Урок физики 9 класс по теме Инфразвук и ультразвук

Савина Ирина Николаевна

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Лопатинская основная общеобразовательная школа

Ртищевского района Саратовской области»

Учитель физики и информатики

Физика 9 класс «Инфразвуковые и ультразвуковые волны»

Цели урока:

Обучающие:
- усвоить следующие элементы неполного опыта учащихся в рамках отдельного урока:
- инфразвуковые и ультразвуковые волны, их применение в жизнедеятельности человека.
- закрепить знания о звуковых волнах.
Развивающие:
- формировать научного мировоззрения на основе знаний об ультразвуковых и инфразвуковых волнах,
- комплексно решать проблемы на основе знаний математики, физики и информатики;
- развивать аналитико-синтетическое и образное мышление учащихся, побуждать учащихся к осмыслению и нахождению причинно-следственных связей.
- формировать и развивать ключевые компетенции: информационную, организационную, самоорганизационную, коммуникационную.
- при работе в паре и в группе сформировать такие важные качества и умения школьника, как: желание участвовать в совместной деятельности, уверенность в успехе, ощущение положительных эмоций от совместной деятельности;
- умение презентовать себя и свою работу,
- умение строить деловые отношения в совместной деятельности на уроке (принимать цель совместной деятельности и сопроводительные указания к ней, разделять обязанности, согласовывать способы достижения результата предложенной цели);
- учить анализировать и оценивать полученный опыт взаимодействия.
Воспитательные:
- развитие эстетического восприятия материала, используя в презентации оригинальный дизайн и эффекты анимации;
- воспитание культуры восприятия теоретического материала с помощью компьютера и приборов для показа получения и применения ультразвуковых и инфразвуковых и волн;
- воспитание чувства гордости за свою Родину на основе применения ультразвуковых и инфразвуковых и волн.

План урока:

1. Актуализация знаний
2. Изучение нового материала
     а) Ультразвуковые волны: источники и приемники, свойства и применение.
     б) Инфразвуковые волны: источники и приемники, свойства и применение.
3. Закрепление.
4. Встраивание новых знаний в один из законов диалектики – закона перехода количественных изменений в качественные на примере свойств инфразвуковых, звуковых и ультразвуковых волн.
5. Сверка таблиц с электронным экраном.
6. Задание на дом.

ХОД УРОКА

I. Актуализация знаний

Учитель: Добрый день, ребята! Рада вас видеть!

Для того, чтобы настроиться на наше занятие, давайте подарим друг другу улыбки, пожелаем попутного ветра, волну удачи.

А также плыть на гребне стремлений и съесть пуд соли под килем.

А теперь тихо присядем.

Мы изучаем тему «Звуковые волны», цели нашего урока на слайде,

но сначала мы повторим знания, полученные на прошлом уроке. У нас будет работа в паре. Вы получаетевопросы и обсудит их, а затем ответите на них.

Вопросы для работы в парах:

Может ли звук распространяться в газах, жидкостях, в твёрдых телах, в вакууме? Приведите примеры.
Может ли звук сильного взрыва на Луне быть слышен на Земле? Ответ обоснуйте.
Какую волну – продольную или поперечную – представляет собой звук, распространяющийся в воздухе? В воде?
Приведите пример, показывающий, что звуковая волна распространяется не мгновенно, а с определённой скоростью?
В и как была измерена скорость звука в воздухе?
Чему равна скорость распространения звука в воздухе при 20^оС?
В результате чего образуется эхо?
Почему эхо не возникает в маленькой, заполненной мебелью комнате, но возникает в большом полупустом зале?
Приведите примеры проявления звукового резонанса?
Для чего камертоны устанавливают на резонаторных ящиках?
Каково назначение резонаторов, применяемых в музыкальных инструментах?
От чего зависит громкость звука?
От чего зависит высота звука?
Что является источником голоса человека?
После обсуждения вопросов в парах учащиеся отвечают на поставленные вопросы.

Ответы на вопросы:

1. Звук распространяется во всех упругих телах – твёрдых, жидких и газообразных, но не может распространяться в безвоздушном пространстве. Звук распространяется в воде. Примеры: рыбы слышат шаги и голоса людей на берегу, это хорошо известно рыболовам.

