Урок – проект «Звук и здоровье человека»

Урок – проект «Звук и здоровье человека»

9 класс

Учитель физики: Киселева ГП

МБОУ Копкульской СОШ

Купинского района

Новосибирской области

Место урока в теме: заключительный урок по теме «Колебания. Волны. Звук»

Дидактические цели урока:

• Формирование познавательных интересов (активное восприятие информации, умение работать с книгой и информационными источниками Интернета).

• Показать учащимся общность законов живой и неживой природы.

• Углубить представления о взаимосвязи и обусловленности явлений, их познаваемости.

• Формирование представлений о воздействии звука разных диапазонов на здоровье человека.

Образовательные, воспитательные и развивающие задачи урока

1. Повторить основные характеристики звука

2. Изучить действие органов слуха и механизм образования звука.

3. Рассмотреть действие звука на организм человека и вытекающие отсюда проблемы.

4. Подчеркнуть познаваемость явлений и открыть перспективы непознанных явлений.

5. Показать позитивное и отрицательно влияние звука.

6. Расширить знания о способах уменьшения вреда шумов на организм

Оснополагающий вопрос: звук полезен человеку?

Структура урока:

Этапы деятельности	Применение методических приемов	Создание дидактических материалов
Актуализация знаний	постановка проблемы по результатам интервью, кластер (выявление знаний, которые необходимо корректировать, постановка цели урока и его планирование).	интервью, диаграмма опроса, заготовка таблиц для групп
Анализ и осмысление материала	Сбор информации, ее анализ и систематизация. Выделение главных задач и планирование работы групп	Создание презентаций, диаграмм, схем. Текстовые документы
Взаимодействие и обмен информацией	Конференция: работа в группах. Представление презентаций. Перекрестные вопросы	Результаты исследований групп (физики, биологи, врачи, музыканты, инженеры). Общая статья
Рефлексия	Выявление приобретенных учащимися знаний по теме урока: эссе	Публикация материалов

Звуковая запись, сопровождающаяся видеокадрами:

Колебательные процессы – это самое распространенное движение: вибрируют крылья и корпус самолета, колеблются крылья летящих птиц, периодически изменяется направление земной оси, активность Солнца, пульсирует ток в крови, ритмично сокращается сердце. Звуки, издаваемые животными, являются упругими колебаниями окружающей среды.

Механические колебания совершают голосовые связки при пении и разговоре, ушные барабанные перепонки при восприятии звука. Вся жизнь человека связана со звуками. Тысячи звуков все время окружают нас: От звука автомобиля до чуть слышимого шелеста травы.

1 этап Актуализация знаний.

Учитель: Звуки дают возможность людям общаться друг с другом, несут им разнообразную информацию, доставляют эстетическое наслаждение, предупреждают об опасности.

Сегодня у нас необычный урок. Каждый из Вас представитель одной из профессий: физик, врач, музыкант, инженер, биолог.

Экспертная группа оценивает работу специалистов по следующим критериям:

Коэффициент участия-3 балла.

Знание материала-5 баллов.

Доступность выступления-2 балла.

Рациональность использование дополнительной информации-5 баллов.

Каждый из Вас сегодня постарается ответить на вопрос «Полезен ли звук? Почему?». (Выявление первичных знаний о пользе и вреде звука)

Послушаем, как ответили на данный вопрос учащиеся нашей школы.

*******************************

2 этап. Взаимодействие и обмен информацией.

Учитель: Мы выявили с вами первичные знания. В ходе урока мы постараемся более глубоко подойти к этому вопросу. Повторить основные понятия и характеристики звука помогут нам физики.

Физики: (раскрывают вопросы: что такое звук и каковы его основные характеристики.)

Учитель:

Человек воспринимает с помощью зрения 90 % информации из окружающего мира, слуха 9% , и только 1 % с помощью других органов чувств.

А как мы слышим? Давайте разберемся, как устроено ухо и как оно делает возможным получение информации с помощью звуков.

Проблемный вопрос: Чем можно объяснить тот факт, что человек может слышать звуки только в определенном диапазоне (20-20000 Гц)?

Биологи: (Презентация) Из курса биологии мы знаем, что когда звуковая волна доходит до нашего уха, она улавливается им – «влетает» в ушную раковину, или наружное ухо. Звук доходит до барабанной перепонки. Барабанная перепонка натянута сравнительно туго, и звук заставляет ее колебаться, вибрировать. За барабанной перепонкой находится среднее ухо – небольшая полость, заполненная воздухом. Когда давление в наружном ухе увеличивается, барабанная перепонка прогибается внутрь. Перепады давления в среднем ухе повторяют перепады давления в звуковой волне и передаются дальше, во внутреннее ухо. Внутреннее ухо – это полость, свернутое улиткой и заполненное жидкостью. Ухо имеет два порога слышимости: нижний и верхний. Натренированное ухо может слышать в полной тишине в лесу звук падающей листвы. Если перейти верхний порог громкости звука, то в ушах возникнет сильная боль.

