Колебательные системы в природе.
(интегрированный урок физика+биология+география, 8 класс профиль естественнонаучный)
И на колебания надо решиться.
Е.Лец
Цель урока:
1. Образовательная:
А) знакомство с новым материалом;
Б) продолжение работы по формированию навыков учащихся:
- анализ источников информации;
- навыков экспериментальной работы;
- навыков работы в группе;
В) закрепление знаний и умений:
- ранее изученного материала;
- составлять задачи и решать их.
2. Воспитательная:
А) воспитание мировоззренческих понятий:
- причинноследственные связи в окружающем мире;
- познаваемость окружающего мира и человечества.
Б) нравственное воспитание:
- воспитание любви к природе;
- воспитание чувства товарищеской взаимовыручки;
- воспитание этики групповой работы
3. Развивающая:
А) развитие навыков и умений:
- умение классифицировать и обобщать;
- составление схем;
- умение формулировать выводы по изученному материалу.
Б) развитие самостоятельности мышления и интеллекта;
В) развитие грамотной устной речи;
Г) развитие навыков практической работы.
План урока:
1. Организационная часть (1-2 минуты)
2. Активизация мыслительной деятельности. (5 мин)
3. Информационный блок (10 мин) по группам. Докладывают 1, 2, 3, 4 группы.
4. Экспериментальные задачи, решение и обсуждение результатов (по 5 мин). 1-3 группы выполняют 1 практическую работу. 4-5 группы выполняют 2 практическую работу.
5. Информационный блок (5 мин). Докладывает 5 группа.
6. Практическая задача, решение и обсуждение результатов (по 5 мин). Все группы выполняют 3 практическую работу.
7. Составление и решение задач, обсуждение и решение (10 мин) по группам.
8. Оценивание работы учащихся, обобщение и завершение урока (2-3 мин)
Оборудование урока: 1. Схемы (строение сердца, дыхательной системы человека), таблицы среднегодовых чисел Вольфа.
2. Эксперимент (секундомер, миллиметровая бумага, метроном)
3. Видеофильм «Активные процессы на Солнце»
Оформление доски и класса:
1. Тема урока. Дата.
2. Схемы (строение сердца, дыхательной системы человека), таблицы среднегодовых чисел Вольфа, физический словарик.
3. В кабинете парты расставлены для работы в группах (по 3-4 учащихся в каждой группе)
4. Телевизор или компьютер с презентацией и видеороликом.
Подготовительный этап: Объяснение ученикам целей и задач урока. Формирование групп и раздача рабочего материала. Группы формируются по желанию учащихся (5 групп по 3-4 человека).
Активизация мыслительной деятельности.
Для активизации мыслительной деятельности использую игру «Блиц – опрос». Учитель задает вопрос первым, а затем каждая группа по очереди задает вопрос другим группам. За каждый правильный ответ группа получает жетон. В дальнейшем оценивание ответов, мыслительной деятельности учащихся, групп, оригинальность идеи, даже попытки объяснения учитель осуществляет с помощью жетонов. Ученик, группа, набравшая большее количество жетонов в конце урока получает отличную отметку. Жетоны отличаются по цвету: личный жетон - красного цвета, жетон, для оценки группы оранжевого.
Примерные вопросы.
1.Один гениальный ученый как-то написал о своих часах французскому королю Людовику XIV: «Мои автоматы, поставленные в ваших апартаментах, не только поражают вас всякий день правильным указанием времени, но они годны, как я надеялся с самого начала, для определения на море долготы места». А Зоммерфельд назвал этого ученого «гениальным часовым мастером всех времен».
Вопрос. О ком идет речь?
Ответ. О великом голландском ученом Христиане Гюйгенсе.
2. Из рассказа Л.Н.Толстого «Три смерти».
… Пришла весна. По мокрым улицам города, между навозными льдинками, журчали торопливые ручьи; цвета одежд и звуки говора движущегося народа были ярки. В садиках за заборами пухли почки деревьев, и ветви их чуть слышно покачивались от свежего ветра…
Вопрос. Как можно назвать покачивание ветвей деревьев?
Ответ. Вынужденными колебаниями.
3.Из стихотворения Ф.И. Тютчева.
Если земли печален вид,
А воздух уж весною дышит,
И мертвый в поле стебель колышет,
И елей ветви шевелит…
Вопрос. К какому виду колебательного движения относится колыхание стебля, и ветвей елей?
Ответ. К вынужденным колебаниям.
4. Из стихотворения Виктора Кочеткова «Епифановская медь».
… В декабре,
В глухую пору волчью,
В мартовскую
Заметь-гололедь
По всему
Самарскому
Заволжью
Пела епифановская медь.
Малые с захлестом тенорили,
Басовито ухал
Великан.
И, крестясь,
Старухи говорили:
-Дан же, окаянному, талант!
Вопрос. Можно ли колокол назвать источником колебаний?
Ответ. Да.
5.- Когда я выйду на пенсию, то не буду абсолютно ничего делать. В течение первых месяцев я буду сидеть в кресле-качалке.
- А потом?
- А потом начну качаться.
Вопрос. Как называется такое движение?
Ответ. Колебательное движение.
Продолжением блиц - опроса станет игра «Шифровка». Группам раздаются, квадратики с буквами, в течение 1 минуты необходимо составить из этих букв 3 физических термина и дать им определение.
А У , Р Т Е О Т
Ч , Д М А С П А
А Д О И И Т Л П
Ответ: амплитуда, период, частота.
После игры «Шифровка», группам предлагается конкурс «Знатоков формул». Ребятам предлагаются квадратики с обозначениями физических величин, из которых они должны составить формулы и прочитать их.
Т t N ν 1/T
1/ ν T t N ν

Физический словарик.
Пульсация от лат. Pulsatio – толкание, удар.
Метроном от греч. Metron –мера и греч. Nomos – закон.
Диапазон от греч dia pason – через все (струны) – звуковой объем голоса или музыкального инструмента.
Вибратор –от лат. Vibrare – колебать, качать, дрожать.
Акустика – от греч. Akustikos – слуховой.

Работа в группах с источниками информации и наглядностью. Школьники изучают источники информации, аккумулируют и обобщают ее. После чего выносят на суд других групп. В ходе информационного боя (а именно так я называю этот этап урока) проводятся экспериментальные работы, которые предлагаются учащимся.
Хочешь сделать доброе дело – отбрось колебания.
Персидское изречение.
1 группа. Часы без стрелок.
Все можно измерить – продолжительность деления живой клетки, частоту биения сердца, время выделения слюны при виде пищи. Но для того, чтобы знать, как возникает, живет, умирает организм, как он существует среди других организмов на планете, необходимо сопоставлять множество данных, основанных на наблюдении за ритмами. Ритм – это воспроизведение одного и того же события или состояния через равные промежутки времени.
Великий ученый А.Л.Чижевский писал о том, что ритм одинаково присущ как неживой, так и живой природе. Все виды искусства: музыка, танец, архитектура, живопись, поэзия - пронизаны ритмом. Действуя в определенном ритме, человек в любой работе достигает наибольших успехов, так как расходует силы наиболее экономно. Еще на заре истории человечества было замечено, что ритм поддерживается звуками, которые издают орудия труда, например удары молота о наковальню. Позже для поддержания сил в работе люди стали использовать музыкальные инструменты. Известно, например, что этруски, населявшие Апеннинский полуостров в 1-м тысячелетии до нашей эры, месили тесто под звуки флейты. Большим подспорьем в тяжелой работе у разных народов была песня. Она позволяла подстраиваться под общий ритм и не снижать темп работы.
Периодичность ритмов, в которых существует весь мир, колеблется от долей секунды до сотен миллионов лет. Функции нервной системы млекопитающихся, такие, например, как возбуждение или расслабление, имеют коротковолновые ритмы. Некоторые из них длятся всего 1 мс. А самое продолжительное из известных ритмических колебаний, занимающее около 285 миллионов лет, относится к движению Солнечной системы. За это время, составляющее галактический год, наша система успевает совершить один оборот вокруг центра Галактики. Вся природа пронизана ритмическими колебаниями – чередование времен года, смена дня и ночи, океанские приливы и отливы, солнечная активность, геологические процессы, землетрясения и др.

