Цели урока:
- активизация познавательной деятельности учащихся,
- создание наиболее эффективных способов деятельности учащихся при изучении звуковых явлений в природе.
Технология: проектно-исследовательская.
Задачи:
- Развивать умение наблюдать звуковые явления и объяснять результаты наблюдений и экспериментов.
- Применять экспериментальные результаты для обобщения и систематизации звуковых явлений.
- Создать ситуацию поиска исследования, сотрудничества.
Ход урока
Урок начинается с прослушивания звукозаписи (пение птицы, комар, шмель).
Учитель. Я думаю, ребята, что вы без труда узнали, кому принадлежат эти звуки. Чьи это голоса? (Ответ учащихся). А вы никогда не задумывались над проблемой, почему можно распознать звуки, окружающие нас? Давайте обсудим эту проблему, иначе говоря, целью нашего исследования будет выяснение причин различия звуков. Мы с вами живем в мире разнообразных звуков, но сегодня на уроке мы рассмотрим звуковые явления в природе. Запишите тему урока "Звуковые явления в природе". Итак, мы должны выяснить причины различия звуков в природе. Как вы думаете, с чем это связано? Каковы ваши гипотезы?
Гипотезы учащихся (возможные варианты ответов): звуки различаются по своим характеристикам, характеристики звуков зависят от источников звука, восприятие звуков зависит от приемников звука.
Учитель. Чтобы подтвердить или опровергнуть ваши гипотезы, нужны факты. Прежде чем обсуждать эти факты, давайте коротко вспомним, что такое звук? Что необходимо для существования звука?
Ученик. Ответ об условиях возникновения и распространения звука, характеристиках звука.
Учитель. Итак, вы предположили, что различие звуков связано с различием источников и приемников звука. Сначала рассмотрим и сравним источники звуков человека и некоторых животных. Мы с вами будем работать с таблицей, которую вы видите на доске, у вас такая таблица (см. приложение: таблица 1 и таблица 2) есть на столе и вы ее будете заполнять. Эта таблица содержит также справочный материал. Что является источником звука у человека?
Ученик. Голосовые связки.
Учитель. Правильно, хотя вы должны помнить, что, голосовой аппарат человека устроен достаточно сложно. Вспомните устройство аппарата речи человека.
Ученик. Ответ о строении голосового аппарата человека.
Учитель. Кроме человека, голосовые связки имеют все млекопитающие животные. Летучие мыши и дельфины - тоже млекопитающие, но почему они выделены в отдельную графу? Почему летучие мыши, символы кошмаров, призраков и дельфины, умные, жизнерадостные, ласковые животные оказались в одной группе?
Ученик. Эти животные, создают кроме звуковых, ультразвуковые сигналы.
Учитель. Голосовой аппарат птиц отличается от млекопитающих, но можно сказать, что звуки у птиц создаются голосовыми связками.
В следующей графе рыбы. Что это ошибка? О каком источнике звука у рыб можно говорить, если всем известна поговорка "нем как рыба"? Но, оказывается, эта поговорка устарела. Ученые доказали, что рыбы издают звуки, среди них есть даже очень говорливые. Чем же они создают звуки?
(После ответов учащихся записываем в таблицу). Рыбы создают звуки трением жаберных пластин, скрежетом глоточных зубов, плавательным пузырем.
Учитель. Каким образом создают звуки насекомые?
Ученик. Насекомые создают звуки колебанием крыльев и трением надкрылий.
Учитель. Теперь понятно, что, когда мы слышим неприятный писк комара, это не является предупреждением об атаке. Он бы и рад замолчать, да не может.
А теперь обратимся к справочному разделу таблицы - диапазон частот.
Сравните по высоте звука голоса мужчин, женщин, певцов. Как связана длина голосовых связок с высотой звука? Почему у детей очень высокие голоса? Сравните диапазоны частот, создаваемых животными. (Ответы учащихся).
Учитель. Перейдем к следующей характеристике звука - тембру. Что такое тембр?
Ученик. Тембр - это индивидуальная характеристика звука, она зависит от набора частот, из которых состоит звук.
Учитель. Давайте, сравним осциллограмму звука, создаваемого камертоном, с осциллограммой пения птиц. (Демонстрационный эксперимент).
Учитель. Какой вид колебаний вы наблюдаете при звучании камертона? При пении птиц? Есть ли различие?
Ученик. Камертон создает гармонические колебания одной частоты, а при пении птиц - несколько синусоидальных колебаний разной частоты.
Учитель. Правильно, в первом случае мы видим простое гармоническое колебание, а во втором - сложное. Почему человек, животные создают свой, неповторимый набор частот? От чего это зависит?
Ученик. Это зависит от индивидуальности источника звука. У человека - индивидуальность голосовых связок, носовой, ротовой, глоточной полости, которые участвуют в создании звука.
Учитель. С чем можно сравнить неповторимость частотных характеристик человека? (предположения учащихся).
Ученик. Вывод - неповторимость частотных характеристик человека можно сравнить с отпечатками пальцев человека.
Учитель. Правильно. Существует возможность доказать по частотной характеристике принадлежность голоса тому или иному человеку, что используется в криминалистике.
Мы наблюдали на осциллографе колебания, которые отличались определенной периодичностью. А теперь, посмотрим осциллограмму звука другой музыки. (Звукозапись рок - музыки).
В чем отличие этой осциллограммы?
Ученик. Мы видим негармонические колебания.
Учитель. Неупорядоченная, непериодическая последовательность звуковых волн представляет собой шум. Наверное, барабанщики обидятся, но с точки зрения физики игра на барабане - это просто шум. В отличие от этого, речь человека, музыка, пение птиц, т.е. те звуки, которые отличаются определенной периодичностью, называется музыкальными звуками или музыкальными тонами.
У такого важного органа, как речевой аппарат, могут возникать заболевания.
Вам, как будущим врачам, интересно будет узнать о некоторых из них.
Конечно, заболевания бывают и у животных, но это уже тема разговора ветеринаров. (Просмотр видеофрагмента, на котором больной с охриплостью голоса находится на приеме у врача отоларинголога).
Учитель. Как можно объяснить это заболевание с точки зрения физических процессов образования звука?
Ученик. Воспалительный процесс, отечность, опухоль голосовых связок изменяет их частоту колебаний, не позволяет им смыкаться в достаточной мере, что влияет на процесс создания звука, на тембр.
Учитель. Мы рассмотрели источники звука человека и животных, какие выводы можно сделать, сравнивая их? (Ответы учащихся и запись выводов в таблицу). Выводы:
- Человек и животные создают звуки в определенных диапазонах частот.
- Некоторые животные создают ультразвуковые волны.
- Звуки отличаются тембром.
- Голосовой аппарат млекопитающих мало отличается от голосового аппарата человека, но уступает по богатству тонов.
Учитель. Переходим к сравнению приемников звука. Что является приемником звука у человека и млекопитающих?
Ученик. Уши.
Учитель. Как устроен слуховой аппарат человека и млекопитающих?
Ученик. Ответ о строении уха и приеме звукового сигнала.
Учитель. Летучие мыши и дельфины имеют уши для восприятия обычных звуковых сигналов (у китообразных нет, как такового, наружного уха, но есть отверстие, прикрытое пленкой), а также, имеют устройство для восприятия отраженного ультразвукового сигнала, т.е. они используют ультразвуковую эхолокацию.
Что вам известно о слуховом аппарате птиц, рыб и насекомых?
Ответы учащихся. Птицы имеют среднее и внутреннее ухо, у рыб есть только внутреннее ухо. Насекомые имеют слуховые рецепторы, которые расположены на разных частях тела.
Учитель. Обратимся снова к справочному материалу таблицы №2 по диапазону слышимости. Обратите внимание на верхний и нижний пределы слышимости человека. Далеко не все люди слышат 20 кГц. Средний предел слышимости примерно 14кГц. Лучше всего люди слышат в диапазоне 800-2000 Гц.
Сравните диапазоны слышимости человека и других животных. Рыбы, оказывается, тоже слышат. Есть сведения, что Петр 1 запретил звонить в колокола во время нереста лещей.
У человека диапазон слышимости меньше, чем у многих животных. Является ли это таким большим недостатком человека? (Ответы учащихся).
Учитель. Говоря о приемниках звука у человека и животных, вы никогда не задумывались, почему у человека и животных 2 уха?
(Учитель проводит демонстрационный эксперимент бинаурального эффекта).
Учитель. Какой вывод можно сделать после этого эксперимента?
Ученик. Имея два уха, можно определять направление звука.
Учитель. Правильно. Человек и высшие животные обладают бинауральным слухом. Звуковые волны достигают не одновременно правого и левого уха.
Человек способен заметить, что звук до одного уха доходит всего лишь на 0,0001 секунды позже, чем до другого, таким образом, может определить направление звука.
А теперь рассмотрим, какие нарушения слуха могут быть у человека?
(Учащиеся смотрят видеофрагмент, на котором показан больной с заболеванием уха на приеме врача отоларинголога).
Учитель. Как можно объяснить с точки зрения физики снижение слуха у больного с перфорацией барабанной перепонки?
Ученик. Отверстие в барабанной перепонке не позволяет ей совершать колебания с частотой принимаемого сигнала.
Учитель. Сравнив приемники звука, какие выводы можно сделать?
Ответы учащихся.
Выводы:
- Диапазон слышимости человека уже, но очень высокая чувствительность слухового аппарата.
- Человек и высшие животные обладают бинауральным слухом.
- Использование некоторыми животными звуковой и ультразвуковой эхолокации.
Учитель. Подведем итоги нашей работы. Мы сравнили источники и приемники звука у человека и животных. С какой целью мы это делали?
Ученик. Для выяснения причин различия звуков.
Учитель. Можете ли вы теперь ответить на вопрос, почему можно распознать различные звуки?
Ученик. Звуки различаются по характеристикам: по частоте, громкости, тембру, а эти характеристики зависят от источников звука. Восприятие звука человеком и животными зависит от особенностей слухового аппарата.
Учитель. Мы подтвердили ваши гипотезы?
Ученик. Подтвердили.
Учитель. Как вы думаете, в чем состоит главное отличие звуковоспроизведения и звуковосприятия человека от животных?
Ответы учащихся, после которых делается вывод. У человека звуковой язык является результатом его способности к мышлению, а звуки, издаваемые животными, есть проявление их нервно-рефлекторной деятельности, врожденного рефлекса. Слух человека это также не простое восприятие, а способность анализировать, запоминать, извлекать из звуков полезную информацию.
Учитель. Для человека и животных звуковая картина мира является одним из важнейших источников информации об окружающем мире. Ясно, как велико значение звука для человека и животных.
Вопросы для домашнего задания:
- Может ли звук оказывать вредное воздействие на живые организмы?
- Какие решения, найденные живой природой в области звука, используются на практике?
На этом мы заканчиваем урок, на котором обобщили многие звуковые явления, наблюдаемые в природе, и, наверное, стали немного счастливее, потому, что, как сказал венгерский ученый Д. Хевеши "Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удается связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые".