План-конспект урока по физике в 9 классе по теме: «Инфразвук и ультразвук, и их использование»

План-конспект урока по физике в 9 классе

по теме: «Инфразвук и ультразвук, и их использование»
Цели урока:

1.Дать понятия инфразвуковых волн и ультразвуковых волн (источники, свойства, приемники).
2.Привести примеры явлений, связанных с распространением инфразвука и ультразвука в различных средах, показать, какое влияние они оказывают на жизнь человека и животных.

3.Показать роль инфразвука и ультразвука в жизни человека, животных, в жизни Земли.

4.Доказать неразрывную связь физики с другими науками: биология, геология, медицина, география и т. д.
Задачи:
-образовательные:
Рассмотреть понятия инфразвуковых волн и ультразвуковых волн, их источники, свойства, приемники.
Закрепить знания о свойствах волн.
-воспитательные:
Доказать необходимость знаний по физике в повседневной жизни.
Воспитывать осознание значимости экологического воспитания и бережного отношения к природе.
-развивающие:
Расширение кругозора учащихся.
Развивать умение обобщать, анализировать, делать выводы.
Развивать познавательную активность учащихся, умение пользоваться научной литературой, сайтами Интернета для получения нужной информации.
Отработка навыков публичного выступления с использованием информационных технологий.
Оборудование: компьютер, проектор, презентация по теме: «Инфразвук и ультразвук», диск «1С. Школа. Физика, 7-11 классы. Библиотека наглядных пособий», учебник «Физика» 8 кл. авторы , , изд-во «Просвещение», 2009г.

План урока:
1.Организационный момент.
2.Объявление темы урока, постановка целей и задач урока.
3.Краткое повторение материала предыдущего урока (фронтальный опрос по теме «Звуковой резонанс»).(Опыт с камертонами.)
4.Излоложение нового материала по электронному пособию по следующему плану:
1).Инфразвук

2).Ультразвук - определение.
3).Источники инфразвуковых и ультразвуковых колебаний.

4.Свойства волн.
5).Воздействие инфразвуковых и ультразвуковых волн на организм человека.
6).Применение инфразвука и ультразвука. Эхолот.
7).Выступления учащихся о применении ультразвука и инфразвука:

- презентация «Ультразвук и инфразвук»
- Передача информации дельфинами с помощью ультразвука..
- Передача информации тиграми с помощью инфразвука.
- Летучие мыши ориентируются в пространстве с помощью ультразвука..
- Распространение цунами сопровождается инфразвуковыми волнами, скорость которых превышает скорость цунами. Это дает возможность предупредить заранее об их появлении.
- Извержение вулканов сопровождается инфразвуковыми волнами. Это дает возможность предупредить заранее об их извержении.
- Широкое применение получили инфразвуковые волны для локации дна морей и океанов, а также для локации косяков рыб.
- Использование ультразвуковых волн для исследования внутренних органов человека и для лечения.
8). С диска обобщение и закрепление нового материала по теме «УЗ и ИЗ»

8.1 Что такое УЗ и ИЗ?

8.2. Эхолот.

8.3. Задача: скор =1440 м\с, время = 10 с.. (Расстояние 7,2 км)

8.4. Какие животные используют УЗ и ИЗ?

9. С диска повторение и обобщение материала по теме «Механические колебания. Волны и звук.»

1.Задача. Скорость велосипед.=36 км\ч, д=1м, Т=? t=T=L\V=

2. Про механические колебания,

3. Какие условия возникновения свободных механических колебаний?

4. При свободных колебаниях шара на нити от левого до положения равновесия t=0,2 c? Т=? Т=4х0,2=0,8 с.

5. Качели совершают колебания и 30 раз в минуту проходят положение равновесия. Частота колебаний (в Гц) =?

6. Полный путь за 1 период колеблющееся тело проходит =40см, А=?

9. О длине волны

10. О длине волны.

12. О скорости звука.

13. Диапазон звуковых волн.

14. Поперечные и продольные волны.

20. Ускорение.

21. Про период и амплитуду.

22. Задача про скорость.

23. Про резонанс

24.Про резонанс.

25.Волны

29 Период

31 График колебаний.
10. Итоги урока, домашнее задание: Параграф 41, записи в тетради. Ответить на вопросы после параграфа. Решить задачи № 000, 112, стр.139.

Сообщения, подготовленные учащимися.

1.Дельфин
Испускание ультразвуков животными впервые обнаружили благодаря наблюдениям за летучими мышами. В дальнейшем выяснилось, что данное явление феноменом. Ультразвуками пользуются зубатые киты, дельфины, морские свинки, жуки, мыши, птицы и даже некоторые обезьяны.

Некоторые зубатые киты испускают ультразвуки с частотой 150 кГц, что позволяет им охотится в полной темноте на глубине до 1 км.

Чрезвычайно тонким локатором обладают дельфины, способные за 20–30 м обнаружить осторожно опущенную в воду дробинку или отличить любимый вид рыбы от подобной ей по форме и размерам.