2 группа. Биоритмы человека.
В человеке тоже происходят колебательные процессы, так называемые биологические ритмы, или биоритмы. Они-то и представляют собой часы, которые невозможно ни увидеть, ни услышать. Что же делают эти – биологические – часы внутри нас? Хронобиологи обнаружили в человеческом организме более 500 ритмически меняющихся реакций. Одни завершают свой цикл (от греческого «циклос» – круг) за доли секунды или минуты. Это колебания биотоков мозга или сокращения сердечной мышцы. Другие растягиваются на несколько часов, месяцев, лет. Например, периоды солнечной активности, пик которых приходится на 11-й год цикла, влияют на органы нервной системы человека. Самым наглядным является суточный цикл. Считается, что сутки – как бы маленькая модель года. То есть за 24 часа человек проживает весну, лето, осень, зиму.
Зимой резко замедляются биологические процессы в природе, многие животные впадают в спячку. Этому холодному времени года соответствует ночь, а ночью организм отдыхает, снижается частота пульса, дыхание становится реже, понижается кровяное давление. Весна – утро жизни. Человек пробуждается, открывает веки, на сетчатку его глаза попадает свет. И тут же активизируется головной мозг, учащается дыхание, из легких в кровь поступает больше кислорода, ткани организма освобождаются от накопившихся за ночь шлаков. Постепенно в течение суток то усиливается, то снижается обмен веществ, что отражается на состоянии, настроении, работоспособности человека.
Зимой резко замедляются биологические процессы в природе, многие животные впадают в спячку. Этому холодному времени года соответствует ночь, а ночью организм отдыхает, снижается частота пульса, дыхание становится реже, понижается кровяное давление. Весна – утро жизни. Человек пробуждается, открываются веки, на сетчатку его глаз попадает свет. И тут же активизируется головной мозг, учащается дыхание, из легких в кровь поступает больше кислорода, ткани организма освобождаются от накопившихся за ночь шлаков. Постепенно в течение суток то усиливается, то снижается обмен веществ, что отражается на состоянии, настроении, работоспособности человека.
Ученые путем долгих наблюдений и подробных исследований доказали, что существует единый внутренний график для всех людей. Так, с 10 часов утра до 15 – период активной деятельности человека, мозг в это время работает наиболее эффективно. С 13 до 14 часов больше всего выделяется желудочного сока – это время обеда. Час роста, когда быстрее всего растут волосы, ногти приходится на период с 16 до 17 часов. А время чувств, когда обостряется слух, вкус и обоняние длится ч с 17 до 18 часов. С 20 часов многие начинают вспоминать о своих неосуществленных планах, печалиться об упущенных возможностях, острее, чем в другое время, переживают одиночество. Это – час тоски. Но затем, если взять себя в руки, сквозь тучи внутренних переживаний пробивается луч надежды. Настроение выравнивается, и можно подумать о завтрашнем дне. Это благодатное время длится до 23 часов. Однако после 23-х в организме активизируется работа печени и желчного пузыря, человек может стать раздражительным, агрессивным. Поэтому, чтобы не поссориться с кем-нибудь, стоит лечь спать. К тому же времени сразу после полуночи – это «час слепоты», когда работа глаз требует дополнительного напряжения, а зрение перенапрягать не стоит.

