Урок-семинар «Волшебный мир звуков!»

Урок – семинар «Волшебный мир звуков!»

Актуальность данной темы обусловлена нераздельным существованием человека и звуков. Чем больше человек знает о многообразии звукового мира, тем гармоничнее будет его жизнь. Знания о влиянии различных звуков на человека позволяют ему сохранить психическое и физическое здоровье, избежать негативного звукового влияния. Где бы мы ни находились, что бы ни делали – нас всюду сопровождают самые различные звуки. Каждое наше движение вызывает звук – шорох, шелест, скрип, стук. Человек всегда жил в мире звуков и шума. Звуки природы всегда приятны, они успокаивают, снимают стрессы. Но в повседневной жизни мы больше сталкиваемся с шумом бытовой техники, промышленным, транспортным шумом. Особенно данная тема актуальна для подростков, которые бесконтрольно используют плейеры, громко и продолжительно слушают «тяжелую» музыку, что ведет к необратимым процессам в организме.

Для проведения урока – семинара учащимся были даны задания подготовить сообщения:

1. Звук с точки зрения физики. Физические свойства звука

2. Восприятие звука. Голос

3. Воздействие звука на человека

4. Применение звука

Цели урока:

• Обучающие:

  • изучить процессы возникновения и восприятия звука человеком;

  • изучить влияние различных звуков на человека и использовать данные знания для пропаганды здорового образа жизни в чистом звуковом пространстве;

  • закрепить знания о звуковых волнах.

• Развивающие:

  • формировать научное мировоззрение на основе знаний о звуковых волнах;

  • развивать образное мышление учащихся, побуждать учащихся к осмыслению и нахождению причинно-следственных связей;

  • формировать умения презентовать себя и свою работу.

• Воспитательные:

  • развитие эстетического восприятия окружающего мира.

Оборудование: ноутбук, проектор, камертон с резонаторным ящиком.

ХОД УРОКА

I. Мотивация урока

«Рассекая все пространство
И, преграды обходя,
Им не страшно помещения убранство,
Их принимают перепонки,
Отправляя разум в вечный сон…»

О чем идет речь в этом стихотворении? - о звуках.

Где бы мы ни находились, что бы ни делали – нас всюду сопровождают самые различные звуки. Человек живет в мире звуков. Звуки, воспринимаемые человеческим ухом, являются одним из важнейших источников информации об окружающем мире. Шум моря и ветра, пение птиц, голоса людей и крики животных, раскаты грома, звуки движущихся машин позволяют легче адаптироваться в изменяющихся внешних условиях. Радость и горе, бодрость и уныние, буйство и печаль, т.е. наше настроение, чувства, могут быть выражены звуком. С помощью звуков люди общаются, обмениваются мыслями, идеями, чувствами, информацией. Человек всегда жил, живет и будет жить в мире звуков и шума. Звуки природы всегда приятны, они успокаивают, снимают стрессы. Но в повседневной жизни мы больше сталкиваемся со звуками, которые создают шум: бытовая техника, транспорт и др..

Задачи урока: выяснить, что такое звук, какова его природа, способы приема и передачи.

Тема урока: Волшебный мир звуков!

II. Актуализация знаний

1. Время, за которое совершается одно полное колебание - период

2. Модуль наибольшего смещения от положения равновесия - амплитуда

3. Процесс распространения колебаний в среде с течением времени - волна        

4. Метод определения расстояний до различных предметов с помощью звуковых волн

-локация

5. Единица измерения частоты в СИ - Гц

6. Число колебаний, совершенных в единицу времени - частота

7. Учение о звуке - акустика

8. Может ли звук распространяться в газах, жидкостях, в твёрдых телах, в вакууме?

Звук распространяется во всех упругих телах - твёрдых, жидких и газообразных, но не может распространяться в безвоздушном пространстве.

9. Может ли звук сильного взрыва на Луне быть слышен на Земле? Звук сильного взрыва на Луне не будет слышен на Земле, так как на Луне нет атмосферы.

