Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Математика / Другие методич. материалы / Элективный курс "Звуки живой природы"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Математика

Элективный курс "Звуки живой природы"

библиотека
материалов
hello_html_1c7e82f8.gifhello_html_2e6126e5.gif

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение-

Полужская основная

Общеобразовательная школа имени Ф.Е.Стрельца

ИНН / КПП 3208003574 / 320801001 ОГРН 1023201937230

243370, Брянская область, Выгоничский район, пос. Хутор-Бор,

ул. Луговая, дом 1 Тел. 89051015449


Согласовано на заседании МО Утверждаю:

учителей естественно-математического

цикла 201_ года, протокол № Директор школы:____________________

Зам. директора по УВР:

(Л.Н.Козлова) (Л.Я. Никитина)










Элективный курс для 9 класса

«Звуки живой природы»

(метапредметный, интегрированный)













Учитель: Басова Екатерина Викторовна




Пояснительная записка



Природа изучается в нескольких школьных курсах, однако мало у кого формируется ее целостное видение. Знания, как правило, распределяются на «физические», «математические», «биологические», «химические» и др., не вырабатывается понимание глобальных экологических проблем, комплексный подход к их решению. Общий объект изучения – человек + природа – остается расчлененным между, отдельными дисциплинами. Данный курс дает возможность учащимся проявлять свои знания в целостном подходе к окружающему миру.

Программа курса составлена на межпредметной основе и включает 4 основных части:

  1. Теоретические знания и практические умения в области физики;

  2. Теоретические знания и практические умения в области математики;

  3. Теоретические знания и практические умения в области биологии;

  4. Изучение интересов и способностей школьника, склонность человека к профессии.

Программа рассчитана на учащихся 9 класса общеобразовательной школы. Для успешной реализации данного курса необходимо, чтобы учащиеся владели вычислительными навыками, алгоритмами решения типовых физических задач.

Программа элективного курса рассчитана на 8 часов.

Цели:

  • закрепить, систематизировать и углубить знания учащихся о взаимосвязи строение и свойств голосовых аппаратов живых существ, их роли в природе, влияние звуков природы на организм человека. Ознакомить школьников с различными видами звуков, их характеристиками, способами определения этих характеристик.

  • Сформировать понимания необходимых знаний процентных вычислений для решения задач, показав широту применения процентных расчётов в реальной жизни;

  • Способствовать интеллектуальному развитии учащихся, формированию качеств мышления, характерных для математической деятельности и необходимых человеку для жизни в современном обществе, для общей социальной ориентации и решения практических проблем

Задачи:

  • Сформировать умения производить процентные вычисления, необходимые для применения в практической деятельности;

  • Помочь ученику оценить свой потенциал с точки зрения образовательной перспективы;

  • Решать основные задачи на проценты






Тематический план.


п/п

Тема

Всего часов

В том числе

Форма контроля

Лекций

Практика

семинар

1.

Введение. Биоритмы.

1

0,5

0,5



2.

Голосовой и слуховой аппарат человека

2

1

1


Сообщение

3.

Шум. Воздействие шума на человека.

1

0.5

0,5



4.

Эхо в мире живой природы

1

0,5

0,5


Составить задачи на проценты по данной теме

5.

Ультразвук, его роль в биологии и медицине

1

1



Сообщение

6-7.

Решение задач – проценты в физике

2


1


1

8.

Повторительно-обобщающее занятие

1



1




Методические рекомендации по содержанию

и проведению занятий.


1. Введение. Биоритмы. Необыкновенные колебания.

Первое занятие целесообразно провести в форме мини-лекции в сочетании с практической работой.

С одним из видов неравномерного движения – равноускоренным – мы уже знакомы. Рассмотрим ещё один вид неравномерного движения колебательное.

Колебательное движение широко распространено в окружающей нас действительности.

Вспомнить, какие колебания называются механическими.

Систематизировать колебания. Привести примеры.

