Открытый урок по физике на тему "Звуковые волны" (11 класс)

Областное государственное автономное

 профессиональное образовательное учреждение

 «Ютановский агромеханический техникум им. Е.П.Ковалевского»

Методическая разработка открытого урока по физике

Звуковые волны.

Выполнила:

 преподаватель  Колтунова О.А.

Рассмотрено на заседании МК преподавателей

дисциплин общеобразовательного цикла,  

протокол №  от «  »           2018 г.

председатель МК _______ Тарановская В.П.

Ютановка

2018г.

Цели учебного занятия:

предметные:

§  Обеспечить сформированность  представления о звуковых волнах;

§  Организовать работу по ознакомлению  с природой звуковых волн, характеристикой звуков;

личностные:

§  Создать условия для формирования готовности и способности к самообразованию на протяжении всей жизни; сознательного отношения к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности;

§  Содействовать формированию положительного отношения к самостоятельности и любознательности;

§  Обеспечить условия для развития навыков сотрудничества со сверстниками и взрослыми в образовательной деятельности;

метапредметные:

§  Создать условия для развития умения самостоятельно определять цели деятельности и составлять планы деятельности;

§  Способствовать формированию готовности и способности к самостоятельной информационно – познавательной деятельности, умению ориентироваться в различных источниках информации, оценивать и перерабатывать полученную информацию.

Вид учебного занятия: урок.

Тип урока: урок «открытия» новых знаний.

Технологии: проблемное обучение, информационно - коммуникационная.

Средства обучения: компьютер, проектор,   презентация, приборы и материалы для экспериментов.

Методы обучения: частично – поисковый, объяснение, самостоятельная работа.

План  урока

1.       Организационный момент (определение темы урока, постановка целей урока) – 3мин

2.      Мотивация студентов – 1 мин.

3.      Изучение нового учебного материала  - 30 мин

4.      Первичная проверка понимания – 2 мин

5.       Обобщение и систематизация знаний – 5 мин

6.      Домашнее задание -  2 мин

7.      Подведение итогов, оценка работ учащихся, рефлексия – 2 мин

Ход урока

1.      Организационный момент. Вступительное слово преподавателя.

Сформулируем тему урока. Закройте уши и смотрите на меня (преподаватель говорит о том, что мы находимся на берегу моря или в лесу). Сможете ли вы повторить то, о чём я говорила. А теперь закройте глаза (включить звуки моря и леса). Скажите, где вы сейчас находитесь? Что вам помогло определить место? Правильно, звук, а точнее звуковые волны. Итак, тема нашего урока «Звуковые волны». При изучении звуковых волн мы должны поставить перед собой цель. Какую? (Расширить знания о природе звука, рассмотреть механизм возникновения звука, его характеристики). Итак, план нашего урока:

1. Природа звуковых волн

2. Характеристики звуковых волн.

3. Применение звуковых волн.

2.      Мотивация студентов

Звуки занимают в жизни человека важную роль. С помощью звуков мы получаем информацию об окружающем мире, что позволяет нам уверенно ориентироваться в пространстве; а самое главное - благодаря звуку, мы общаемся с вами.

Мы живем в звучащем мире.

Звуки всюду нам слышны.

Часто слышим мы в эфире

Сотни звуков тишины.

Вся природа – мир звучащий:

Шелест листьев на ветру,

Дятла стук в глубокой  чаще,

Дождь, шумящий поутру.

Есть особенные звуки –

Это музыки полет.

В час веселья и разлуки

      Нас прекрасный мир влечет.

Звуки леса, поля, моря...

Каждый день и каждый час.

Звуки радости и боли

В сердце каждого из нас. (Лаврова Татьяна)

3.      Изучение нового учебного материала.

Мы живем в мире звуков. Нас окружает ежедневный рабочий шум, шелест листвы, голоса людей, звуки дороги. Одни звуки успокаивают, другие поднимают настроение, третьи вызывают грусть, четвертые зовут к действию, движению. Человек, который не слышит от рождения, не может овладеть речью, мир для него лишен многообразия.

Раздел физики, занимающийся изучением звуковых явлений, называется акустикой.

О том, как рождаются звуки и что они собой представляют, люди начали догадываться очень давно. Заметили, к примеру, что звук создают вибрирующие в воздухе тела. Еще древнегреческий ученый Аристотель, исходя из наблюдений, верно объяснил природу звука, полагая, что звучащее тело создает попеременное сжатие и разрежение воздуха. Так, колеблющаяся струна то уплотняет, то разряжает воздух, благодаря упругости которого эти чередующиеся воздействия передаются в пространство от слоя к слою, вызывают упругие звуковые волны.

Проблемы акустики интересовали Леонардо да Винчи, Г.Галилея, И.Ньютона, Д.Бернулли, Г.Ома, П.Н.Лебедева и других крупнейших ученых. В этой области наук было сделано столько

много, что к концу XIX века многие ученые считали дальнейшее развитие акустических исследований бесперспективными. Однако не прошло и нескольких десятилетий, как эта наука вновь заняла умы многих ученых. И сейчас в мире существуют множество направлений современной акустики (геометрическая акустика,  архитектурная, строительная, психоакустика,  биоакустика,  гидроакустика,  медицинская  и др.)

Проблема: Как возникает звук?

Опыт с линейкой, струной.

Вывод: Колеблющееся тело создает звук. Кроме того, тела,  движущиеся в газах и жидкостях с большой скоростью, тоже являются источниками звуковых волн (свистят в полете пуля и стрела, завывает ветер…)

Опыт с камертоном. Камертон  состоит из двух  металлических ветвей с держателем посередине. При ударе резиновым молоточком по камертону мы слышим звук, но колебания ветвей мы не видим.

Вопрос: Как можно обнаружить колебание ветвей?  (к звучащему камертону поднести бусинку на нити или прикоснуться рукой).

Вопрос: Зачем устанавливают камертон на деревянном ящике, открытом на одной стороне? (ящик является усилителем колебаний или резонатором, поэтому звук усиливается)

Звуковые волны - упругие волны, способные вызывать у человека слуховые ощущения.

Демонстрация звукового резонанса с двумя камертонами.

Источники звука бывают естественные (голос, шелест листьев, шум прибоя) и искусственные (камертон, струна, сирена).

Физкультминутка: Закройте глаза, снимите напряжение; откройте глаза. Вытяните руки перед собой и начните колебательное движение рук. Прислушайтесь!

Проблема: Колебания есть, а звука нет. Почему? (этот звук мы не слышим).

Человеческое ухо способно воспринимать упругие волны с частотой от 17 Гц до 20000Гц. Колебания этих частот называются звуковыми. Поэтому колебания руками 17 и более раз в секунду никто не может сделать. Для разных людей порог слышимости неодинаков, с возрастом он изменяется.

Инфразвук - это акустическая волна с частотой меньше чем 17 Гц.

Ультразвук - это акустическая волна с частотой больше чем 20000 Гц.

Слышит ли человек инфра и ультразвуки?  А другие живые существа? 

Что же ещё нужно для распространения звука, кроме колеблющегося тела? Для возникновения звуковой волны необходима  упругая среда.

Среда называется упругой, если между ее частицами существуют силы упругости, препятствующие какой-либо деформации этой среды.

Назовите эти среды (твёрдые, жидкие, газообразные). Чем отличаются эти среды? (расстоянием между молекулами). А какая среда не является упругой? (вакуум)

Вопрос:  в какой среде звук будет распространяться быстрее? Почему?

Скорость звука в воздухе ≈ 340м/с, в жидкости ≈ 1440м/с, в твёрдых телах ≈ 5000м/с.

Мысль измерить скорость звука впервые пришла английскому философу Фрэнсису Бэкону. По его совету этим занялся французский ученый Марен Марсенн.  В 1630 г. он провел наблюдение над выстрелом из мушкета. Расстояние между наблюдателем и мушкетом было поделено на время, прошедшее между вспышкой от выстрела и долетевшим до наблюдателя звуком. Марсенн нашел, что скорость звука равна 230 туазам в секунду, что соответствует 448 м/с.

Жан-Даниэль Колладон и его друг, швейцарский физик Шарль-Франсуа Штурм, в 1826 году на Женевском озере провели опыт по измерению скорости распространения звука в воде. Два физика сели в лодки и разъехались километра на три один от другого. С борта одной лодки свешивался под воду колокол, в который можно было ударить молотком с длинной ручкой. Ручка эта была соединена с приспособлением для зажигания пороха в маленькой мортире, укрепленной на носу лодки: одновременно с ударом в колокол вспыхивал порох, и яркая вспышка видна была далеко кругом. По запозданию звука в сравнении с вспышкой определялось, сколько секунд бежал звук по воде от одной лодки до другой. Такими опытами найдено было, что звук в воде пробегает 1440 м в секунду.  Демонстрация опыта усиления звука при опускании колеблющихся ветвей камертона в стакан с водой.

Свойства звуковых волн.

Демонстрация.  Положив звенящий телефон  в коробку, мы слышим звук. Стоит только поверх телефона положить шерстяной шарф, как звук становится неслышным. Почему так происходит?

Мягкие, пористые тела – плохие проводники звука. Звуковые волны в них затухают, поглощаются. Это свойство звуковых волн называется поглощение.

Вторым свойством звуковой волны является отражение. Приведите пример.

Эхо – это звуковая волна, отраженная какой-либо преградой и возвратившаяся в то же место, откуда она начала распространяться. Не каждый отраженный звук воспринимается как эхо. Эхо возникает только в том случае, когда отраженный звук воспринимается раздельно от первоначально произведенного звука. Два звука воспринимаются раздельно только в том случае, если промежуток между ними составляет не менее 0,1 с. В замкнутом пространстве возникает явление реверберации звука.

Реверберация — это процесс постепенного уменьшения интенсивности звука при его многократных отражениях.

Характеристики звуковых волн – это высота, тембр, громкость.

Высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук. Колебаниям малых частот соответствуют низкие звуки.

Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. Громкость звука зависит также от его длительности и от индивидуальных особенностей слушателя. Единица громкости называется децибелом (дБ). («белл» - колокольчик (англ.), «деци» - десять)

Тембр – это особая окраска звука.

Вопрос: всегда ли звук приносит пользу?

На наше ухо отрицательное влияние оказывает шум. Шум – это звук любого рода. Шум – это звуковые волны, воспринимаемые людьми как неприятный, мешающий или даже вызывающий болезненные ощущения фактор. Бактериолог Роберт Кох (1843-1910) почти сто лет назад предсказал, что “когда-нибудь человеку придется ради своего существования столь же упорно бороться с шумом, как он борется сейчас с холерой и чумой”. Чаще всего шум – продукт техники, и потому стал опасен сравнительно недавно. Характерные примеры шума – свист, треск, шипение, дребезжание.

Шумы окружают человека повсюду. Рано утром звон будильника громкостью 56-80 дБ пробуждает нас ото сна. Кофемолка  дает шум громкостью около 70 дБ. Мы часто смотрим телевизор, слушаем музыку – это 50-70 дБ. По пути на работу или на занятия  нас окружает транспортный шум на уровне 70-80 дБ.  Как правило, шум нас раздражает, мешает работать, отдыхать, думать. Но шум может действовать и успокаивающе. Такое влияние на человека оказывает, например, шелест листьев, рокот морского прибоя.

Нередко шум несет важную информацию. Авто- или мотогонщик внимательно прислушивается к звукам, которые издают мотор, шасси и другие части движущегося аппарата, ведь любой посторонний шум может быть предвестником аварии. Шумовое загрязнение атмосферы постоянно растет. Шум вредно влияет на здоровье человека, повышает кровяное давление, вызывает нарушение ритма сердца, а продолжительное воздействие интенсивного шума ведет к глухоте. Очень сильный звук в состоянии даже вызвать разрыв барабанной перепонки. С шумом необходимо бороться. Умение соблюдать тишину – показатель культуры человека и его доброго отношения к окружающим.

4.      Первичная проверка понимания. С целью обобщения пройденного материала студенты  делают выводы:

·         Звуковые волны являются механическими продольными волнами.

·         Распространяются в упругих средах.

·         Скорость звука в этих средах различна.

·       Скорость звука  зависит от свойств среды, в которой он распространяется и от температуры.

·         Звуковая волна может поглощаться или отражаться

5.      Обобщение и систематизация знаний. Тест с взаимопроверкой.

1 вариант

1. Упругие продольные волны могут распространяться…

А. Только в твердых телах. Б. В любой среде. В. Только в газах.