В действии органов слуха большую роль играет резонанс. Основная мембрана, натянутая вдоль улитки - внутреннего уха, состоит из множества эластичных волокон, общее число которых достигает 24000, у основания улитки они короткие (0,04мм), тонкие и натянутые, а у вершины длинные (до 0, 5) мм, более толстые и менее натянутые. Попавшие в ухо звуковые волны вызывают вынужденные колебания жидкости, заполняющей внутреннее ухо. И вследствие явления резонанса – дрожание волоконец определенной длины. Чем выше звук, тем более короткие волоконца резонируют с ним; чем сильнее звук, тем больше размах колебаний волоконец. Именно этим и объясняется способность человека воспринимать звуки. У человека диапазон воспринимаемых частот лежит в полосе от 16 Гц до 20 кГц. В то время как у кошки диапазон гораздо шире: от 60 Гц до 60 кГц. Довольно широка полоса слышимости у птиц, черепахи, лягушки, кузнечика. Чрезвычайно «тонким слухом» обладают ночные хищники.

Ответ на проблемный вопрос: На основании наблюдений и экспериментальных данных можно сделать вывод, что отличия в восприятии звуков разными животными и человеком связаны, прежде всего, с адаптацией организмов в процессе эволюции к определенной среде обитания.

Поисковое задание всем группам

Что вы можете рассказать о механизме возникновения звука, издаваемого человеком. С чем связано изменение высоты тона издаваемого звука?

Учащиеся работают с информационной карточкой:

Голосовой аппарат человека представляет сложную автоколебательную систему. Гортань и полость рта человека являются своеобразными природными резонаторами. Голосовые связки, наподобие струн, испускают звуки под действием струй воздуха, идущего из легких. Эти звуки очень слабые, но, проходя через резонаторы, они усиливаются и приобретают своеобразную окраску – тембр, по которому мы легко узнаем знакомого человека, даже не видя его. Частота колебаний звуковой волны (определяющая высоту звука) и ее амплитуда (определяющая громкость звука) зависит от степени напряжения и длины голосовых связок, а также от скорости и давления проходящего потока воздуха, создаваемого дыхательной системой.

Ответ на поисковое задание

Учитель: Человеческое ухо – уникальный по чувствительности слуховой прибор. Остается загадкой высокая чувствительность уха, ведь человек легко улавливает на слух шорох, звуковое давление которого на барабанную перепонку в 30 миллиардов раз меньше атмосферного давления. Ученые подсчитали, что при таком перепаде давления барабанная перепонка смещается на расстояния, меньшие, чем размер атома.

Кроме того, ученым не до конца понятно, каким образом механические колебания улитки преобразуются в нервные импульсы, которые мозг воспринимает как звук.

Как знать, может быть, вас или вашим сверстникам удастся разгадать эти загадки природы.

Рассмотрим действие звука на человека и вытекающие отсюда проблемы.

Учитель. В среднем активный человек вовлечен в речевое общение примерно 10-11 ч в сутки, из них 75% времени он слушает и говорит и только 25% времени читает, пишет, работает на компьютере. Вот как велика «звуковая нагрузка» на человека.

Кажется, однозначно можно сделать вывод: звук полезен! Однако звуки не всегда играют полезную роль.

• Недавние исследования ученых показали, что снижение слуха у жителей планеты происходит такими темпами, что в скором будущем этот недуг может оказаться настоящим бедствием.

Еще в 60 –е годы были проведены исследования влияния акустических колебаний на физиологию растений. Оказалось, что органная музыка Баха не вредит растению, а как бы позволяет сохранить свою «осанку». В то время как бурная музыка рок-н-ролла может убить растение. Непрерывный многодневный грохот бульдозера вызывает линьку перьев у водоплавающих птиц, при действии шума снижаются надои молока и привес. У зверьков: лисы, песца, норки начинаются преждевременные роды. Сильный шум доводит зверьков до такого исступления, что они убивают своих детенышей

А что можно сказать о влиянии звука на человека? Слово музыкантам

Что же есть в музыке, что нас заставляет так реагировать? ПОЧЕМУ МНОГИЕ ЛЮДИ ИНТУИТИВНО ОБРАЩАЮТСЯ К МУЗЫКЕ, КОГДА ОЩУЩАЮТ КАКУЮ-ТО НЕУСТРОЕННОСТЬ, ПЛОХО себя ЧУВСТВУЮТ? Музыка - не только вибрации и звуки, но и мощная сила, производящая на большинство людей невероятный эмоциональный эффект...