Звуковые волны большой частоты ( с малой длиной волны ) обеспечивают большую точность локации так как зеркальное отражение волн обеспечивается только от предметов, размеры которых превышают длину звуковой волны. Предметы, меньшие длины звуковой волны, дают слабое эхо. Зато звуки низкой частоты медленнее затухают с расстоянием. Поэтому для связи между собой дельфины используют звуки с частотой от10 до 400 Гц.

Пользуются для эхолокации ультразвуками и некоторые птицы, например обитающие в пещерах Центральной Америки козодои и живущие в Южной Азии стрижи саланганы.

Под действием звуков изменяется жизнедеятельность ряда растений. Ультразвуки определенной частоты и интенсивности повышают всхожесть семян, ускоряют развитие растений, увеличивают всхожесть растений.

2.Тигры Американские ученые обнаружили, что тигры используют для коммуникации друг с другом не только рычание и мурлыканье, но также и звуковые сигналы очень низкой частоты, неслышимые для человеческого уха. Эд Уолш и его коллеги из Национального исследовательского госпиталя «Бойз-Таун» в Омахе, штат Небраска, проанализировали частотные спектры рычания представителей трех подвидов тигра – уссурийского, бенгальского и суматранского – и обнаружили в каждом из них мощную низкочастотную компоненту. По мнению ученых, инфразвук позволяет животным поддерживать связь на расстоянии до 8 километров, поскольку распространение инфразвуковых сигналов почти не чувствительны к помехам, вызванным рельефом местности, и мало зависит от погодных и климатических факторов вроде влажности воздуха. Теперь ученые намерены выяснить, обладают ли частотные спектры тигриных голосов индивидуальными особенностями, позволяющими идентифицировать животных. Это существенно облегчило бы учет их поголовья.

3.Звуковое чудо.
Недавно обнаружили в морской пучине звуковое чудо. Оказалось, что во всех океанах на глубине несколько сот метров есть особый слой, в котором звук распространяется, не выходя за его границы, как в переговорной трубе. Если еще учесть, что звук в воде слабеет, или затухает, намного медленнее, чем в воздухе - на суше даже за 10 км не всегда можно расслышать звук пушечного выстрела, а в воде звук от взрыва даже маленького динамитного заряда разбегается на несколько километров, станет понятно, что в звукопроводящем слое можно услышать голоса со всех концов Мирового океана. Узнав об этом чуде природы, люди задумались, как бы использовать его для передачи сообщений, сделать из него что-то вроде телефона.
Однако есть, кажется, основания полагать, что этим природным телефоном уже давно пользуются…кашалоты. Эти переростки в семье матери-природы отличаются от других обитателей океана не только размерами, но и склонностью к очень далеким прогулкам, при которых навещают самые глухие уголки Мирового океана. Кроме того, только киты, живя практически все время на поверхности океана, могут нырять в глубину на целый километр. Таким образом, зная о подводном звукопроводящем слое, мы наконец можем вразумительно объяснить еще одну тайну – как в огромном Мировом океане киты находят друг друга. А они ведь не просто встречаются друг с другом на океанских перепутьях, но, похоже, подолгу берегут семейные узы, да и не чуждаются простой доброй дружбы, которую трудно было бы сохранить на таких необъятных просторах, не будь у них своего «телефона» или «почты».
К сожалению, это пока только гипотеза, предположение. Даже согласившись, что морские бродяги временами решают поболтать друг с другом, мы еще не можем объяснить, как они сговариваются, чтобы одновременно зайти в «телефонную будку»,- ведь для этого нужно нырнуть под воду почти на целый километр.

4. Летучая мышь.
В 1793 году Итальянским ученым Спалланцани проводились наблюдения за летучими мышами. При изучении пещер он обратил внимание на то, что летучие мыши отлично ориентируются в темноте. В ходе опытов Спалланцани заклеивал воском нос, глаза, уши летучих мышей. Только те мыши, у которых были заклеены уши, могли свободно летать в темноте, не натыкаясь на препятствия – они ориентировались в пространстве с помощью звуков. Только эти звуки не может слышать человек. Теперь мы знаем, что это ультразвук – высокочастотные механические колебания.
Обитающие у нас летучие мыши испускают частотно-модулированные ультразвуки. Каждый сигнал длительностью всего 1-2 миллисекунды начинается с частоты 90 кГц и заканчивается на частоте 45 кГц. Эти ультразвуковые импульсы, которые могут издаваться до 250 раз в секунду, служат для эхолокации и обнаружения насекомых.
Интересно, что у насекомых в свою очередь выработались защитные приспособления. Некоторые ночные бабочки и жуки имеют чувствительные к ультразвуку органы звука и, услышав сигнал мыши, они складывают крылья, падают вниз и замирают на земле.

