План-конспект уроку фізики "Розв'язування задач на обчислення характеристик звуку"

План-конспект уроку є дипломантом ІІІ ступеня Всеукраїнського конкурсу на кращий план-конспект уроків природничих дисциплін із елементами медіаграмотності для 1-11 класів у 2018/19 н.р. («Фізика»)

Тема: Розв'язування задач на обчислення характеристик звуку.

Мета: узагальнити і систематизувати основні теоретичні питання теми, з'ясувати як розраховують характеристики звукових коливань, формувати культуру проведення експериментальних досліджень; розвивати логічне мислення, вміння узагальнювати, порівнювати, зіставляти, аналізувати; виховувати культуру наукового мислення, вміння працювати в групах, прислухатися до думки інших, розвивати почуття взаємодопомоги.

Очікувані результати: знаннєвий компонент: учні відтворюють знання з теми "Механічні коливання і хвилі", розуміють зв'язки між ними; діяльнісний компонент: учні розв'язують задачі на використання формул, пов'язаних з характеристиками звуку; вміють аналізувати графіки коливань; ціннісний компонент: учні оцінюють на якісному рівні результати застосування набутих знань з механіки в реальних життєвих ситуаціях.

Ключові компетентності, що формуються на уроці: основні компетентності у природничих науках і технологіях (розуміти фізичний зміст явищ та процесів; інтерпретувати результати фізичних досліджень); математична (уміти сприймати та відтворювати фізичну інформацію щодо опису явищ, процесів, законів природи у формі  математичних рівнянь, співвідношень); спілкування державною мовою (спілкуватися, грамотно й усвідомлено користуватися сучасною науковою мовою), уміння вчитися (спостерігати, аналізувати, самостійно узагальнювати накопичену інформацію, робити висновки, набувати нові знання).

Форми навчання: парна, групова, індивідуальна, колективна, фронтальна.

Тип уроку:  розвитку компетентностей

Наочність і обладнання: мультимедійне обладнання (ноутбук, мультимедійний проектор з інтерактивною дошкою Interch Board), мобільні телефони, мобільні додатки, презентація, камертон, посудина з водою, дві лінійки різної довжини, скотч, аркуш ватману, радіоприймач, два коробки від сірників, пару сірників, шовкова  нитка.

План-схема уроку

Хід уроку:

І. Організаційний момент.

Дихальна вправа. Налаштування на роботу.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Ми живемо  в океані звуків.

На слух сприймається лише 20 %  інформації, сприйняття світу для нас було б неповним, якщо б ми не мали слуху. Звук для живих істот є джерелом інформації. Слуховий апарат людини постійно сприймає, аналізує та інтерпретує звукову інформацію про себе та про навколишнє середовище. Звуки відрізняються один від одного багатьма параметрами, поширюються у різноманітних середовищах. При цьому звукові хвилі зазнають змін, які відбуваються по законах акустики. Застосовуючи ці знання, людина зможе правильно аналізувати звуки і адекватно на них реагувати.

Аукціон питань

• Що уявляє собою звук? (Звук - це механічні пружні хвилі, що поширюються в газах, рідинах, твердих тілах)
• Звукові хвилі, частота яких менша за 20 Гц називають… (інфразвуковими)
• Звукові хвилі, частота яких більша за 20 000 Гц називають… (ультразвуковими)
• Як утворюється звук? (звук утворюється коливанням стовпа  повітря)
• Перечисліть фактори, від яких залежить швидкість звуку. (Швидкість звуку залежить від: виду середовища (у повітрі швидкість звуку становить 340 м/с, у воді - 1400 м/с); температури середовища (швидкість звуку зростає з підвищенням температури); виду хвиль (швидкість поширення поздовжніх хвиль більша, ніж поперечних).

• Які характеристики звуку ви знаєте? (Гучність - визначається величиною енергії, що переноситься звуковою хвилею (залежить від амплітуди коливань джерела, вимірюють в децибелах (Дб). Висота звуку - визначається частотою хвилі. Тембр - залежить від набору і частот обертонів, з яких складається звук).

• Назвіть властивості звукових хвиль?

(При переході з одного середовища в інше змінюється довжина звукової хвилі при незмінній частоті звуку. Звук відбивається від межі двох середовищ. Завдяки цьому явищу виникає луна.)

• Що таке акустичний резонанс? (різке збільшення амплітуди звукових хвиль внаслідок резонансу)

• Чи можна почути гуркіт ракетних двигунів у космосі? (ні, відсутні частинки середовища)

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Сьогодні на уроці ми з'ясуємо чому грім чути  пізніше за спалах блискавки, дізнаємося чому в студіях  звукозапису  стіни вкривають  шаром  звукопоглинальних матеріалів.

Запис теми уроку. Сформулюйте мету уроку (самостійно формулюють мету уроку)

Проблемне запитання

До нас прийшло закодоване музичне повідомлення. Щоб його розшифрувати,  необхідно виконати завдання. За кожне виконане завдання ви будете отримувати  ноти, місце яких на  музичному стані. За кількістю набраних нот ви прослухаєте музику та відгадаєте закодоване послання.

ІV. Основна частина.

1. Робота в групах

Експериментальне завдання № 1

Подібно хвилям.

Візьміть камертон, миску, воду. Стукніть  одним зубцем камертона по краю столу.

Результат: камертон видає звук.

Швидко опустіть камертон у воду.

Результат: вода починає рухатися, виникають бризи й маленькі хвилі (див. рисунок 2).

Поясніть отриманий результат.

Експериментальне завдання № 2

Умійте розрізняти різні звуки.

Візьміть дві лінійки різної довжини, скотч. Прикріпіть лінійки до стола так, щоб вони виступали за його край (див. рисунок 3). Змусьте вібрувати спочатку коротку лінійку, потім довгу.

Результат: довга лінійка, вібруючи, видає низький звук, а коротка — вищий.

Поясніть отриманий результат.

Експериментальне завдання № 3

Підсильте звук.

Потрібен аркуш ватману, скотч, радіоприймач. Згорніть ватман лійкою й закріпіть краї скотчем. Увімкніть радіо, але дуже тихо. Вузьку частину лійки притуліть до вуха, а широку піднесіть до приймача (див. рису­нок 4).

Результат: звук вашого голосу голоснішає, підси­люється, і його може почути навіть людина, що стоїть на відстані.

Поясніть отриманий результат.

Експериментальне завдання № 4

Телефон

Потрібно 2 коробки від сірників, пару сірників, шовкова нитка. З двох коробок із сірників, шовкової нитки та двох сірників зробити примітивний, але працюючий телефон. У коробці робимо отвори по центру у задній стороні. Просовуємо нитку в отвори і  прив'язуємо на кінцях сірники, щоб щоб нитка не висмикувалась. Все, телефон готовий. Відходимо на відстань нормального натяжіння нитки і розмовляємо.

Також цю штуку робили, замінивши коробки на банки з під згущеного молока.

Результат: звук вашого голосу в коробці  голоснішає, підси­люється, і його може почути навіть людина, що стоїть на відстані до 30 м (за такої довжини нитки).

Продемонструйте його і поясніть принцип дії.

2. Вчимося розв’язувати задачі.

 Якісні задачі:

1. При польоті більшість комах видають звук. Чим він викликаний? (крильце комахи розсікає повітря і створює звук)
2. Хто в польоті швидше махає крилами – муха, джміль або комар? Як це можна визначити? (визначається за частотою, частота коливань крилець комара і джмеля в польоті різна)
3. Якщо провести вологим пальцем по склу, то виникає звук. Чому? (Коли ми водимо пальцем по склу, то змушуємо його вібрувати. Ці вібрації передаються повітрю. Коли стовп повітря коливається, ми чуємо звук.)
4. Чому при перевірці коліс вагонів під час зупинки поїзда їх обстукують молотком. Чому? (перевірка гальм, висота звуку знижується)
5. Механіки, які перевіряють роботу двигунів автомашини або трактора, іноді прикладають до вуха один кінець ручки молотка, а інший – до різних частин двигуна. Для чого вони це роблять? (швидкість звуку залежить від густини середовища: чим більша густина, тим більша швидкість звуку. Таким чином можна перевірити наявність тріщин)
6. Чому в студіях звукозапису стіни вкривають  шаром  звукопоглинальних матеріалів? (щоб не виникала луна, що є перешкодою для аудіозапису. Звукова хвиля, потрапяючи на таку поверхню, не відбивається, а загасає усередині)
7. Як у повній темряві кажани та дельфіни знаходять здобич? (Кажани та дельфіни випромінюють ультразвук і сприймають його відлуння, завдяки чому вони навіть у повній темряві можуть знайти дорогу або спіймати здобич.)
8. Чому звук утворюється гучнішим, якщо стукати в двері, а не у стіну? (Тому що двері деформуються більше, ніж стіна, і амплітуда їх коливань більша, від того і сильніший звук).

