Интегрированный урок физики и биологии в 9 классе на тему «Распространение звука. Звуковые волны»

Интегрированный урок физики и биологии в 9 классе на тему: «Распространение звука. Звуковые волны»

учитель физики МБОУ АСОШ №3 им. Г. С. Боровикова Матвеев Николай Владимирович

Одной из главных задач образования является подготовка ребёнка к современной жизни, формирование у него необходимых компетенций. Интеграция учебных дисциплин является одним из действенных способов достижения этой задачи. Оживляется учебный процесс, сокращается учебное время, ориентируется мышление учащегося на будущее. Интеграция одного урока в другой способствует формированию целостного взгляда на мир, пониманию взаимосвязей явлений и процессов, изучаемых с разных сторон в естественно-научных дисциплинах.

Междисциплинарные предметные связи – это основной принцип обучения в новой школе. Совмещенные занятия способствуют лучшему усвоению знаний, формированию научных понятий и законов, совершенствованию учебно-воспитательного процесса. Интеграция через уроки физики и биологии способствует формированию научного мировоззрения учащихся, взаимосвязи явлений в природе.

Цель урока:

Образовательные: познакомить учеников с условиями возникновения звуковых волн и их распространением;

Развивающие: развивать умение объяснять результаты наблюдений и экспериментов;

Воспитательные: воспитать интерес к творческой и исследовательской работе.

Оборудование, используемое на уроке: персональный компьютер, мультимедийный проектор, лабораторный камертон, звуковые колонки, стеклянный колокол с вакуумным насосом.

План урока:

1. Организационный момент (Приветствие, настрой учащихся на плодотворную работу)

2. Актуализация знаний (Подготовительная работа к введению в новую тему)

3. Изучения нового материала

4. Закрепление изученного материала.

5. Итоги интегрированного урока.

6. Домашнее задание.

ХОД УРОКА

1.Организационный момент

Играет музыка (возможно использование лабораторного камертона)

Учитель физики: Сегодняшнее занятие мы посвятим изучению и «рассмотрению» явления, с которым мы всегда и даже сейчас соприкасаемся и воспринимает одним из органов чувств. Давайте вместе вспомним какие существуют поговорки, рассказы и пословицы о наших органах чувств?

Обозначим правила нашего урока:

2. Актуализация знаний

Актуализация знаний Если ваш сосед по парте будет вам «дуть в уши» (сплетничать на уроке), нет необходимости «развешивать уши» (доверять всем словам), необходимо держать «ушки на макушке» (быть внимательнее), а не «хлопать ушами» (пропускать всё важное) и сразу сказать ему от твоих сплетен «уши вянут» (неприятно слушать)!

Учитель физики: Поговорим теперь и о серьезном!

Дайте правильный ответ на загадки, что на свете всего мягче? (воздух)

Что на свете самое упругое? (воздух)

Вы в курсе, что в упругих свойствах газа задействованы движущиеся молекулы, ударяя по стенкам сосуда, они создают давление, которое сопротивляется сжатию. Почему мы сегодня говорим об упругости газов, а тема про органы чувств? Для того, чтобы ответить на этот вопрос вспомним основные органы чувств человека.

Более подробно рассмотрим сегодня восприятие звука от источника звука. Напомним, что источник звука – это колеблющееся тело в определенном диапазоне, также причиной звуковых ощущений является действие на органы слуха продольных волн, распространяемые в воздухе или другой упругой среде под влиянием источника звука. Обязательным условием для распространения волны является упругая среда, т.е. среда в которой есть молекулы, способные принять и передать колебания.

3. Изучения нового материала

Проведем небольшой эксперимент с будильником: поместим его под стеклянный колокол и откачаем воздух вакуумным насосом. Что же произошло после того как мы удалили упругую среду? Звонок будильника не слышен.

Сделаем вывод, что от источника звука звуковая волна распространяется через упругую среду к приемнику. Приемником данной продольной волны является один из наших органов чувств, а именно наши уши. Человек, в среднем, способен воспринимает звуковые волны в диапазоне частотой от 20 до 20000 Гц.

Сегодня мы и будем обсуждать источники, приемники и способы передачи звуковых волн.

Учитель биологии: уточним с точки зрения биологии, что приемником звука служит только ушная раковина, которая является своеобразным локатором.

Рассмотрим строение уха и функции его отдельных составляющих. Для этого послушайте небольшой рассказ, известный Вам с очень малых лет.

Красная шапочка спрашивает у переодетого волка: «Бабушка, бабушка, а зачем тебе такие большие уши?», а волк ей отвечает: «Чтобы лучше слышать тебя, дитя мое». Волк хоть и притворялся бабушкой, но был в чем-то прав, так как большая площадь уха способствует хорошему улавливанию звука.

Так же пожилые люди с пониженным слухом, прислушиваясь к чему-либо, могут сложить руки рупором и подставить к уху, как бы увеличивая площадь локатора. В ходе эволюционного развития звуковоспринимающий аппарат сдвигается вглубь височной кости, удлиняется слуховой проход, появляется ушная раковина. Например у рыб и рептилий привычных для нас ушей нет. Получается, что ушная раковина обладает помимо улавливающих функций ещё и защитной.

Наружнее ухо обладает и косметической функцией. Многие народы и в древности и сейчас украшают ушную раковину различными серьгами и кольцами.

Слуховой проход - следующая часть, входящая в состав наружного уха, его главная функция заключается в направлении и передачи звуковой волны. Среднее ухо представляет собой замкнутый объем около 1 см. в кубе, расположенный в глубине височной кости. Среднее ухо способствует усилению звука, а также защите от попадания грязи и пыли во внутреннее ухо благодаря барабанной перепонке, которая колеблется от периодических ударов молекул воздуха и является преградой для пыли, воды, микробов.

Продольные звуковые волны вызывают колебания в такт волне этой туго натянутой перепонки. Далее в барабанной полости имеются 3 маленькие косточки, являющиеся самыми маленькими в человеческом организме. Их название: молоточек, наковальня, стремечко. К этим косточкам присоединяются 2 маленькие мышцы, натягивающие барабанную перепонку. Когда человек хочет услышать слабые и тихие звуки, допустим в полной тишине, когда летит комар, эти мышцы натягиваются и начинают реагировать даже на незначительные возмущения в упругой среде.

Учитель физики: Для чего нужна столь сложная система? ответ довольно прост - для усиления звуков и обработки в дальнейшем звуковой волны нашим мозгом. Продольная звуковая волна проходит систему среднего уха и усиливается за счет двух законов механики: действие силы на площадь, т.е. давления и правила рычага. Вспомним, что с уменьшением площади увеличивается давление на эту площадь при одинаковой силе. Площадь барабанной перепонки больше овального окна примерно в 20 раз, следовательно звуковая волна, проходя через данную систему увеличивает свое давление в 20 раз.

Причем же тогда правило рычага? И молоточек, и наковальня своими отростками являются своеобразными рычагами и за счет разности плечей данных рычагов происходит выигрыш в силе ещё в 2 раза. По итогу при прохождении данной системы через среднее ухо звуковая волна усиливается в 40 раз.

Учитель физики:

С погружением человека на большую глубину начинает ощущаться боль в ушах, так как давление, производимое на перепонку, создаваемое столбом жидкости зависит от глубины погружения. Что может обеспечить отсутствие данных болевых ощущений?

Такое приспособление создано природой и называется евстахиевой трубой, которая открывается только при натяжении мышц мягкого неба, например, при зевании. Благодаря этому выравнивается давление внутри и снаружи. Например, при выстреле оружия артиллеристы открывают рот и взрывная волна уравновешивается волной, поступающей в среднее ухо через рот и евстахиеву трубу.

Рассмотри характеристики, которыми обладает звук:

1) Громкость – характеристика звука, которая зависит от амплитуды колебания волны.

2) Высота тона – характеристика, зависящая от частоты колебания и влияющая на наше восприятие, т.е. звук писклявый или грубый.

4. Закрепление изученного материала.

Физический диктант: «Веришь – не веришь»

1. Верите ли вы, что звуковые волны распространяются в безвоздушном пространстве?

2.Верите ли вы, что источником звука являются колеблющиеся тела?

3.Учение о звуке – баллистика?

4.Звуки, которые не слышит человек – это инфразвуки и ультразвуки?

5.Единицей измерения громкости звука является Гц?

6.Верите ли вы, что скорость распространения звука в воздухе зависит от громкости звука?

7.Шум действует на человека положительно?

8.Порог болевого ощущения 10 дБ?

9. Искусственными источниками звука являются музыкальные инструменты?

10. Верите ли вы что звуковые волны образуются в результате деформации кручения?

Проверь себя

Критерии оценки:

0-1 ошибка – 5 баллов

2-3 ошибки – 4 балла

4-5 ошибки - 3 балла

Более 5 ошибок – 2 балла

Задача № 1. Наблюдатель, находящийся на расстоянии 2 км 150 м от источника звука, слышит звук, пришедший по воздуху, на 4,8 с позднее, чем звук от того же источника, пришедший по воде. Определите скорость звука в воде, если скорость звука в воздухе равна 345 м/с. (ответ 1538 м/с)

5. Итоги интегрированного урока.

Разрешите нам на этом закончить наш урок. Подведение итогов. Рефлексия.

Что заинтересовало вас сегодня на уроке?

Что важного и интересного узнали на уроке?

Пригодятся ли вам эти знания?

Где пригодятся знания полученные сегодня?

6. Домашнее задание.

Ответить на вопрос: Справедлива ли поговорка «нем как рыба»?

Литература:

1. Аккерман Ю. Биофизика. – М., Мир,1964

2. Турдикулов, В.А. Экологическое образование и воспитание учащихся в процессе изучения физики. – М., Просвещение, 1988.

3. Кац, И.Б. Биофизика на уроках физики.- М., Просвещение, 1984.

4. Физика. 9 класс. Учебник - Перышкин А.В.

5. Биология. Человек и его здоровье. Учебник для 9 класса - Цузмер А.М., Петришина О.Л.

6. Смирнова М.А. Теоретические основы межпредметных связей - М.,2006.