5. Цунами.
Инфразвук (от латинского infra – ниже, под) – упругие волны, аналогичные звуковым, но с частотами ниже области слышимых человеком. Обычно за верхнюю границу инфразвуковой области принимают частоты 16-25 Гц. Источником инфразвук являются газовые разряды, ветер, колебания земной коры и поверхности моря. Инфразвук слабо поглощается и распространяется на значительные расстояния, что дает возможность предсказывать грозные стихийные бедствия – цунами. «Голос моря» – это инфразвуковые колебания, образующиеся от завихрений ветра на гребнях волн. Они распространяются в воде со скоростью 1500 м/с. Специальные датчики, опущенные в воду, улавливают эти колебания и сигнализируют о приближении шторма.
Учеными было обнаружено, что медуза «слышит» недоступные человеку инфразвуки. Это объясняется так. У медузы есть стебелек, оканчивающийся шариком с жидкостью, в которой плавают камешки, опирающиеся на окончание нерва. Первой воспринимает «голос» шторма «колба», наполненная жидкостью. Затем через камешки этот «голос» передается нервам. Прибор, имитирующий орган слуха медузы, состоит из рупора, резонатора, пропускающего колебания нужных частот, пьезодатчика, преобразующего эти колебания в импульсы электрического тока, усилителя и измерительного прибора. Такая система позволяет определять наступление шторма за 15 часов.

6. Вулкан
Инфразвуковые волны применяются для изучения строения земной коры и определения эпицентра землетрясений.
Инфразвуки дают возможность обнаруживать дальние взрывы. Например, инфразвуки, возникающие в результате атомного взрыва, удается зафиксировать на расстояния до нескольких тысяч километров.
Искусственно создаваемый инфразвук успешно используется при сейсмической разведке полезных ископаемых. Для этой цели на небольшой глубине от поверхности земли производят взрыв, который является источником инфразвуковых колебаний. Инфразвуковые волны распространяются в глубь земли и, отразившись от границы, отделяющей более плотные среды от менее плотных, например грунта от слоя нефти, возвращаются к поверхности земли, где регистрируются специальными приборами. По характеру записи, сделанной сейсмоприемником, определяют тип пород, залегающих под землей в денной местности.
С помощью инфразвука проводят зондирование атмосферы. Для этого инфразвуковые волны, излучаемые генератором, направляются в атмосферу; они отражаются от более теплых слоев воздуха. Зная время прохождения прямой и обратной волны, можно определить положение границы теплых и холодных масс воздуха.

7 .Локация дна.
Ультразвуковые приборы для целей локации и навигации по своим качествам сравнимы с другими классами этих приборов (световыми, электромагнитными), но имеют ряд преимуществ, связанных с тем, что без вынесенных наружу антенн только волны звуковой и ультразвуковой частоты могут распространяться под водой.
Рассмотрим, как осуществляется ультразвуковая локация дна. Вертикальный эхолот непрерывно испускает звуковые или ультразвуковые волны, которые достигают морского дна, отражаются от него и улавливаются приемником. Сигнал с приемника проходит усилительный каскад и подается на счетно-индикаторное устройство, где по индикаторной шкале определяют интервал времени между излученным и принятым импульсом. По времени прохождения сигнала и его скорости можно найти глубину моря.

Эхолоты могут иметь и вертикально расположенные излучатели, которые дают возможность определять расстояние до предметов в горизонтальной плоскости. При помощи подобных эхолотов обнаруживают косяки рыб и определяют, на какой глубине они находятся. Ультразвуковые излучатели для обнаружения косяков рыб расположены под днищем корабля, и каждый из них излучает в определенном направлении. Также осуществляется подводная связь между кораблями.

8. Ультразвук в медицине.

Ультразвук используется для диагностики, терапевтического и хирургического лечения в различных областях клинической медицины. Способность ультразвука без существенного поглощения проникать в мягкие ткани организма и отражаться от акустических неоднородностей используется для исследования внутренних органов. Ультразвуковые методы диагностики в ряде случаев позволяют более тонко различать структуру тканей, чем рентгеновские. Так, с помощью ультразвука обнаруживаются опухоли мягких тканей, часто не различимые другими способами.
Ультразвук применяют в акушерстве для диагностического исследования плода и беременной женщины, в нейрохирургии – для распознавания опухолей в головном мозге (эхоэнцефалография), в кардиологии – для изучения гемодинамики, выявления гипертрофии мышцы сердца. Микромассаж тканей, активация обменных процессов и локальное нагревание тканей под действием ультразвука используется для терапевтических целей.
Ультразвуковая хирургия подразделяется на две разновидности, одна из которых связана с разрушением тканей звуковыми колебаниями, а вторая – с наложением ультразвуковых колебаний на хирургические инструменты. Ультразвуковые инструменты применяются для рассечения мягких и костных тканей, позволяя при этом существенно уменьшить усиление резания, кровопотери и болевые ощущения. В травматологии и ортопедии ультразвук используют для сварки сломанных костей: при этих операциях костной стружкой, смешанной с жидкой пластмассой, заполняют пространство между костными обломками, под действием ультразвука образуется их соединение.
Применяют ультразвук и для лечения роговицы глаза, помутнения стекловидного тела и других заболеваниях глаз.
Довольно серьезной проблемой медицины считается диагностика злокачественных образований в мозге. Для этой цели применяют разработанный недавно метод ультразвуковой локации мозга. Этот метод весьма точен, с его помощью можно определять положение опухоли с точностью до 1мм.