III. Усвоение нового материала (сообщения учащихся)

1. Звук с точки зрения физики. Физические свойства звука

С точки зрения физики звук - это волна, возникающая в воздушной среде в результате колебаний. Физические характеристики звука: период колебаний, длина звуковой волны, амплитуда и частота колебаний. По характеру колебательных движений звуки можно разделить на чистые тоны, сложные тоны и шумы. В природе мы практически не встречаемся с чистыми тонами. Чистые тоны можно воспроизвести только с помощью камертона, или электроакустическим методом. Окружающие нас звуки – сложные. Помимо основного тона, имеется масса добавочных тонов, или обертонов. Звуки, состоящие из смеси тонов самых разных частот, в которых невозможно выделить основной тон, называются шумами. Распространению звуковой волны мешают препятствия, встречающиеся на ее пути. Волна может отражаться от большой поверхности, оказавшейся на ее пути. При этом возникает явление, называемое эхом. Каждый из нас встречался с ним в лесу, в горах, где отражающими поверхностями являются деревья, скалы. Эхо может наблюдаться и в закрытых помещениях, где звук будет отражаться от стен, потолка, мебели. Такое многократное отражение звука в закрытых помещениях от различных предметов носит название реверберации. Реверберация может быть сильной, и тогда мы говорим о «гулкости» помещения. Зодчие Древней Руси, хотя и не знали законов современной физики, строили храмы, уникальные по своим акустическим свойствам. Например, в Георгиевском соборе Юрьева монастыря под Новгородом, построенном еще в XII веке, можно слышать слова, произнесенные даже шепотом в любом из углов собора.

Одной из основных характеристик звука является высота. Оценка высоты звука производится в герцах (Гц) по имени немецкого физика Генриха Герца. Эта величина означает число колебаний в 1 секунду. Еще одна характеристика звука – сила звука. Она измеряется в единицах, получивших название Белл – в честь Александра Белла, изобретателя телефона. Однако на практике оказалось более удобным использовать десятые доли бела, то есть децибелы.

Вопросы для учащихся:

1. В результате чего образуется эхо?

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

1. Почему эхо не возникает в маленькой, заполненной мебелью комнате, но возникает в большом полупустом зале?

Образованию эха 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.

Демонстрация звукового резонанса: устанавливаем на некотором расстоянии друг от друга два камертона с одинаковыми собственными частотами, укреплёнными на резонаторных ящиках.

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

1. Восприятие звука. Голос

Ухо последовательно преобразует звуки в механические колебания барабанной перепонки и слуховых косточек, затем в колебания жидкости в улитке и, наконец, в электрические импульсы, которые по проводящим путям центральной слуховой системы передаются в височные доли мозга для распознавания и обработки. В нашем мозгу хранятся «шаблоны» окружающих нас звуков – знакомых голосов, музыки, опасных звуков и т.д. Это помогает мозгу в процессе обработки информации о звуке быстрее отличить знакомые звуки от незнакомых. При снижении слуха мозг начинает получать искаженную информацию (звуки становятся более тихими), что приводит к ошибкам в интерпретации звуков. Для того чтобы правильно слышать и понимать звуки, необходима согласованная работа слухового анализатора и мозга. Таким образом, без преувеличения можно сказать, что человек слышит не ушами, а мозгом! Наше ухо способно воспринимать колебания от 20 до 20000 Гц, мы их слышим. Возникает вопрос, а как мы создаем звуковые колебания?

Голос –  уникальный и могущественный инструмент, с помощью которого человек существует и проявляется в обществе. С помощью голоса человек можете говорить и петь, выражать мысли и эмоции, силу или слабость, любовь или ненависть. Сила голоса имеет очень большое практическое значение для словесного общения на расстоянии, а певческий голос благодаря своей силе находит применение в исполнении произведения искусства.

В пении используется весь имеющийся диапазон голоса, а в речи - только его часть. Независимо от диапазона, говорящий человек пользуется средним отрезком своего голоса, так как здесь говорить удобнее, и он не устает. Певческий голос отличается от разговорного не только диапазоном и силой, но и тембром - более богатой окраской звука. Разговорный же голос составляет лишь 1/10 от общего диапазона голоса.

При разговоре сила голоса равна приблизительно 30 дБ, при вспышке гнева 60 дБ. Для усиления звуков служат резонаторы. У человека в эту систему входят все пространство гортани над голосовыми связками, гортань и ротоглотка, полость рта с наружным ротовым отверстием. По форме и свойствам эта резонаторная система очень напоминает систему резонаторов медных духовых инструментов. При этом вибрирующие губы трубача аналогичны колеблющимся голосовым связкам певца, а выходное отверстие валторны или тромбона - открытому рту.

