О. Довгий, Ф.Я. Божинова, О.О.
Кірюхіна, Видавництво: Харків, Ранок, 2017 рік
2.
Онлайн-курс
з фізики за програмою 9 класу ВШО.
3.
Збірник задач з фізики для 9 класу .
Автор : І.Ю. Ненашев Видавницьво «Ранок» 2010рік.
Коментарі
Дописати коментар