3. Розрахункові задачі.

Якщо під час грози ви побачили сильну блискавку і через 12 секунд почули перший гуркіт грому - це значить, що блискавка вдарила в чотирьох кілометрах від вас (340 * 12 = 4080 м.) У приблизних розрахунках приймається - три секунди на кілометр відстані (в повітряному просторі) до джерела звуку.

Самостійне розв'язування задач по варіантах.

І варіант

Задача 3.1. Під час грози людина почула грім через 10 с після спалаху блискавки. На якій відстані відбувся розряд? Швидкість звуку в повітрі - 340 м/с.

ІІ варіант

Задача 3.2. Гілка, що коливається від вітру, кожні дві секунди вдаряється в шибку. Знайдіть період і частоту коливань гілки.

ІІІ варіант

Задача 3.3. Явище відбивання звуку використовують для дослідження морських глибин за допомогою ехолота.

Визначити глибину моря під кораблем, якщо відправлений з нього  ультразвуковий сигнал був прийнятий ехолотом через 1 с. Швидкість  звуку у воді 1435 м/с.

Тим часом один учень біля інтерактивної дошки розв'язує задачу.

Задача 3.4. Плавучий буй за 45 с піднявся на гребенях хвиль 15 разів. Визначте швидкість хвиль, якщо відстань між їхніми гребенями дорівнює 3 м.

Колективне розв'язування задач

Задача 3.5. Період коливань крилець джмеля 5 мс. Частота коливань крил комара 600 Гц. Яка з комах зробить більше змахів крилами за 1 хв і на скільки?

Задача 3.6. Частота коливань струни дорівнює 800 Гц. Скільки коливань здійснить точка струни за 0,2 хв? Який шлях проходить за цей час точка струни, амплітуда коливань яких дорівнює 3 мм?

4. Робота з шумометром

Перед вами таблиця "Санітарні норми допустимого шуму в приміщеннях жилих і громадських будівель та на території житлової забудови" (див. додаток 1).

Зараз пропоную заслухати аудіофрагменти. За допомогою шумометра ви зараз визначатимете звуковий фон та рівень допустимості значення звукового тиску.

Учні слухають  аудіофайли: спів пташок, шум моря, рок музика, робота вітрогенератора.

За допомогою мобільних пристроїв (шумометра) визначають  звуковий фон та рівень допустимості значення звукового тиску, користуючись даними таблиці.

Шум, що видається комп'ютером, принтером та факсом в кімнаті без звукопоглинальних матеріалів - може перевищувати рівень 70 db. Тому не рекомендується розміщувати багато оргтехніки в одному приміщенні.

V. Рефлексія

Відгадування пісні за нотами

(Пісня Тіни Кароль "Україна- це ти")

VІ. Підбиття підсумку. Оцінювання учнів (див. додаток 2)

Інтерактивна вправа "Знав…Дізнався…Хочу більше дізнатися…"

На закінчення уроку мені хочеться сказати такі слова, що найчарівніша музика у світі – це голос доброго людського серця. Я бажаю Вам, щоб у вашому житті зустрічалися лише добрі і співчутливі люди.

VІІ. Домашнє завдання.

1. Повторити блок "Механічні коливання і хвилі"
2. Виконати вправу 18 (5,6).
3. Придумайте й проведіть дослід, який доводить, що гучність звуку залежить від амплітуди коливань. Опишіть установку для досліду й свої спостереження

Додаток 1

"Санітарні норми допустимого шуму в приміщеннях жилих і громадських будівель та на території житлової забудови"

Додаток 2

Лист самооцінювання

Прізвище та ім’я учня _____________________________ клас_______

Додаток 3

Папка «Мультимедійні додатки до уроку» >>> https://drive.google.com/open?id=174Ugg31lTEwtSLnTTvMP9WVUtcJpNup6

Підготувала: Альохіна Лариса Олександрівна, вчитель фізики та астрономії Свеської спеціалізованої школи І-ІІІ ступенів №2 «ліцей» смт. Свеса, Ямпільського району, Сумської області