Вопрос для учащихся:

1. Что является источником голоса человека?

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.

3. Воздействие звука на человека

Каждый человек воспринимает звук по-разному. Многое зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий. Долгое время влияние шума на организм человека специально не изучалось, хотя уже в древности знали о его вреде и, например, в античных городах вводились правила ограничения шума. В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Их исследования показали, что: отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости, а часто и к заболеваниям. В этой связи необходимо отметить, что шум в 30–40 дБ в ночное время может явиться серьезным беспокоящим фактором.

С увеличением уровней до 70 дБ и выше шум может оказывать определенное физиологическое воздействие на человека, приводя к видимым изменениям в его организме. Под воздействием шума, превышающего 85–90 дБ, в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей. Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление, приводит к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте, происходят изменения объема внутренних органов. Воздействуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет психические реакции. Уровень шума в 20–30 дБ практически безвреден для человека. Для «громких звуков» допустимая граница примерно 80 дБ Звук в 130 дБ уже вызывает у человека болевое ощущение, а в 150 дБ – становится для него непереносимым. Под влиянием сильного шума, особенно высокочастотного, в органе слуха происходят необратимые изменения. Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышение усталости. Очень шумная современная музыка также притупляет слух, вызывает нервные заболевания. За увлечение громкой музыкой, особенно модной в наше время, многие тысячи подростков расплачиваются приобретенной тугоухостью. Человек, который ежедневно в течение 15 минут подвергается оглушению звуком в 110 децибел, повредит свой слуховой аппарат всего за несколько лет. Воздействие на человеческий организм сверхгромких звуков разрушительно - подобную музыку специалисты называют «музыкой-убийцей», «звуковым ядом». К чересчур громкому звуку невозможно привыкнуть. Ткачихи, кузнецы, водители поездов в метро и обслуживающий персонал аэродромов — постоянные пациенты врачей, занимающихся восстановлением слуха — это издержки профессии. Сейчас к этим пациентам активно присоединяются школьники и студенты, которые ходят постоянно в наушниках, слушая музыку с мобильного телефона.

О положительном и отрицательном воздействии ритма знали в древности. В прошлом веке смертная казнь осуществлялась на площадях под громкий, жесткий, однообразный ритм барабанов с целью вызвать страх. 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.

Российские ученые зафиксировали следующее: после 10-минутного прослушивания тяжелого рока подростки на некоторое время забывали таблицу умножения. А японские журналисты в крупнейших рок-залах Токио задавали зрителям всего три простых вопроса: «Как вас зовут?», «Где вы находитесь?» и «Какой теперь год?» И ни один из опрошенных не ответил на них. Зафиксированы факты суицидов после рок концертов, а драки и агрессивное поведение давно уже никого не удивляют. На рок-концертах нередки контузии звуком, звуковые ожоги, потеря слуха и памяти. В 1979 году во время концерта Пола Маккартни в Венеции рухнул деревянный мост, а группа “Пинк Флойд” сумела разрушить мост в Шотландии. Концерт этой группы на открытом воздухе привёл к тому, что в соседнем озере всплыла оглушённая рыба. По результатам исследований американских социологов, у несовершеннолетних (от 12 до 17 лет) правонарушителей рэп является преобладающим музыкальным выбором, большая часть из них одобрительно относилась к насилию и выражала готовность участвовать в нем. Музыка – это, безусловно, мощная сила, которая может быть, как созидающей, так и разрушающей. И какой именно отдать предпочтение – решает сам человек.

Информация преподавателя:

Механические колебания, происходящие с частотой более 20 000 Гц, называются ультразвуковыми, а с частотой менее 20 Гц - инфразвуковыми. Ультразвуки и инфразвуки не воспринимаются человеческим ухом, т.е. мы просто не слышим их. Ультразвуки излучают и воспринимают живые существа на суше, в воздухе и в воде и используют для своих «переговоров».

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

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

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

Инфразвук иногда порождается морем, в этом случае его называют «голос моря», образуется он обычно во время шторма в результате периодических сжатий и разрежений воды. 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. Голландское судно «Ураган Медан», проходя Малаккский пролив, внезапно подало сигнал бедствия: три точки, три тире, три точки…Отчаянный призыв «SOS» раздавался в течение минуты. Понадобилось немного времени, чтобы разыскать «Ураган Медан». Никаких следов повреждения на судне не было обнаружено. Но вся команда была мертва.