2. Топот копыт передаётся по Земле и по воздуху.
Опыт: под колокол воздушного насоса помещают будильник и заводят его. Затем начинают откачивать воздух насосом. По мере разрежения воздуха звук становится всё слабее и слабее, а потом совсем исчезает.

3. Звук сильного взрыва на Луне не будет слышен на Земле, так как на Луне нет атмосферы.

4. Звук, распространяющийся в воздухе и в воде, представляет собой продольную волну.

5. Во время грозы мы сперва видим молнию и только через некоторое время слышим гром, так как скорость света 30 000км/с, а скорость звука в воздухе 343 м/с

6. Скорость звука в воздухе впервые довольно точно была определена в 1822г. французскими учёными.
Скорость звука в воде измерили также Ж. Колладон и Я. Штурм в 1826 году. Измерения они проводили на Женевском озере в Швейцарии. К одной лодке был привязан опущенный в воду колокольчик, а к другой – опущенный в воду рупор. Лодки находились на расстоянии 14 км. На первой лодке били в колокольчик и одновременно поджигали порох, на второй регистрировали время задержки между вспышкой и приходом звука. Скорость распространения звука в воде 1440 м/с при температуре воды в озере 8^оС.

7. Скорость звука в воздухе при 20^оС равна 340 м/с.

8. Эхо образуется в результате отражения звука от различных преград – стен большого пустого помещения, леса, сводов высокой арки в здании.

9. Образованию эхо в комнате препятствует находящаяся в ней мебель, шторы и другие предметы, частично поглощающие отражённый звук. Поэтому в таком помещении речь людей и другие звуки не искажаются эхом и звучат чётко и разборчиво.

10. Примером проявления звукового резонанса могут служить два камертона с одинаковыми собственными частотами, укреплёнными на резонаторных ящиках и установленными на некотором расстоянии друг от друга.

11. Для усиления звука камертоны часто устанавливают на так называемых резонаторных ящиках определённых размерах. При звучании камертона в колебание приходит столб воздуха в ящике. Этот столб колеблется в резонанс с колебаниями камертона.

12. В музыкальных инструментах роль резонаторов выполняют части их корпусов. Например, в гитаре, скрипке и других подобных им струнных инструментах резонаторами служат деки.

13. Высота звука зависит от частоты колебаний: чем> ?, тем выше звук.

14. Тембр звука позволяет различать два звука одинаковой высоты и громкости, издаваемых различными инструментами.

15. Источником голоса человека и многих животных являются голосовые связки – своеобразные струны. Под действием воздушной струи, идущей из лёгких, голосовые связки колеблются и издают слабый звук.

Решение задач (практикум)

1) расчетная

[pic]

2) графическая

Выполните задание 2 (в группах): определите амплитуду и период по графику на кодограмме 4.

Кодограмма 4

[pic]

Тест по теме "Механические и звуковые волны".

Установите соответствие.

Вопросы:

1. Механические волны в упругой среде, вызывающие у человека слуховые ощущения...

2. На величину расстояния между гребнями волн влияет...

3. Название точек, имеющих максимальную амплитуду колебаний в стоячей волне...

4. Возмущение, распространяющееся в упругой среде...

5. Явление передачи энергии без переноса вещества...

6. Волна, в которой движение частиц среды происходит в направлении распространения волн...

7. Название не перемещающихся точек стоячей волны, амплитуда колебаний которых равна нулю...

8. Минимальная интенсивность звука, которая может фиксироваться человеческим ухом...

9. Расстояние, на которое распространяется волна за период колебаний ее источника...

10. Отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности...

11. Волна, в которой частицы среды перемещаются перпендикулярно направлению распространения волны...

12. Волна, образующая в результате наложения двух гармонических волн, распространяющихся навстречу друг другу и имеющих одинаковый период, амплитуду и поляризацию...

13. Изменение амплитуды колебаний волны влияет на...

Ответы:
1. ...пучности.
2. ...громкость звука.
3. ...волновой процесс.
4. ...порог слышимости.
5. ...звук.
6. ...узлы.
7. ...поперечная волна.
8. ...продольная волна.
9. ...интенсивность звука.
10. ...стоячая волна.
11. ...частота колебаний.
12. ...механическая волна.
13. ...длина волны.

ФИЗМИНУТКА (Вы наверное устали)

II. Изучение нового материала

Учитель: Мы на уроке должны решить проблему: «Благо или зло волны для человека?»

Где вам пригодятся знания данной темы? (проблема урока на доску)

Мы изучили волны в диапазоне 20 Гц – 20 кГц. На сегодняшнем уроке мы изучим колебания, лежащие за пределами этого диапазона, то есть меньше 20 Гц и больше 20 кГц. Это ультразвуковые и инфразвуковые волны.

Две группы, которые получили опережающие исследовательские задания, изучали: 1. Инженеры-теоретики – источники и приемники, свойства волн; 2.инженеры-практики – применение волн;

Даша – звуки, ультразвук и инфразвук (презентация)

Андрей - УЗИ + видеоролики (В зону действия волны помещают частички вещества, на экране показана схема действия ультразвука на частички вещества и образование стоячих волн)

Итак, данные виды волн могут оказывать как положительное, так и отрицательное значение и мы убедимся в этом на следующих примерах.

Видео – Гибель «Титаника»

Почему произошло крушение? (айсберг)

Можно ли было его избежать? (наверное, если бы айсберг был бы меньших размеров, либо корабль был дальше от айсберга)

Эхолокация

Ультразвуковую волну можно получить в заданном направлении, т.к. узкий параллельный пучок ультразвуковых волн в процессе распространения очень мало расширяется.
Направленные узкие пучки ультразвука применяются, в частности, для измерения глубины моря. Для этой цели на дне судна помещают излучатель и приемник ультразвука.
Излучатель дает короткие сигналы, которые посылаются по направлению ко дну. При этом время отправления каждого сигнала регистрируется прибором. Отражаясь от дна моря, ультразвуковой сигнал через некоторое время достигает приемника.
Момент приема сигнала тоже регистрируется. Таким образом, за время t, которое проходит с момента отправления сигнала до момента его приема, сигнала, распространяющийся со скоростью v, проходит путь, равный удвоенной глубине моря, т.е. 2h: Отсюда легко вычислить глубину моря: 2h = vt, h = vt/2 Описанный метод определения расстояния до объекта называется эхолокацией.

Расчетная задача(определить глубину моря)

№ 1 Какова глубина моря, если промежуток времени между излучением и приемом сигнала эхолота 4 с, скорость звука в воде 1500 м/с?

Решение:

2h=vt

H=vt/2

H=1500*4/2= 3000 м

Ответ: 3000 м

Еще один пример:

SOS.

Голландское судно «Ураган Медан», проходя Малаккский пролив, внезапно подало сигнал бедствия: три точки, три тире, три точки…Отчаянный призыв «SOS» раздавался в течение минуты.

Спасателям понадобилось немного времени, чтобы разыскать «Ураган Медан». Никаких следов повреждения на судне не обнаружено. Но вся команда была мертва.

Что же произошло? (действие звука)

Инфразвук оказывает на человеческий организм вредное воздействие. Есть предположение, что это порождаемый морскими штормами инфразвук со зловещей частотой 7,5 Гц. Он вызвает галлюцинации и объясняет гибель экипажей ряда кораблей при загадочных обстоятельствах.

• Ультразвук оказывает сильное биологическое действие. Микробы в поле ультразвуковой волны погибают. С помощью ультразвука можно стерилизовать молоко и другие продукты без нагревания. Летучие мыши, рыбы, многие насекомые, собаки, грызуны, дельфины, киты воспринимают ультразвук.

• Вредное воздействие шумов на человека было замечено очень давно. Ещё 2000 лет назад в Китае в качестве наказания заключённые подвергались непрерывному воздействию звуков флейт, барабанов, крикунов, пока не падали замертво.

Инфразвуковое оружие.

Специфическое воздействие инфразвука на человека натолкнуло на мысль создать инфразвуковое оружие. Один из вариантов – возможность сооружения мобильных инфразвуковых «прожекторов», которые будут создавать в атмосфере акустические волны способные повреждать зрение, вызывать тошноту, страх, смятение

ВЫВЕСИТЬ таблицу

Собственные (резонансные) частоты некоторых частей тела человека

20-30 Гц (резонанс головы)
4-6 Гц (резонанс сердца)
2-5 Гц (резонанс рук)
40-100 Гц (резонанс глаз)
0.5-13 Гц (резонанс вестибулярного
аппарата)
2-3 Гц (резонанс желудка)
2-4 Гц (резонанс кишечника)
6-8 Гц (резонанс почек)

Вопрос: глядя на схему скажите как инфразвук может навредить человеку?

(достаточно, чтобы частота собственных колебаний органов человека совпала с частотой звуковой волны и тогда произойдет резонанс, в результате которого органы человека разорваться)

Применение инфразвука имеет большое значение в военном деле. Улавливая его приборами, весьма точно определяют место, откуда действует дальнобойная артиллерия.

Вывод: Инфразвук – это страшное оружие в руках человека.

В настоящее время в стране не спокойно. Идет война в Украине, нашей соседке. Различные виды оружия могут привести к непоправимому…

Природа едина. Человек как высшее её творение может быть объектом изучения как с точки зрения механики и электродинамики, так и с точки зрения физиологии, психологии и социальных наук. И очень хотелось бы, чтобы человек в лице каждого представителя человечества был прекрасным во всех отношениях!

Мы, люди, должны помнить и понимать, что жизнь складывалась на Земле много тысячелетий, а разрушена она может быть за секунды.

Все люди на большой планете

Должны всегда дружить

Должны всегда смеяться дети и в мирном мире жить!

Давайте жить дружно и чтобы все звуки служили только на пользу

и радовали нас

Как музыка из кинофильма

МУЗЫКА (без слов)

[pic]

Механические колебания, происходящие с частотой более 20 000 Гц, называются ультразвуковыми, а с частотой менее 20 Гц – инфразвуковыми.

Собаки, воспринимают ультразвуки с частотой до 40 кГц. Этим пользуются дрессировщики, чтобы подавать собаке команды, не слышимые людьми.

[pic]

Крохотные веслоногие рачки создают ультразвуковые волны, потирая лапку о лапку. Установленные в море приёмники ультразвука обнаруживают его при появлении «плавающих островов» планктона.

[pic]

Летучие мыши способны издавать и воспринимать ультразвуковые волны. Излучённые самой мышью ультразвуковые волны отражаются от препятствий и от различных насекомых и улавливаются мышью (у летучих мышей большие уши). По тому, оттуда пришла отражённая волна, мышь автоматически оценивает, в каком направлении от неё находится препятствие. Это позволяет ей отлично ориентироваться и находить добычу.

[pic]

Подобным образом пользуются ультразвуком дельфины, глубоководные рыбы и некоторые другие живые существа.

[pic]

Инфразвуковая волна распространяется в воде в 5 раз быстрее, чем в воздухе. Поэтому медузы, ракообразные, морские блохи и другие, способные воспринимать «голос моря», задолго до наступления шторма чувствуют его приближение.

[pic]

Цели урока:

- Систематизировать знания по теме «Звуковые волны»
- Выяснить где и как применяются инфразвуковые и ультразвуковые волны в жизнедеятельности человека.
- закрепить знания о звуковых волнах

Вопросы для работы в парах:

Может ли звук распространяться в газах, жидкостях, в твёрдых телах, в вакууме? Приведите примеры.
Может ли звук сильного взрыва на Луне быть слышен на Земле? Ответ обоснуйте.
Какую волну – продольную или поперечную – представляет собой звук, распространяющийся в воздухе? В воде?
Приведите пример, показывающий, что звуковая волна распространяется не мгновенно, а с определённой скоростью?
В каком веке и как была измерена скорость звука в воздухе?
Чему равна скорость распространения звука в воздухе при 20^оС?
В результате чего образуется эхо?
Почему эхо не возникает в маленькой, заполненной мебелью комнате, но возникает в большом полупустом зале?
Приведите примеры проявления звукового резонанса?
Для чего камертоны устанавливают на резонаторных ящиках?
Каково назначение резонаторов, применяемых в музыкальных инструментах?
От чего зависит громкость звука?
От чего зависит высота звука?
Что является источником голоса человека?
После обсуждения вопросов в парах учащиеся отвечают на поставленные вопросы.

[pic]

2) графическая

Выполните задание 2 (в группах): определите амплитуду и период по графику на кодограмме 4.

Кодограмма 4

[pic]

Тест по теме "Механические и звуковые волны".

Установите соответствие.

Вопросы:

Тест по теме "Механические и звуковые волны".

Установите соответствие.

Вопросы:

Собственные (резонансные) частоты некоторых частей тела человека

[pic] Проблема урока:

«Благо или зло волны для человека?»

Вывод:

Где вам пригодятся знания данной темы?