2. Ультразвуковыми называются волны, частота колебаний которых…

А. Менее 20 Гц  Б. От 20 до 20 000 Гц.  В. Превышает 20 000 Гц.

3      Высота звука зависит от…

А. Амплитуды колебаний. Б. Частоты колебаний  В. Скорости звука

4.Если перед открытым роялем играть на скрипке, то рояль звучит. Это вызвано…

А.  Резонансом звука Б. Отражением звука  В. Реверберацией

5      Какое насекомое чаще машет крыльями в полете: шмель или комар?
А.  комар, так как у него большая частота колебаний крыльев            
Б.  комар, так как у него большая амплитуда колебаний крыльев
В.  шмель, так как у него более низкий звук
Г.  шмель, так как у него большая амплитуда колебаний

2 вариант

1.Упругие поперечные волны могут распространяться…

А. Только в твердых телах. Б. Только в жидкостях В. В любой среде.

2. Инфразвуковые волны – это волны, частота колебаний которых…

А. Менее 20 Гц  Б. Более 20 000 Гц  В. От 20 до 20 000 Гц.

3. Громкость звука зависит от…

А. Частоты колебаний.  Б. Амплитуды колебаний    В. Скорости звука

4. Если ударить молотком по одному концу длинной металлической трубы, то на другом конце услышат двойной удар, т.к. существует

А. Резонанс звука    Б. Разная скорость звука в воздухе и металле    В. Отражение звука

5. Как изменится высота звука, издаваемого циркулярной пилой при ее холостом ходе, если на ней начать распиливать толстую доску?
А) увеличится              Б) уменьшится                          С) не изменится

6. Домашнее задание.  Разгадать кроссворд.

Вопросы:

1. Звук, при котором изменения акустического давления, воспринимаемого нашим ухом, происходят регулярно, называется …(Музыкальный)
2. Колебания, частоты которых больше 20кГц. (Ультразвук)
3. Модуль наибольшего смещения тела от положения равновесия. (Амплитуда)
4. Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты свободных колебаний с частотой вынуждающей силы. (Резонанс)
5. Характеристика звука, измеряемая в герцах. (Частота)
6. Время, за которое совершается одно полное колебание. (Период)
7. Характерная окраска звука, сообщаемая ему обертонами. (Тембр)
8. Прибор для измерения времени. (Часы)
9. Приемник звука у человека и животных. (Ухо)

Подготовить сообщения об ультразвуке и инфразвуке.

7        Подведение итогов, оценка работы  студентов, рефлексия.

Чемодан, мясорубка, корзина

На доске вывешиваются рисунки чемодана, мясорубки, корзины.

Чемодан – нужная информация, всё пригодится в дальнейшем.

Мясорубка – информацию переработаю.

Корзина – бесполезная информация, всё выброшу.

Студентам  предлагается с помощью закладок выбрать, как они поступят с информацией, полученной на уроке.

	Чемодан – нужная информация, всё пригодится в дальнейшем.
	Мясорубка – информацию переработаю.
	Корзина – бесполезная информация, всё выброшу.

Краткое описание документа:

Цели учебного занятия:

предметные:

• Обеспечить сформированность представления о звуковых волнах;
• Организовать работу по ознакомлению с природой звуковых волн, характеристикой звуков;

личностные:

• Создать условия для формирования готовности и способности к самообразованию на протяжении всей жизни; сознательного отношения к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности;
• Содействовать формированию положительного отношения к самостоятельности и любознательности;
• Обеспечить условия для развития навыков сотрудничества со сверстниками и взрослыми в образовательной деятельности;

метапредметные:

• Создать условия для развития умения самостоятельно определять цели деятельности и составлять планы деятельности;
• Способствовать формированию готовности и способности к самостоятельной информационно – познавательной деятельности, умению ориентироваться в различных источниках информации, оценивать и перерабатывать полученную информацию.

Вид учебного занятия: урок.

Тип урока: урок «открытия» новых знаний.

Технологии: проблемное обучение, информационно - коммуникационная.

Средства обучения: компьютер, проектор, презентация, приборы и материалы для экспериментов.

Методы обучения: частично – поисковый, объяснение, самостоятельная работа.