Что же произошло? - действие звука.

Инфразвук оказывает на человеческий организм вредное воздействие. Порождаемый морскими штормами инфразвук расспространяющийся со зловещей частотой 7,5 Гц, вызывает галлюцинации и объясняет гибель экипажей ряда кораблей при загадочных обстоятельствах.

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

Используют инфразвук и в рыболовецком промысле. Рыболовецкие суда, оснащённые соответствующими приёмными установками, могут быстро находить стаи рыб, издающие инфразвук или отражающие его.

4. Применение звука

Человек может использовать различные свойства и звуковые явления в своих целях. Одним из используемых явлений является звуковой резонанс. Звуковой резонанс – это явление, достижения максимальной амплитуды вынужденных колебаний звука за счёт применения силы с частотой равной частоте колебательной системы. Это явление используется в различных музыкальных инструментах, таких как: Гитара, Контрабас, Скрипка, Альт и другие.

Также используют звукотерапию. Звукотерапия – это область медицины, которая основывает свой лечебный эффект на воздействии звуков и вибраций, исходящих от звезд, человеческого голоса, музыкальных инструментов, природных сил и животного мира. С помощью звукотерапии излечивают болезни связанные с нарушением работы нервной системы, восстанавливают нормальный ритм колебаний организма, уничтожают инфекции звуками разных частот.

Люди используют эхо (способность звука отражаться от различных поверхностей) в различных средах. В исследовательской деятельности эхолокация - это способ определения местоположения тел по отраженным от них ультразвуковым сигналам. Ультразвук – это колебания, частота которых больше 20000 Гц. В исследовании земной коры сейсморазведка - анализирование звуковых волн Земли для прогнозирования землетрясений, извержений вулкана, предупреждения лавин. Широко применяется в мореплавании. На судах устанавливают гидролокаторы  - приборы для распознавания подводных объектов и определения глубины и рельефа дна. На дне судна помещают излучатель и приемник звука. Излучатель дает короткие сигналы, которые через некоторое время возвращаются. Анализируя время задержки и направление возвращающихся сигналов, компьютер определяет положение и размер объекта отразившего звук. Ультразвук используется для обнаружения и определения различных повреждений в деталях машин (пустоты, трещины и др.). На исследуемую деталь направляется поток коротких ультразвуковых сигналов, которые отражаются от находящихся внутри нее неоднородностей и, возвращаясь, попадают в приемник. Ультразвук широко используется в медицине для постановки диагноза и лечения некоторых заболеваний. В отличие от рентгеновских лучей его волны не оказывают вредного влияния на ткани. 

К естественным источникам ультразвука можно отнести животных, которые его издают. Животные генерируют и воспринимают ультразвук при помощи специальных рецепторных аппаратов. Ультразвук помогает им ориентироваться в пространстве. Ультразвуковые колебания, создаваемые животными, отражаются от предметов и воспринимаются специализированными органами слуха как преграды на пути. Издавать ультразвуки могут кузнечики, сверчки, дельфины. Слуховой аппарат некоторых насекомых, птиц и животных способен воспринимать более широкий диапазон колебаний звука, чем у человека. 

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 с определенной скоростью, проходит путь, равный удвоенной глубине моря. Отсюда легко вычислить глубину моря. Описанный метод определения расстояния до объекта называется эхолокацией.

Ультразвук широко используется в медицине для постановки диагноза и лечения некоторых заболеваний. Диагностические ультразвуковые исследования (УЗИ) позволяют без хирургического вмешательства распознать патологические изменения органов и тканей. Эти исследования основаны на свойстве ультразвуковых волн с частотой от 0,5 до 15 МГц проходить через ткани организма, частично отражаясь от всех поверхностей, представляющих собой границы тканей разного состава и плотности.

Ультразвуковая терапия основана на том, что ультразвуковые волны определённых частот оказывают механическое, тепловое, физико-химическое воздействие на ткани, в результате чего в организме активизируются обменные процессы и реакции иммунитета.