Основным признаком, по которому можно отличить колебательное движение от других видов движения, является периодичность.

Практическая работа - Расчет Суточных биоритмов человека

Интереснейшим примером колебательных движений являются биоритмы, т.е. ритмическая работа органов, тканей, клеток живого организма. Система ритма многоярусна. На нижнем ярусе – ритмы клеточные и субклеточные. Более сложные – тканевые ритмы служат основой для ритмической деятельности органов, а последние обуславливают ритмичность организма в целом.

Зачем понадобились «часы» живым организмам? Для наилучшего приспособления к периодическим внешним условиям. Важная особенность колебательных систем – способность к взаимной синхронизации. Только благодаря этому живые системы могут настраиваться правильно, и из множества слабо связанных колебательных процессов возникает гармония периодического явления.

Примеры периодических процессов в биологии:

  • цветки закрывают венчики с наступлением темноты,

  • у большинства животных наблюдается периодичность появления потомства,

  • известно периодическое изменение интенсивности фотосинтеза у растений,

  • колебания испытывают размеры ядер в клетках.

Примерный тип задач: -У колибри сердце делает 1260 ударов в минуту, а у человека 60 ударов. Найдите частоту и период колебания сердец. Сколько процентов составляет частота сердца человека от частоты колибри.

- Период колебания крыльев саранчи составляет 27,5% от периода колебания крыльев махаона- 0.2с. Найдите период колебания крыльев саранчи.





2.Голосовой и слуховой аппарат человека.

Что такое – звук, звуковые волны, тон, тембр?

Любой источник звука обязательно колеблется, но не всякое колеблющееся тело является источником звука. Исследования показали, что человеческое ухо способно воспринимать как звук механических колебание колебания тел, происходящие с частотой от 20Гц до 20000Гц. Колебания, частоты которых находятся в этом диапазоне, называются звуковыми. Если частота колебаний превышает 20000Гц, то это ультразвуковые колебания, а если менее 20 Гц – инфразвуковые.

Тон – это звук, в котором присутствуют механические колебания только одной частоты.

Тембр – это звук, в котором присутствуют колебания разных наборов частот и амплитуд.

Голосовой аппарат человека состоит из лёгких, гортани с голосовыми связками, глоточной, ротовой и носовой полости. Голосовые связки являются звуковоспроизводящими частями голосового аппарата. При спокойном дыхании они вялы и между ними образуется широкая щель для свободного прохождения воздуха. При разговоре голосовые связки напрягаются и приближаются друг к другу, так что между ними остаётся лишь узкий промежуток, так называемая голосовая щель. Когда воздух, выдыхаемый лёгкими, проходит через эту щель, голосовые связки приходят в колебания, причём частота колебаний может изменяться в зависимости от степени напряжения связок, впрочем, в довольно узких границах. Звуковые волны, образующиеся в голосовой щели, сложны и представляют собой наложение большого числа всевозможных тонов. Ротовая и носовая полости играют роль резонаторов.

Резонатор – это тело, отзывающееся на звук. Изменяя форму этих полостей путём соответствующего расположения языка, зубов и губ, мы можем усиливать по желанию отдельные тоны звуковой волны, идущей из голосовой щели, и произносить тот или иной звук.

Голосовые звуки с различно установленными резонансными полостями рта и глотки наиболее сильно колеблются при произношении гласных звуков. При образовании согласных звуков мягкое нёбо, кончик языка и губы приходят в самостоятельные колебания на различных участках. Эти колебания или сами по себе, или в соединении со смесью звуков, производимых голосовыми связками, образуют согласные звуки человеческой речи.

Слуховой аппарат человека

Ухо – необычайно чувствительный орган. В области частот, относящихся к речи (около 1500 Гц), ухо может воспринимать даже звуки силой 10-12 Вт/м2. Это так называемый порог слышимости. Благодаря большой чувствительности уха мы в состоянии слышать звук на значительном расстоянии от его источника, даже если этот источник излучает небольшую энергию. Например, симфонический оркестр из 75 человек, играя очень громко (фортиссимо), излучает мощность всего 60 Вт, что соответствует мощности обычной электрической лампы, а любой слушатель, где бы он ни находился в концертном зале, может наслаждаться музыкой. Когда сила звука становится равной 10 Вт/м2, ощущение звука переходит в боль. Такую силу звука называют болевым пределом. Таким образом, человек способен различать звуки, отличающиеся по мощности в 1013раз.

Громкость звука – это величина физиологическая, определяющая степень слухового ощущения. Конечно, чем больше сила звука, тем он кажется громче, но связь между этими величинами чрезвычайно сложная и неодинаковая для звуков различных частот. Громкость убывает намного медленнее, чем сила звука. Только при убывании силы звука на 26% человек замечает, что громкость звука немного уменьшилась. Если сила звука уменьшится в 10 раз, человеку кажется, что громкость звука уменьшилась примерно в 2 раза.

Слуховой аппарат человека состоит из звукопроводящей и звуковоспринимающей частей. Звукопроводящая часть состоит из наружного слухового прохода, барабанной перепонки и связанных с ней трёх сочленённых между собой слуховых косточек: молоточка, наковальни, стремечка, которые расположены в полости, называемой средним ухом. Стремечко плоским основанием прикреплено к перепонке, закрывающей просвет отверстия, которое сообщается с костной полостью – внутренним ухом.

Внутреннее ухо представляет собой звуковоспринимающий аппарат, заключённый в костную капсулу сложной формы. Перепончатый лабиринт состоит из преддверия с полукружными каналами и улитки.

Орган слуха одновременно служит и органом равновесия. Внутренняя полость перепончатого лабиринта заполнена жидкостью – эндолимфой, в которой взвешены кристаллики углекислой извести. Всякое изменение положения тела приводит их в движение, они раздражают чувствительные клетки внутренних стенок лабиринта. Раздражение передаётся окончаниям слухового нерва.

Улитка – спирально завитой канал, отходящий от преддверия. Вдоль всей длины канала улитки расположен собственно звуковоспринимающий аппарат уха – кортиев орган, состоящий из клеток, к которым подходят разветвления волокон слухового нерва. Вдоль всей длины улитки расположены две перепончатые перегородки, называемые основной и рейснеровой мембранами.

Основная мембрана натянута вдоль всей улитки. Звуковые колебания, действующие на барабанную перепонку, через цепь слуховых косточек и перепонку овального окна передаются основной мембране.

Звуковые колебания, достигая основной мембраны и расположенного на ней кортиева органа, приводят их в колебания с соответствующей частотой и амплитудой. Возникающие при этом нервные импульсы передаются в центральную нервную систему.

Способность уха различать звуки по высоте и тембру связана с резонансными явлениями, происходящими в основной мембране. Действуя на основную мембрану, звуковая волна вызывает в ней резонансные колебания определённых волокон, собственная частота которых соответствует частотам гармонического спектра данного колебания. Нервные клетки, связанные с этими волокнами, возбуждают и посылают нервные импульсы в центральный отдел слухового анализатора, где они, суммируясь, вызывают ощущение высоты и тембра звука.

3. Шум. Воздействие шума человека.

Под шумом обычно подразумевается нежелательный звук. Воздействие шума на человека может иметь различные последствия в зависимости от уровня шума. Слабый шум преимущественно мешает понимать речь или вызывает раздражение. По мере усиления шума этот эффект усиливается, и, в дополнение, могут возникать физиологические последствия влияния шума на слух в виде тугоухости и/или звона в ушах.

Считается, что уровень звукового давления ниже 65-70 дБ в октавной полосе частот не вызывает никакого временного сдвига порога слышимости вне зависимости от частоты или продолжительности воздействия шума. Начиная от минимального уровня шума, вызывающего временный сдвиг порога слышимости, и до уровня 120 дБ, временный сдвиг порога слышимости увеличивается почти пропорционально продолжительности воздействия шума и его уровню.

Шум оказывает губительное воздействие на здоровье человека. Шум приводит к снижению внимания и увеличению ошибок при выполнение различных видов работ. Шум замедляет реакцию человека на поступающие от технических устройств сигналы. Шум угнетает центральную нервную систему (ЦНС), вызывает изменения скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонических болезни.

Уровень шума, способный вызвать потерю слуха, зависит от продолжительности воздействия. На основе допущения зависимости доза-эффект, критический уровень дозы для возникновения тугоухости из-за воздействия шума установлен равным 80 дБ(A) при продолжительности воздействия 8 часов в день. Однако индивидуальная чувствительность к воздействию шума различается в очень широких пределах, и для некоторых людей даже такая доза может быть опасной. Согласно принципу равноэнергетического воздействия увеличение уровня на 3 дБ вдвое уменьшает допустимую продолжительность воздействия. Из этого следует, что при уровне шума 110 дБ(A) максимальная экспозиция составляет 28 секунд. В случае коротких импульсных звуков пиковый уровень, независимо от общей энергии, может вызвать безвозвратный сдвиг порога слышимости.

Человек способен воспринимать звуковые сигналы частотой от 20 до 20 000 Гц. Однако большинство людей не могут слышать звуки с частотой, достигающей 20 000 Гц, из-за естественного ухудшения слуха с возрастом или, из-за вследствие шумового воздействия. Наиболее важный частотный диапазон, требуемый для восприятия речи, лежит в границах 125-8000Гц.

Интенсивность звука слухового восприятия человека ограничена диапазоном от 0 дБ до приблизительно 140 дБ. Острота слуха в этом диапазоне зависит от частоты и максимальна для звуков с частотой около 4 000 Гц. Частотный диапазон речи также относится к той полосе частот, где острота слуха человека максимальна. Уровень шума измеряется в децибелах

Решение задач на расчёт на ОЦЕНКУ СОСТОЯНИЯ ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ
процент населения, проживающего в условиях шумового загрязнения

http://images.znaytovar.ru/images/text/52529.files/image015.gif ,                                                                                   

где N д - численность населения, проживающего в условиях шумового дискомфорта;

N общ - численность населения, проживающего на оцениваемой территории.

С помощью показателя Кт определяется процент территории, находящейся в зоне шумового загрязнения

http://images.znaytovar.ru/images/text/52529.files/image017.gif ,                                                                                      

где S д - площадь территории дискомфорта;

S - общая площадь рассматриваемой территории.


Практическая работа

«Исследование по таблице интенсивности звука в различных случаях».

1.Какой из мужских голосов считается самым низким.

2. Какой из женских голосов самый высокий.

Вопрос: Чем отличается шум от музыкального звука?


4. Эхо в мире живой природы

Локационный аппарат летучих мышей представляет значительный интерес для учёных и техников, так как он обладает большей точностью, чем созданные человеком радио- и гидролокаторы. Летучие мыши одного из видов легко обнаруживают проволоку диаметром менее 0,3 мм, несмотря на то, что она даёт слабый отражённый сигнал. Точность обнаружения препятствия очень высока и тогда, когда налицо шумы, интенсивность которых значительно превышает интенсивность принимаемого сигнала.

По мнению специалистов, представление о направлении мышь получает за счёт сравнения сигналов, принимаемых обоими ушами, которые подняты во время полёта, как приёмные антенны. Это подтверждается тем, что если одно ухо летучей мыши заклеить, то она совершенно теряет ориентацию. Ушная раковина летучей мыши устроена примерно так же как и у человека, но диапазон принимаемых частот шире – от 30 до 100 Гц.

У разных видов летучих мышей эхолокационный аппарат устроен по-разному и для ориентации используются различные сигналы. Представители семейства гладконосов (кожаны) издают ультразвуки с частотной модуляцией. Их частоты меняются в пределах от 90 до 40 кГц за время от 10 до 0,5 мс.