Вопрос: И какую же музыку вы рекомендуете к прослушиванию?

Лучшая музыка для уха-классика. Влиянием музыки на состояние здоровья человека люди интересовались с древних времен. Тогда же выявили и самый действенный с точки зрения лечебного эффекта компонент музыки (он же и самый старый) - ритм.
Сегодня музыкальная терапия используется для уменьшения боли, страха, напряжения, повышения тонуса организма, лечения депрессии, для медицинской реабилитации и для сопровождения физических занятий

Вопрос

Почему именно классика? Я понимаю, что классика должна оказывать весьма благотворное влияние, но душа к ней не очень-то лежит. У каждого есть своя музыка - кто-то на ней вырос, кто-то просто услышал и, неизвестно почему, но она понравилась, затронула струны души.

Восприятие мелодичной музыки вызывает у человека замедление дыхания, учащение пульса, благоприятно влияет на сон. Дисгармоническая музыка приводит к эффектам противоположного характера. Убаюкивание успокаивает младенца, грубые слова, наоборот, расстраивают его.

Учитель:

В Китае более двух тысяч лет назад богохульников подвергали непрерывному воздействию звуков флейт, барабанов и крикунов, пока те не падали замертво.

Вопрос: В чем причина такого эффекта? Ваша версия.

Звуки – шумы определенного диапазона (2-3кГц) и большой мощности вредны для людей, как ослепительный свет. Исследования показали, что если шум по своему энергетическому балансу мощнее иммунных сил клетки или группы клеток, то он может явиться как раз тем самым раздражителем, который нарушает структуру и обмен веществ в клетке. Например, при прослушивании рока слушатели погружаются в мощный звуковой поток, лишаясь способности правильно ориентироваться, принимать самостоятельные решения. Бывали случаи, когда переизбыток высоких или низких частот приводил к травмам мозга, а то и к смерти слушателей. Нередки случаи так называемых «звуковых ожогов» – потери слуха и памяти

Учитель:

Каждый день миллионы людей подвергаются шумовому воздействию, которое эксперты определяют как «раздражающее слух и вредное для здоровья». И действительно, независимо от того, живете ли вы в большом городе или небольшом поселке, вы можете попасть в 87% людей, которые со временем рискуют потерять часть слуха. Исследования также показывают, что 10% россиян имеют те или иные проблемы со слухом.

Дети особенно уязвимы к ухудшению слуха, связанному с вредным шумовым воздействием, причем, как правило, это происходит безболезненно и постепенно. Чрезмерный шум наносит вред микроскопическим сенсорным рецепторам, находящимся во внутреннем ухе ребенка. Во внутреннем ухе находится от 15 до 20 тысяч таких рецепторов, и поврежденные рецепторы больше не могут передавать звуковую информацию в мозг. Ситуацию ухудшает и тот факт, что повреждение слуха при чрезмерном шумовом воздействии носит практически необратимый характер.

Слово врачам: Презентация. Берегите слух с детства

Недостаточно хороший слух может значительно замедлить умственное развитие ребенка. Эксперты считают, что первые несколько лет жизни ребенка – являются наиболее важными для его развития. Недостаточно хороший слух может значительно замедлить умственное развитие ребенка. И если недостаточный слух диагностирован поздно, может быть упущено критическое время для стимуляции слуховых проходов, ведущих к слуховым центрам мозга. У ребенка может произойти задержка развития речи, что приведет к замедлению навыков общения и обучения.

Охрана слуха должна начинаться, еще до рождения ребенка. Есть заболевания, которые, поражая беременную женщину, грозят ребенку врожденной глухотой. Среди этих заболеваний краснуха занимает ведущее место. Кроме того, некоторые лекарства (например, стрептомицин и неомицин) при приеме в больших дозах и длительное время отрицательно влияют на слуховой нерв плода и способствуют развитию тугоухости. Необоснованное использование лекарств может привести к снижению слуха и позже, в "самостоятельной" жизни ребенка.

Чрезмерный звук опасен для здоровья! Шумом принято считать громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание, что может привести к различного рода заболеваниям, и даже вызвать наследственные изменения в клетке.

При длительном воздействии на человека мощных звуков и шумов происходит перевозбуждение клеток коры головного мозга.