IV. Закрепление знаний

1. Веришь – не веришь: Найти ошибки в утверждении

1. На Луне произошел сильный взрыв от извержения вулкана. Мы услышим его на Земле? -нет

2. Верите ли вы, что комар быстрее машет крыльями, чем шмель? -да

3. Верите ли вы, что от колебаний может разрушиться мост? -да

4. Голосовые связки человека, поющего басом,  колеблются с меньшей частотой,

чем у человека, поющего тенором -да

5. Снаряд, выпущенный из орудия, опередил звук выстрела. Может ли такое быть? -да

1. Верите ли вы, что самолет может развалиться в воздухе? -да

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

3. Может ли звук сильного взрыва на Луне быть услышан на Земле? - нет

4. Может ли возникнуть эхо в степи? - нет

5. Верите ли в то, что астронавты пели песни, сняв скафандры? - нет

6. Верите ли вы, что в зале, заполненной публикой, музыка звучит лучше, чем в пустом? -да

7. Может ли в комнате возникнуть эхо? – нет

8.  Верите ли вы, что от колебаний может разрушиться мост? –да

9. Верите ли вы, что астронавты на Луне пели песни, сняв скафандры? - нет

1. Ответит на вопросы:

1. Назовите чудо-звук - человеческий голос

2. Как могли бы люди переговариться на Луне? с помощью радиосвязи или колебаний нити

3. Колебания, частота которых выше 20000 Гц. ультразвук

4. При полете большинства насекомых издается звук. Чем он вызывается? колебанием крыльев

5. Метод определения расстояний до различных предметов и обнаружение их месторасположениязвуколокация

6. Колебания, частота которых ниже 20 Гц инфразвук

7. Судья соревнований по ходьбе стоит на финише, когда он должен пустить в ход свой секундомер: когда увидит дым стартового пистолета или услышит выстрел? когда увидит дым, скорость света значительно больше скорости звука

8. При продаже фарфоровой или стеклянной посуды продавец простукивает изделие карандашом. Зачем это делается?

9. Почему при некоторой скорости вращения двигателя швейной машинки стол, на котором она стоит, иногда сильно раскачивается? резонанс

10. Как медузы узнают о приближении шторма?медузы улавливают инфразвуковые волны, возникающие при шторме в результате взаимодействия потоков воздуха с гребнями морских волн заранее за 15 часов.

1. «Мозговой штурм»:объясните с физической точки зрения некоторые пословицы:

• «Оттого телега заскрипела, что давно дегтю не ела» Деготь выполняет роль смазки при трении колес об ось. Нет смазки - трение велико, оно вызывает колебания колес на оси телеги и самой оси, при этом появляется скрипучий звук.

• Где еще мы можем услышать аналогичный скрип? По той же причине скрипят несмазанные петли дверей.

• «Ударь обухом в дерево, дупло само скажется».При ударе по дереву древесина приходит в колебание, появляется звук. Здоровое дерево и дерево с дуплом звучат по-разному. На этом свойстве основан также метод выстукивания в медицине, а также при контроле качества вагонных колес и при проверке целостности посуды.

• «Как аукнется, так и откликнется» Отклик получается при отражении звука от препятствий. Это эхо.

Строки стихотворения Пушкина, которые описывают это явление:
«Ревёт ли зверь в лесу глухом,
Трубит ли рог, гремит ли гром,
Поёт ли дева за холмом
На всякий звук
Свой отклик в воздухе пустом
Родишь ты вдруг…»

• Почему тонкий бокал, наполненный жидкостью «поет», если мокрой подушечкой указательного пальца водить по его торцу? При движении пальца по бокалу кожа то зацепляется за стекло, то проскальзывает по его поверхности. При этом возникают упругие деформации стакана, сопровождаемые звуком. А т. к. бокал — твердое тело, имеющее полость, то он является резонатором, усиливающим звук. Высота звука зависит от размеров резонатора.

• Как используют ультразвуковые волны для отпугивания птиц? У некоторых птиц ультразвук вызывает болевые ощущения.

V. Домашнее задание: создать презентацию, в которой будет представлена информация значения звука на человека.

ВЫВОД: На примере свойств и применения инфразвуковых, звуковых и ультразвуковых волн подтверждается один из законов диалектики - закон перехода количественных изменений в качественные.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/642029-urok-seminar-volshebnyj-mir-zvukov