Другое семейство летучих мышей – подковоносы используют для ориентации чистые тона частотой порядка 80 кГц в виде импульсов постоянной амплитуды длительностью в среднем около 60 мс.

Внешне поведение в полёте летучих мышей этих двух семейств различно. У гладконосов прямые неподвижные уши, у подковоносов непрерывные движения головой и вибрирование ушами. Выведение из строя одного уха не мешает подковоносам ориентироваться. Но повреждение мускулов, управляющих движением ушей, лишает их способности летать.

Показ учебного фильма «Рукокрылые».

Изучение эхолокационных устройств разных представителей живого мира важно не только для разработки новых принципов радиолокации, но и для обеспечения работы этих устройств в условиях помех.

Для гидролокации оказались очень ценными исследования гидролокационного аппарата дельфинов-афалин.

Голоса дельфинов характеризуются широким диапазоном акустических колебаний – от нескольких сотен Гц до 170 кГц. Всё звучание дельфина разделяют на три класса:

- свисты частотой от 4 до 18-20 кГц;

- эхолокационные (ультразвуковые) щёлканья частотой до 170 кГц;

- комплексные волны высокой амплитуды, слышимые как кряканье, мяуканье, жужжание, мычание, вой, стоны и т.д.

Наблюдения показали, что гидролокационный аппарат дельфинов превосходит существующие гидролокаторы не только по точности, но и по дальности действия. Дельфин может обнаруживать рыб, служащих ему пищей, а также различать их вид на расстоянии до 3 км.

Как уже давно заметили рыбаки и жители морских побережий, многие морские птицы и животные заблаговременно узнают о приближении шторма. Дельфины заплывают за скалы, киты уходят в открытое море, пингвины ложатся на снег и вытягивают свои клювы в направлении, в котором должна прийти буря или метель.

Многолетние наблюдения показали, что медуза задолго до приближения шторма спешит укрыться в безопасном месте на большой глубине. Оказывается, медуза способна улавливать недоступные уху человека инфразвуковые колебания (частотой 8-13 Гц), хорошо распространяющиеся в воде и появляющиеся за 10 -15 ч. до шторма. У медузы имеются органы равновесия – статоцисты. Статоцист представляет собой пузырёк, в котором находятся сферические известковые статолиты (камешки). Изменение положения тела медузы в толще воды сопровождается перемещениями статолитов, которые ощущаются чувствительными клетками, расположенными в стенке пузырька. В приборе, имитирующем «орган слуха» медузы, имеется рупор, улавливающий колебания воздуха, резонатор, пропускающий колебания нужных частот, пьезодатчик, преобразующий эти колебания в импульсы электрического тока. Далее эти импульсы усиливаются и измеряются. Такой прибор позволяет определять время наступления шторма за 15 часов.


5. Ультразвук, его роль в биологии и медицине

Ультразвуком называют неслышимые ухом колебания частотой свыше 15 кГц.

Чувствительные приёмники показали наличие ультразвука в звуках, производимых живыми существами. Выяснилось, что многие насекомые воспринимают ультразвук (сверчки, цикады, кузнечики). Восприятие ультразвука в диапазоне частот до 100 кГц обнаружено у многих грызунов. Известно, что и собаки слышат подобные колебания. Этим пользуются при подаче служебным собакам сигналов, которых не слышат окружающие люди. В последнее время обнаружено, что ультразвук излучают и воспринимают дельфины и киты.

Ультразвук называют дробящим звуком, так как его действие приводит к образованию эмульсий (если само раздробленное вещество – твёрдое тело). При помощи ультразвука можно «смешать» ртуть с водой, масло с водой. Особенно большое значение приобрело ультразвуковое измельчение в фармакологии – для приготовления лекарственных веществ.

Ультразвук оказывает значительное физиологическое действие на живые организмы. Маленькие рыбки, головастики, инфузории погибают под действием ультразвукового излучения.

Установлено, что воздействие ультразвуком на семена некоторых растений стимулирует их развитие, сокращает вегетационный период и увеличивает урожайность.

Очень интересны опыты по изучению микроструктуры органов и тканей в клинической практике. Это направление стало развиваться благодаря высокой технике регистрации отражённых слабых ультразвуковых сигналов. Ультразвуковая биолокация позволяет диагностировать злокачественные опухоли, опухоли мозга и инородные тела (кусочки дерева, стекла и т. п.) в тканях. Ультразвук применяется также для стерилизации хирургических инструментов, лекарственных веществ, рук хирургов и сестёр, для ингаляции. Широко используются разнообразные ультразвуковые процедуры терапевтического характера. Успешно стала применяться ультразвуковая хирургия. Она вошла в практику самых различных медицинских направлений, например, в ортопедии.

Проводятся резка и сварка костей. При этом рассечение костных тканей происходит безосколочно. При операциях на плевре, лёгких, бронхах и сосудах незаменимы специальные инструменты – длинные и гибкие ультразвуковые волноводы. В последнее время ультразвук нашёл применение в глазной хирургии. Легко себе представить, какие требования к минитюризации приборов ставит перед инженерами это новое направление. Ультразвук начали применять для наблюдения за состоянием плода за несколько месяцев до рождения. Этим методом удаётся определить пол будущего ребёнка, наблюдать за всеми стадиями его развития.

6-7 Решение задач по данной теме в том числе и с процентами.

Примерные типы задач

-Частоты звуков разговорной речи человека лежат в пределах 100—500 Гц. Какую долю, выраженную в процентах, составляет диапазон частот разговорной речи от диапазона частот звуков, слышимых человеком?

-Как общее правило, чем меньше насекомое, тем быстрее оно машет крыльями. У многих насекомых (у саранчи, стрекоз и др.) две пары крыльев. У других насекомых только (мухи, жуки) только одна пара крыльев. Скорость работы крыльев у разных насекомых различная. Так у крупных бабочек, например махаона число взмахов за 1 секунду равняется 5, у саранчи - 18, у комнатной мухи - 120 , у пчелы 180 , у галлицы 700-1000 . 
Задача.  Какой процент составляют насекомые, которых мы будем слышать?


8. Обобщение содержания материала курса

Это занятие целесообразно организовать в форме круглого стола, провести демонстрацию приёмов, наработок, наблюдений, учащихся в рамках каждой темы,



Планируемые результаты обучения.


Учащиеся должны знать: основные характеристики звуковых колебаний, решать задачи с использованием различных частот звуковых колебаний на бытовом, техническом и музыкальном уровне; уметь слушать природу; понимать содержательный смысл термина «процент» как специального способа выражения доли величины; уметь соотносить процент с соответствующей дробью; знать основные задачи на проценты; производить прикидку и оценку результатов вычислений.



Литература



  1. Физика и экология (сот. Г.А. Фадеева, В.А. Попова, В, Учитель, 2003)

  2. Жерардон, Л. Бионика. – М. Мир, 1971г.

  3. Бездежный, Е.А., Брикман, И.С. Физика в живой природе и медицине – Киев: Раданьска школа, 1967

  4. Прокофьев, О.Н. Удивительное рядом. – М.: Просвещение, 1973

  5. Шостак, В.И. /Природа наших ощущений. – М.: Просвещение, 1983

  6. Канашева, Н.А. О решении задач на проценты //Математика в школе.- №5.-1995.

  7. http://seaniv2006.narod.ru/117.html

  8. http://www.global-svet.ru/voice/1.html

  9. http://festival.1september.ru/



Программа разработана на основе программы элективного курса

Л.В. Апарина «Звуки живой природы»




























Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 27.09.2015
Раздел Математика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров353
Номер материала ДВ-015075
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх