Методическая разработка урока по теме «Механические волны и звук»

Австриевских Наталья Михайловна, учитель физики МБОУ Гимназия № 11, г. Ельца Липецкая область, победитель конкурса лучших учителей ПНПО 2007 и 2016 гг. Тема урока: Механические волны и звук Автор: Австриевских Наталья Михайловна, учитель физики МБОУ Гимназия №11 г. Ельца, Липецкая обл. Тип урока: Обобщающий Цель урока: 1. Обобщить и систематизировать знания по теме «Колебания и волны» в нетрадиционной форме с использованием новых информационных технологий. 2. Совершенствовать навыки решения задач с использованием физических явлений различного уровня сложности. 3. Развить навыки решения тестовых заданий в форме ЕГЭ. 4. Развитие критичности и гибкости мыслительных операций, умение делать сопоставления, выдвигать гипотезы в ходе эксперимента. 5. Расширить кругозор учащихся на основе материала по теме, формирование мировоззрения и научных убеждений. 6. Воспитание культуры речи, формирование коммуникативной культуры учащихся, взаимопомощи. 7. Воспитание интереса учащихся к процессу познания через музыку и театр (развитие меж предметной связи). Методическая цель: Использование разнообразных методов и приемов, способствующих развитию у учащихся логического мышления, интереса к процессу познания. Этапы урока: 1.Организация начала урока. 2. Подготовка учащихся: сообщение темы (проблемы). Обобщение отдельных фактов, понятий и явлений. 3. Повторение, обобщение понятий и усвоение соответствующей им системы знаний. 4. Приведение единичных знаний в систему (самими учащимися). 5. Подведение итогов урока. Рефлексия. 6. Информация о домашнем задании. Эпиграф: Природа шумная уснула; Лишь слышен дев издалека Навив унылый. Вторят горы, и нежен он, Как птичек хоры, Как шум приветный ручейка… М.Ю.Лермонтов Оборудование: 1. Приборы по теме «Колебания и волны» (волновая машина, камертон, 2. нитяной и пружинный маятники, музыкальные инструменты (погремушки, бубен, клавесин, гитара, труба и т.д. ), стакан с водой, пуговица на нити, ложка на бечевке, песок на бумаге. Презентация урока и видеофильмы по теме «Колебания и волны» (нитяной маятник, звуковые волны и их распространение, использование ультразвука в медицине (ингаляции, исследование сердца)) 3. Театральная ширма. 4. Интерактивная доска. 5. Проектор. 6. Документ-камера. 7. Системный блок для звучания электрогитары. Ход урока: 1.Организация начала урока. Учитель приветствует и акцентирует внимание учащихся (организация подготовленности учащихся к уроку). 2. Подготовка учащихся: сообщение темы (проблемы). Обобщение отдельных фактов, понятий и явлений. На данном этапе урока используется физическое оборудование, используется метод «ситуация успеха», для этого необходимо озвучить цели урока и определить уровень овладения знаний, умений и навыков. Сегодня на уроке мы будем говорить о колебательном движении и звуках, которые нас окружают. Многое, что нас окружает, можно описать с помощью колебательного движения или звуковых явлений. Для обобщения и систематизации знаний повторим некоторые физические понятия и термины, которые мы с вами изучали на предыдущих уроках. 3. Повторение, обобщение понятий и усвоение соответствующей им системы знаний. На этом этапе урока используются различные методы и приемы (интеллектуальная разминка, найди ошибку, условные обозначения). Ученики сами друг другу задают вопросы по пройденной теме, приготовленные заранее, затем идет проверка (по слайдам презентации). «Найди ошибку» идет через документ- камеру, представляются рисунки, формулы в которых допущены ошибки ??? Что называется, колебательным движением? (Колебательным движением называется движение тела, при котором тело совершает движение около положения равновесия.) Приведите примеры колебательного движения. Какие из перечисленных ниже движений являются механическими колебаниями: 1. Движение качелей 2. Движение мяча на выпуклой поверхности 3. Движение звучащей струны гитары? Перечислить характеристики колебательного движения и дать определение каждой величины. (Амплитуда –наибольшее отклонение тела от положения равновесия Х(m); Период – минимальный промежуток времени, через который движение повторяется T; Частота – число колебаний в единицу времени v). Какие виды маятников вы знаете? (Нитяной – размеры которого много меньше длины нити, а его масса много больше массы нити. Записать формулу для нитяного маятника (у доски) (T=2π√I/ģ), Просмотр фильма «Нитяной маятник». Чем отличается пружинный маятник от нитяного? Пружинный – это маятник, который совершает движение за счет разности сил тяжести и упругости. Записать формулу для пружинного маятника (у доски) (T=2π√m/ĸ)). Что такое гармонические колебания? (Гармонические колебания – это колебания, которые изменяются по закону синуса или косинуса). Сравнить графики двух гармонических колебаний, чем они отличаются? Записать уравнение зависимости координаты X(t). (у доски) (x=А cos(Wt+α)) Виды гармонических колебаний: Свободные –это колебания, которые происходят за счет однократного воздействия. -это затухающие колебания, т.к. полная механическая энергия уменьшается за счет преодоления сил трения. Привести пример из окружающего мира. Вынужденные- это колебания, которые происходят за счет постоянной действующей силы. Привести пример из окружающего мира. В чем заключается явление резонанса? (Резонанс- это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний). Зависит ли резонансная кривая от сил трения? (Чем меньше трение, тем больше амплитуда резонансных колебаний и тем острее пик на резонансной кривой). Рассмотреть график. Привести пример резонанса (мост в Санкт-Петербурге). Что такое волна? (Волна- это колебания, которые перемещаются в пространстве с течением времени.) Виды волн: Поперечные волны- это волны, в которых частицы совершают колебания в направлениях, перпендикулярных направлению перемещения волны. Где они распространяются? (твердые) (Волна от брошенного камня) Обратить на анимацию опыта поперечных волн. Продольная волна_ это волна, в которой частицы совершают колебания в направлениях, совпадающих с перемещением волны. Где они распространяются? (твердые, жидкие, газообразные) (звуковые волны, цунами, ударная волна). Обратить внимание на анимацию опыта продольной волны. Характеристики волнового движения: Скорость (зависит от температуры и свойств среды), длина, амплитуда, период, частота. (скорость звука в воздухе 330-340 м\с, в воде- 1400м\с, в стали –около 5000м\с; Механическая волна не переносит вещество, механическая волна переносит энергию (перераспределяет); длина волны- расстояние между двумя ближайшими, колеблющимися в одинаковой фазе. Λ=vT) Что называется, звуковыми волнами? (Это упругие волны, которые воспринимаются человеческим ухом с частотой от 20 до 20000 Гц) В каком разделе изучают звуковые волны? (Акустика) Привести пример звуковой волны. Сообщение учащегося о волне. (Рассмотрим занимательные факты: поскольку средняя плотность тела рыб близка к плотности воды, их вес вблизи основных горизонтов жизнедеятельности достаточно хорошо уравновешивается выталкивающей силой по закону Архимеда. Благодаря ритмичной работе мышц рыба может отталкиваться от воды и таким образом перемещаться. При этом по ее телу в направлении от головы к хвосту с возрастающей амплитудой пробегает плоская или винтообразная упругая волна. Скорость распространения этой волны превышает быстроту перемещения рыбы. За счет ритмичного отталкивания от воды при распространении по телу упругой волны и осуществляется плавание рыб. К помощи плавников рыбы прибегают только для поддержания равновесия и при медленных перемещениях.) Просмотр видеофрагмента «Звуковые волны и их распространение». Чем отличаются голоса? Прослушивание выступлений гостей: Детская эстрада (вокально-инструментальный ансамбль девочек начальной школы) с песней «Модницы»; Русская народная песня «Не бела заря!» (классная дама исполняет отрывок); Поп музыка (фрагмент с использованием музыкальной записи); Академическое пение «Аве, Мария» (учитель музыки). Игра на инструментах. Чем отличаются звуки? (учитель играет на клавесине, ученики играют на электрогитарах). Театр кукол «Петрушка» (учащиеся студии кукол показывают представление, благодаря которому можно задать вопрос: Что же такое эхо?) Петрушка: Доброго здоровья, господа почтенные! Здравствуйте. Узнали меня? Я Петрушка. Рататуй! Уй-уй! (ударился головой) Марфуша: Петрушка, ты что разуй-кался? Петрушка: Это не я, это эхо. Друг Петрушки: а что такое эхо? Петрушка: Я буду говорить строчку, а вы за мной повторяйте последний слог. Собирайся детвора (ра) Начинается игра (ра) Да ладоши не жалей (лей) Сколько времени сейчас (час) Сколько будет через час (час)? И не правда – будет два (два) Думай, голова, голова (ва). Как поет в селе петух (ух) Да не филин, а петух (ух) Вы уверены, что так (так)? А на самом деле, как (как)? Это локоть или глаз (глаз)? А вот это что у нас (нас)? Это ухо или нос (нос)? Или может сена воз (воз)? Вы хорошие всегда (да)? Или только иногда (да)? Не устали отвечать (ать)? Разрешаю помолчать (ать)! После представления театра кукол учащиеся должны ответить на вопрос, что же такое эхо? (Это звуковая волна, отражающая какой- либо преградой и возвращающаяся туда, откуда начала распространяться). Привести применения эха. (Эхо локация. h=vt\2) Использование ультразвука в медицине (фильм «Использование ультразвука для ингаляции», «Ультразвуковое исследование сердца»). 4. Приведение единичных знаний в систему (самими учащимися). Задача 1: При полете большинство насекомых издают звук. Чем он вызывается? Кто в полете быстрее машет крылышками: муха, шмель или комар? Как это можно определить? (Быстрее машет крыльями комар, медленнее – шмель. Определить это можно по высоте звука, который издают насекомые). Задача 2: Каким образом пасечник может на «слух» довольно точно судить об успехах пчелы в сборе нектара и пыльцы? (Частота взмахов крылышек (и высота звука) пчелы возрастает с увеличением ее «груза») Задача 3: Почему при стрельбе пуля вылетает из ружья со свистом, а брошенная рукой пуля летит бесшумно? (Пуля, выпущенная из ружья, движется со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе. Вследствие этого образуется ударная волна, создающая звук высокого тона). Задача4: Как изменилось бы звучание школьного звонка, если бы атмосферное давление резко увеличилось (уменьшилось)? (громкость увеличилась (уменьшилась)) Задача5 (графическая): На рисунке представлена зависимость координаты колеблющегося тела от времени. Найти амплитуду, период, частоту и записать уравнение зависимости от времени x(t). Задача 6: (задачи с выбором ответа) Период колебания частиц воды равен 2с, расстояние между соседними гребнями равно 6м. Определить скорость распространения этих волн А)3м\с б)12м\с в)1/3м\с Задача 7: От чего зависит громкость звука? А)от частоты колебаний Б) от амплитуды колебаний В) от частоты и амплитуды Г) не зависит ни от частоты, ни от амплитуды Задача7 (задача-эксперимент) (выполняют сами учащиеся, выдвигают гипотезу и делают вывод): Возьмем прочную бечевку (60см) и привяжем к ней в середине металлическую ложку, концы бечевки привяжем к указательным пальцам, закинем за уши. (Оба конца имеют одинаковую длину). Ложка должна свободно повиснуть, и сталкивается с краем стола. Слышится звук, напоминающий колокольный звон. (Обоснование: Ударяясь о стол, металл начинает колебаться. Эти колебания по бечевке, передаются ушам. Мы слышим, благодаря тому, что наши уши воспринимают различные колебания. Чтобы издавать звук, предмет должен колебаться. Колебания от него передаются воздуху и распространяются в нем. Колеблющиеся молекулы воздуха ударяются о барабанную перепонку, из-за чего она тоже колеблется. Эти колебания идут больше через костную ткань и жидкость в ухе, пока не доходят до слухового нерва, а он посылает сигнал в мозг). Задача 8: Когда мы держим стакан в руке и размешиваем чай в нем ложкой, то слышим звук. Затем, поставив стакан на стол и продолжая помешивать чай, слышим другой звук. (Звуковые колебания передались столу). Задача 9: (у доски) Подводная лодка всплыла на расстоянии 200м от берега, вызвав волны на поверхности воды. Волны дошли до берега за 40с, причем за последующие 30с было 60 всплесков волн о берег. Каково расстояние между гребнями соседних волн? (Ответ:2,5м) 5.Итоги урока. Рефлексия. Поднимите зеленую карточку, если вам урок понравился. Если нет, то красную карточку. Зарисуйте в тетради примеры колебательного движения или звуковых волн. 6.Домашнее задание: Повторить изученный материал и подготовиться к к\р, по желанию приготовить презентацию по теме «Волны», сообщения «Звук вокруг нас», составить задачи по данной теме, выполнить творческое задание в форме сочинения, стихотворения, рисунка. Заключительное слово учителя: Большое спасибо всем за творческую работу на уроке. Очень надеюсь, что это не последний такой урок, мы еще не раз будем использовать различные виды деятельности на уроках физики. Жажда новых познаний по-прежнему расстилается перед вами. …Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знание на деле. (Аристотель)