В итоге: понижается острота слуха, ускоряется процесс старения организма. Напряженное вслушивание в тишину, наоборот, повышаем остроту слуха. Если сила звука выше 80 децибел, появляется опасность потери чувствительности находящихся в среднем ухе ворсинок-отростков слуховых нервов. Отмирание половины из них еще не ведет к ощутимой потере слуха. А если погибает больше половины — человек погрузится в мир, в котором не слышно шелеста деревьев, жужжания пчел. С потерей всех 30-ти тысяч слуховых ворсинок человек попадает в мир безмолвия.

Шум является косвенной причиной расстройства нервной системой человека (до психических заболеваний), ухудшения или потери зрения. Например, неожиданный шум может вызвать у детей слепоту или заикание.

Регулярное и длительное воздействие производственного шума в 85-90 децибел приводит к появлению тугоухости. Для человека практически безвреден шум 20–30 дБ, допустимая граница – 80 дБ, 130 дБ вызывают болевые ощущения, 150 дБ уже непереносимы

Согласно санитарным нормам, в жилых помещениях допустим уровень шума 30 децибел ночью и 40 децибел днем. Во время занятий в школах он не должен превышать 55 децибел. А вот данные об уровне других шумов: шелест листвы — 25 децибел, шорох бумаги и тиканье часов — около 30 децибел

Особую опасность представляют плееры и дискотеки для подростков. Скандинавские учёные пришли к выводу, что каждый пятый подросток плохо слышит, хотя и не всегда об этом догадывается. Причина – злоупотребление переносными плеерами и долгое пребывание на дискотеках. Обычно уровень шума на дискотеке составляет 80–100 дБ, что сравнимо с уровнем шума интенсивного уличного движения или взлетающего в 100 м турбореактивного самолёта. Громкость звука плеера составляет 100–114 дБ. Почти так же оглушительно работает отбойный молоток. Правда, для рабочих в таких ситуациях предусмотрена шумовая защита.

Здоровые барабанные перепонки без ущерба могут переносить громкость плеера в 110 дБ максимум в течение 1,5 мин. Французские учёные отмечают, что нарушения слуха в наш век активно распространяются среди молодых людей; с возрастом они, скорее всего, будут вынуждены пользоваться слуховыми аппаратами. Даже низкий уровень громкости мешает концентрации внимания во время умственной работы. Музыка, пусть даже совсем тихая, снижает внимание – это следует учитывать при выполнении домашней работы. Когда звук нарастает, организм производит много гормонов стресса, например, адреналин. При этом сужаются кровеносные сосуды, замедляется работа кишечника. В дальнейшем всё это может привести к нарушениям работы сердца и кровообращения.

Ухудшение слуха из-за шума относится к неизлечимым заболеваниям. Восстановить поврежденный нерв хирургическим путем практически невозможно

Учитель: Кто из нас не просил соседа сделать музыку потише или не ворчал на дорожных рабочих, мешающих долгожданному отдыху грохотом техники? Шум... И снова шум... И техника наша шумит. И чем больше нас окружает умных машин в наших квартирах и кабинетах, тем больше мы замечаем их присутствие по звукам жизнедеятельности их непростых органов. Цивилизация, к сожалению, сопровождается все большим шумовым загрязнением.

Вопрос

Как же можно бороться с шумом?

Слово инженерам . Презентация - методы борьбы с шумом.

Существуют методы борьбы с шумом: хороши зелёные насаждения и шумозащитные экраны для защиты малоэтажной застройки; для защиты индивидуальных квартир применяют стеклопакеты. Сегодня промышленность предлагает специальные звукопоглощающие покрытия. Они обладают большим внутренним трением и большую часть механической энергии колебаний переводят в тепло. В США разработан металлический сплав, который поглощает шум, как губка впитывает воду. Происходит преобразование звуковой энергии в тепло (чем громче шум у соседей, тем теплее становится отделяющая от них стена квартиры)

Шумящий компьютер вреден для здоровья. Производители домашних и офисных ПК поняли важность снижения шумности техники В частности, максимально допустимый скорректированный уровень шума настольных систем при полной загрузке процессора не должен превышать 35 дБ(А).. Согласно официальным медицинским исследованиям снижение уровня шума в рабочих помещениях позволяет увеличить производительность труда, в среднем, на 9% и сократить потери рабочего времени в связи с заболеваниями сотрудников на 37%.

Учитель:

Тела, колеблющиеся с частотой меньше 20 Гц и больше 20 000 Гц, испускают неслышимые человеческим ухом волны. Их называют инфразвуком и ультразвуком.

При переходе от одного диапазона к другому свойства звука резко меняются.

Ни инфразвук, ни ультразвук человек не слышит. Так почему сегодня к этим диапазонам звука такое пристальное внимание?

Приведем историческую справку.

Во Франции группа профессора Гавро, исследовавшая звук и ультразвук в лаборатории, рядом с которой был позже построен завод. Тогда и произошло что-то непонятное. Стало невозможно работать. Через два часа люди стали чувствовать разбитыми, не могли сложить двух чисел. Долго не могли понять, в чем дело.

Ваша гипотеза. В чем причина?

Чтобы подтвердить гипотезу или опровергнуть послушаем физиков.

Физики. Презентация. Влияние инфразвука на человека

Долго не могли понять, в чем дело. Пока не заметили легкую вибрацию стен домика. Оказалось, что вентиляция завода создавала колебания низкой частоты 7 Герц. С этого началось капитальное изучение инфразвука.

Колебания материальных тел при низких частотах (3-100 Гц) с большими амплитудами (0,5-0,003) мм, ощущаются человеком, как вибрация и сотрясения.

Шум, вибрация (инфразвук) и ультразвук представляют собой колебания материальных частиц газа, жидкости или твердого тела. Производственные процессы часто сопровождаются значительным шумом, вибрацией и сотрясениями, которые отрицательно влияют на здоровье и могут вызвать профессиональные заболевания.

В чем заключается и как проявляется воздействие инфразвуковых волн на живые организмы?

Под воздействием вибрации происходит изменение в нервной, сердечно-сосудистой и костно-суставной системах: повышение артериального давления, спазмы сосудов конечностей и сердца. Это заболевание сопровождается головными болями, головокружением, повышенной утомляемостью, онемением рук. Инфразвук способствует потере чувствительности органов равновесия, вызывает боль в ушах, позвоночнике и может повредить мозг. Особенно вредны колебания с частотой 6-9 Гц, частоты близки к собственным колебаниям внутренних органов и приводят к резонансу, в результате происходят перемещения внутренних органов (сердце, легкие, желудок) и раздражению их. Каждый внутренний орган человека имеет свою частоту. Поэтому если человек длительное время подвергается периодическому механическому воздействию, то вследствие резонанса его внутренних систем с внешними колебаниями может возникнуть плохое самочувствие и даже гибель. Частота 7 Герц вызывает ощущения, будто голова готова взорваться. Эта частота соответствует биоритмам мозга. Если люди попадают в пространство, где есть инфразвуковые волны с частотой 6 Гц, то происходит явление резонанса, резкое возрастание амплитуды сердечно-сосудистой системы, в результате происходит разрыв сосудов.

Инфразвуки содержаться в шуме атмосферы, леса и моря. Источником инфразвука являются гром, орудийные выстрелы, поток автотранспорта

Инфразвук воспринимают медузы и ракообразные. Природа подсказала ученым путь к созданию совершенных приборов для улавливания инфразвуков.

Ультразвук также широко применяется в промышленности: пайка-сварка, механическая обработка твердых и хрупких материалов, дефектоскопия.

Однако ультразвук вредно воздействует на человека: перегрев тканей тела, слабость, усталость, головные боли, боли в ушах

Вывод:

Комбинированное воздействие на организм человека слышимого звука, инфразвука, ультразвука усугубляет развитие патологического процесса. При увеличении степени комплексного (в первую очередь акустического) дискомфорта с 8 до 20% уровень общей заболеваемости возрастает в 1,8 раза. Эффективным путём решения проблемы борьбы с шумом является снижение его уровня в самом источнике, производящем шум. Воздействие шума средней и даже ниже средней интенсивности приводит к ухудшению качества выполняемой работы, снижению скорости переноса информации, изменению силы и подвижности нервных процессов в коре головного мозга. В поведении человека формируется преобладание раздражительности и вспыльчивости, изменяются в худшую сторону реакции на различные жизненные ситуации.

Рефлексия. Выводы экспертной группы

Домашнее задание Применение звуков, инфразвуков и ультразвуков в практической деятельности людей (рассказ или эссе)

Информационные источники

• Морозова Е.А. Обобщающие уроки по физике с учетом межпредметных связей. М.: Издательство МОС – Дис «Система» 1991г. 124 с.

• Перельман Я.И.Занимательная физика

• Готт В.С. Удивительный неисчерпаемый познавательный мир. М. Знание, 1974 г.

• Агранат Б.А. и др. Основы физики и техники ультразвука. – М., 1987.

• Баулан И. За барьером слышимости. – М., 1971.

• Хорбенко И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. – М., 1986.

• Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. – М., 2002.