3 группа. Дыхание.
Каждый из нас ежеминутно производит 16-18 дыхательных движений. Смысл их в том, чтобы обеспечивать внешнее дыхание – первый этап доставки кислорода и последний этап удаления из организма углекислого газа. Но ведь кислород нужен не только клеткам легких, и не только их клетки нуждаются в удалении углекислого газа. То же самое требуется всему организму, всем остальным клеткам тела. Посредником в обмене газами между воздухом легких и всеми «страждущими» служит кровь. В клетках идет заключительный этап внутреннего, или тканевого, дыхания: организм отдает образующийся в процессе жизнедеятельности углекислый газ и получает кислород. Вдох и выдох регулируются особым отделом продолговатого мозга человека - дыхательным центром. В каждом полушарии дыхательный центр свой – это дополнительная страховка природы на случай повреждения мозга при травме или кровоизлиянии.
Если в конце исследования не видно начала следующего – значит, исследование не доведено до конца.
Д.Лихачев.
1.Практическая работа. Работа в группах. (Выполняют 1-3 группы)
Цель работы: определить период и частоту дыхания без физических нагрузок и при них.
Приборы и материалы: секундомер.
Задание: используя секундомер, посчитайте количество вздохов за 1 минуту, затем сделайте 10-20 приседаний и снова посчитайте количество вздохов за 1 минуту.
Содержание и метод выполнения работы.
Дыхательный центр способен менять частоту и силу своих импульсов в зависимости от воздействия на него. Отчасти он подчиняется воле человека. Каждый может задержать или ускорить дыхание – при разговоре, пении или просто по желанию. Но более охотно дыхательный центр прислушивается к требованиям организма.
Без нагрузок каждый из нас ежеминутно производит от 10-20 дыхательных движений. При физической нагрузке, боли, некоторых расстройствах в процесс дыхания включается дополнительная мышца (вспомогательная дыхательная мускулатура). При увеличении нагрузки количество вдохов увеличивается.
Для определения периода и частоты дыхания необходимо посчитать 3-4 раза количество вдохов N за 1 минуту и рассчитать среднее значение Nср. По этим данным вычислить частоту и период дыхания. Затем выполнив 10-20 приседаний в быстром темпе повторить расчеты.

Порядок выполнения работы.
1.Посчитайте число вдохов N за 1 минуту.
2. Повторите опыт 3-4 раза.
3. Рассчитайте среднее число вдохов за 1 минуту
4. Результаты занесите в таблицу. Сделайте вывод о частоте и периоде дыхания.
N N ср ν, Гц Т,с
1234
5.Сделайте в быстром темпе 10-20 приседаний и посчитайте число вдохов за 1 минуту.
6. Повторите опыт 3-4 раза.
7. Рассчитайте среднее число вдохов за 1 минуту
8. Результаты занесите в таблицу. Сделайте вывод о частоте и периоде дыхания после физических нагрузок.
N N ср ν, Гц Т,с
1234

4 группа. Сердце.
Сердце – главный орган системы кровообращения. Ныне это столь очевидно, что споры прежних веков о его предназначении кажутся нелепыми. В Древнем Китае верили, что сердце участвует в пищеварении, в Египте были убеждены, что оно причастно к образованию мочи, а также грудного молока, семенной жидкости и слез. Древние египтяне, индийцы, греки и арабы полагали, что сердце – вместилище души.
Сердце располагается в грудной полости сразу позади грудины. В левой половине грудной полости находится две трети сердца, а одна треть лежит справа. Чтобы узнать размеры своего сердца, достаточно сжать кисть в кулак. Масса сердца взрослого человека составляет примерно 1/200 массы тела – около 300 г. Широкое основание сердца направлено вверх и назад, а суженная верхушка вниз, вперед и налево.
Частота сердечных сокращений в покое у взрослого человека – 70 ударов в минуту, у новорожденного – 120-140. За всю жизнь сердце в среднем сокращается 3 млрд раз. В минуту сердце взрослого человека перекачивает 4.2 л крови. Но это в состоянии полного отдыха. А при больших физических нагрузках наш «вечный двигатель» может за тот же срок перегнать и 25-30 л.
По артериям кровь течет от сердца, а по венам – к сердцу. Стенки артерий эластичны, поэтому они хорошо растягиваются и сокращаются в ответ на колебания артериального давления, возникающие при сокращении сердца. Эти колебания или пульс, мы можем прощупать у себя на запястье, положив палец на лучевую артерию. Разветвляясь, артерии переходят в капилляры. Общая длина капилляров тела – 100 тыс. км. Если их вытянуть вдоль экватора, можно обмотать земной шар 2.5 раза.

2.Практическая работа. Работа в группах. (Выполняют 4-5 группы)
Цель работы: определить период и частоту колебаний сердца без физических нагрузок и при них.
Приборы и материалы: секундомер.
Задание: используя секундомер, посчитайте пульс за 1 минуту, затем сделайте 10-20 приседаний и снова посчитайте пульс за 1 минуту.
Содержание и метод выполнения работы.
Частота сердечных сокращений зависит от состояния человеческого организма, физических нагрузок, болевых синдромов и других факторов. Отчасти он подчиняется воле человека.
Без нагрузок сердце каждого из нас ежеминутно производит от 60-до 100 колебательных движений. При физической нагрузке, боли, некоторых расстройствах пульс человека увеличивается.
Для определения периода и частоты сокращения сердечной мышцы необходимо посчитать 3-4 раза количество сокращений сердца N за 1 минуту и рассчитать среднее значение Nср. По этим данным вычислить частоту и период колебаний сердца. Затем выполнив 10-20 приседаний в быстром темпе повторить расчеты.

Порядок выполнения работы.
1.Посчитайте пульс N за 1 минуту.
2. Повторите опыт 3-4 раза.
3. Рассчитайте средней пульс за 1 минуту
4. Результаты занесите в таблицу. Сделайте вывод о частоте и периоде сокращения сердечной мышцы.
N N ср ν, Гц Т,с
1234
5.Сделайте в быстром темпе 10-20 приседаний и посчитайте пульс за 1 минуту.
6. Повторите опыт 3-4 раза.
7. Рассчитайте средней пульс за 1 минуту
8. Результаты занесите в таблицу. Сделайте вывод о частоте и периоде сердечных сокращений после физических нагрузок.
N N ср ν, Гц Т,с
1234

5 группа. Географические циклы.
В конце ХIX века американский ученый Уильям Дэвис предположил, что рельеф как бы проживает целую жизнь – от юности до старости; при этом проходит целый «цикл эрозии». «Юная», поднятая тектоническими движениями территория начинает разрушаться под воздействием внешних сил, главным образом текучей воды (водная эрозия). Так образуется «зрелый» рельеф, для которого характерно сочетание гор с крутыми склонами и глубоких долин. В конце цикла эрозии образуется «старый» рельеф, то есть равнины с пологими склонами, низкими водоразделами, широкими долинами и медленно текущими реками – пенеплен (от лат paene – почти и англ. Plain – равнина).
Периоды, когда на месте гор появлялись равнины, неоднократно повторялись в истории Земли. И каждый раз они сменялись эпохами роста континентов, вздымания гор, отступания морей. Вершины растущих гор достигали холодных слоев атмосферы, где выпадавшие на них осадки замерзали: начиналось оледенение, распространявшееся затем на равнины.
Эпохи горообразования и последующего выравнивания составляют глобальный цикл, то есть цикл, характерный для всей планеты. Считается, что Земля пережила несколько таких циклов средней продолжительностью около 200 млн. лет каждый. О том, почему повторяются эпохи горообразования, единого мнения нет.

Солнечная активность.
Количество активных областей и групп пятен на Солнце периодически меняется со временем в среднем в течение примерно 11 лет. Это явление называется циклом солнечной активности. В начале цикла пятен почти нет, затем их количество увеличивается сначала вдали от экватора, а потом все ближе к нему. Через несколько лет наступает максимум количества пятен, или как говорят, максимум солнечной активности, а после него происходит ее спад.




Солнце не только согревает и освещает Землю. Проявлениям солнечной активности сопутствует возникновение целого ряда геофизических явлений. Потоки заряженных частиц, ускоренные во вспышках, влияют на магнитное поле Земли и вызывают магнитные бури, которые приводят к проникновению заряженных частиц в более низкие слои атмосферы, отчего и возникают полярные сияния. Оказалось, что активные процессы на Солнце, влияя на атмосферу и магнитное поле Земли, косвенным образом воздействуют и на сложнейшие процессы органического мира – как животного, так и растительного. Эти воздействия и их механизм в настоящее время исследуются учеными. (видеофильм о проявлении солнечной активности или компьютерная презентация на 2-3 мин).

3.Практическая работа. Работа в группах. (Выполняют все группы)
Цель работы: определить период, частоту и амплитуду солнечной активности.
Приборы и материалы: миллиметровая бумага, таблицы среднегодовых чисел Вольфа.
Задание: используя таблицы среднегодовых чисел Вольфа, построить зависимость числа времени от года и рассчитать амплитуду, частоту и период солнечной активности.
Содержание и метод выполнения работы.
Количество пятен и других, связанных с ними проявлений солнечной активности периодически меняются. Эпоха, когда число центров активности наибольшее, называется максимумом солнечной активности, а когда их совсем или почти совсем нет – минимум. В качестве меры степени солнечной активности пользуются так называемыми числами Вольфа, пропорциональными сумме общего числа пятен f и удесятеренного числа их групп g:
W= k ( f + 10g )
Важнейшей особенностью цикла солнечной активности является закон изменения магнитной полярности пятен. В течение каждого цикла все ведущие пятна биполярных групп имеют неодинаковую полярность в северном полушарии и противоположную – в южном.

Порядок выполнения работы.
1.На миллиметровой бумаге построить зависимость числа Вольфа от времени (1 группа за период с 1800-1844; 2 группа за период с 1845 – 1890; 3 группа за период с 1891 по 1930; 4 группа с 1931 – 1970, 5 группа 1971 - 2003).
2. Определите по графику периоды солнечной активности и рассчитайте средний период солнечной активности.
3. Рассчитайте частоту солнечной активности.
4. По графику определите среднюю амплитуду солнечной активности
5. Результаты занесите в таблицу. Сделайте вывод о частоте и периоде солнечной активности.
T, с Т ср ν, Гц νср, Гц А
1234
Таблицы среднегодовых чисел Вольфа.
Год W Год W Год W Год W Год W Год W
1800 14.5 1819 23.9 1838 103.2 1857 22.7 1876 11.3 1895 64
1801 34 1820 15.6 1839 85.7 1858 54.8 1877 12.4 1896 41.8
1802 45 1821 6.6 1840 64.6 1859 93.8 1878 3.4 1897 26.2
1803 43.1 1822 4 1841 36.7 1860 95.8 1879 6 1898 26.7
1804 47.5 1823 1.8 1842 24.2 1861 77.2 1880 32.3 1899 12.1
1805 42.2 1824 8.5 1843 10.7 1862 59.1 1881 54.3
1806 28.1 1825 16.6 1844 15 1863 44 1882 59.7
1807 10.1 1826 36.3 1845 40.1 1864 47 1883 63.7
1808 8.1 1827 49.6 1846 61.5 1865 30.5 1884 63.5
1809 2.5 1828 64.2 1847 98.5 1866 16.3 1885 52.2
1810 0 1829 67 1848 124.7 1867 7.3 1886 25.4
1811 1.4 1830 70.9 1849 96.3 1968 37.6 1887 13.1
1812 5 1831 47.8 1850 66.6 1869 74 1888 6.8
1813 12.2 1832 27.5 1851 64.5 1870 139 1889 6.3
1814 13.9 1833 8.5 1852 54.1 1871 111.2 1890 7.1
1815 35.4 1834 13.2 1853 39 1872 101.6 1891 35.6
1816 45.8 1835 56.9 1854 20.6 1873 66.2 1892 73
1817 0 1836 121.5 1855 6.7 1874 44.7 1893 85.1
1818 30.1 1837 138.3 1856 4.3 1875 17 1894 78

Год W Год W Год W Год W Год W Год W
1900 9.5 1919 63.6 1938 109.6 1957 190.2 1976 12.6 1995 17.5
1901 2.7 1920 37.6 1939 88.8 1958 184.8 1977 27.5 1996 8.6
1902 5 1921 26.1 1940 67.8 1959 159 1978 92.5 1997 21.5
1903 24.4 1922 14.2 1941 47.5 1960 112.3 1979 155.4 1998 64.3
1904 42 1923 5.8 1942 30.6 1961 53.9 1980 154.6 1999 93.3
1905 63.5 1924 16.7 1943 16.3 1962 37.6 1981 140.5 2000 119.6
1906 53.8 1925 44.3 1944 9.6 1963 27.9 1982 115.9 2001 145.8
1907 62 1926 63.9 1945 33.2 1964 10.2 1983 66.6 2002 101
1908 48.5 1927 69 1946 92.6 1965 15.1 1984 45.9 2003 67
1909 43.9 1928 77.8 1947 151.6 1966 47 1985 17.9
1910 18.6 1929 64.9 1948 136.3 1967 93.7 1986 13.4
1911 5.7 1930 35.7 1949 134.7 1968 105.9 1987 29.2
1912 3.6 1931 21.2 1950 83.9 1969 105.5 1988 100.2
1913 1.4 1932 11.1 1951 69.4 1970 104.5 1989 157.6
1914 9.6 1933 5.7 1952 31.5 1971 66.6 1990 142.6
1915 47.4 1934 8.7 1953 13.9 1972 68.9 1991 145.7
1916 57.1 1935 36.1 1954 4.4 1973 38 1992 94.3
1917 103.9 1936 79.7 1955 38 1974 34.5 1993 54.6
1918 80.6 1937 114.4 1956 141.7 1975 15.5 1994 29.9

Закрепление материала. Работа в группах и обсуждение результатов. Группы работают одновременно со своим материалом.
1 группа
1.Землетрясения - это мощные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре. Чаще всего землетрясения бывают в районах горообразования. Земля резко сотрясается, появляются трещины. Они бывают настолько широкими, что в них может провалиться автомобиль. Землетрясения возникает в местах соприкосновения платформ. При сильном давлении происходят тектонические движения и тектонические разрывы (трещины). При смещении и ломке структуры горных пород возникают сейсмические волны. Мощные толчки вызываются поперечными волнами, но наиболее разрушительны продольные волны, напоминающие морские волны.
Вопрос. Можно ли землетрясения отнести к колебательному движению?
Ответ. Да.
2.Сила землетрясения оценивается по 12 - бальной шкале Рихтера. Незаметные толчки, выявленные только приборами, оцениваются в 1 - 2 бала. Умеренные толчки - дребезжание стекол, раскачивание люстр и т.п. - 4 - 5 баллов. Сильные толчки - появление трещин в стенах - 6-7 баллов. Катастрофические толчки (8 - 12баллов) разрушают здания, раскалывают земную поверхность (Ашхабадское 1948 г., Армянское 1988 г. землетрясения). В год случаются тысячи землетрясений, но лишь 20 - 30 из них - сильные.
Задача. Определите частоту колебаний при 4 бальном землетрясении, если от этих толчков хорошо раскачалась люстра, длина подвеса которой равна 80 см.
Ответ. 0.56 Гц
3.Землетрясения могут стать причиной возникновения гигантских волн- цунами. Самая крупная из них в предыдущем столетии имела высоту 67 метров. Землетрясения могут вызывать опаснейшие грязекаменные потоки (сели), способные привести к страшным разрушениям.
Вопрос. Чему равна амплитуда этих колебаний?
Ответ. 33.5 м
4.У обыкновенной амебы обнаружен так называемый вибротаксис в виде положительной реакции на источник механических колебаний частотой 50 Гц. Это становится понятным, если учесть, что у некоторых видов инфузорий, служащих амебе пищей, частота биения ресничек колеблется как раз между 40 и 60 Гц.
Составьте по этим данным задачу.

2 группа.
5. Оказывается цикл вдоха-выдоха у ребенка составляет 35 раз в минуту, 20 раз у подростка и 15 раз у взрослого человека. В среднем наш дыхательный ритм выглядит так: тысячу раз в час, то есть 24 тысячи раз в день, или девять миллионов раз в год.
Вопрос. Как отличается период и частота дыхания ребенка и подростка?
Ответ. Частота дыхания ребенка в 2.3 раза выше, чем у подростка. А период дыхания подростка в 2.3 раза больше, чем у ребенка.
6. Во время Великой Отечественной войны по льду Ладожского озера к осажденному Ленинграду проходила автомобильная дорога протяженностью в 27 км, известная в истории как «Дорога жизни». Чтобы ледяной покров под влиянием проходившего по нему потока автомашин не пришел в резонансные колебания и не разрушился, принимали специальные меры. Для этого груз автомашин подбирался таким образом, чтобы частота колебаний ледяного покрова отличалась от частоты, с которой воздействовали на ледяной покров проходившие автомашины.
Задача. А что могло произойти, если бы была допущена ошибка при подсчете массы груза?
Ответ. Вследствие резонанса лед мог треснуть и машины ушли бы под лед.
7.Достигнув на четвертом году жизни половой зрелости, самка беззубки откладывает каждые 50 секунд по яйцу. Общее их количество при этом достигает 300-400 тысяч.
Задача. Определите частоту и период откладывания яиц беззубкой.
Ответ.0.02 Гц, 50 с.
8.Сердце двустворчатого моллюска беззубки летом сокращается 4 раза в минуту, а зимой делает только одно сокращение в 3 минуты.
Составьте по этим данным задачу.

3 группа.
9.Небольшие размеры колибри и их способность сохранять постоянную температуру тела требуют интенсивного обмена веществ. Ускоряются все важнейшие функции в организме, сердце делает от 500 до 1260 ударов в минуту, увеличивается ритм дыхания - до 600 дыхательных движений за одну минуту. Высокий уровень обмена веществ поддерживается интенсивным питанием - колибри почти непрерывно кормятся нектаром цветов .
Задача. Определите частоту колебаний сердца и частоту дыхания колибри.
Ответ. 21 Гц- частота сокращения сердца, 10 Гц – частота дыхания.

10.Сверчки воспринимают звуки частотой 300-8000 Гц, кузнечики –800-45000 Гц, саранча до 90000 Гц.
Задача. Определите период колебаний, воспринимаемых этими насекомыми.
Ответ. Сверчки воспринимают звуки, период колебаний которых равен 0.003-0.000125 с, кузнечики- 0.00125-0.00002 с, саранча до 0.00001 с.
11.Установлено, что собаки слышат звуки частотой до 35 кГц, крысы и морские свинки – до 40 кГц. Летучие мыши и дельфины при эхолокации воспринимают звуки частотой до 100 кГц. Для сравнения: верхний предел слуха человека – 20 кГц.
Задача. Сравните периоды колебаний источников звуков?
Ответ. Собака слышит звуки, период колебаний которых начинается от 0.0285 мс, крысы и морские свинки от0.025 мс, летучие мыши и дельфины от 0.01 мс, человек от 0.05 с.
12.Наше сердце - это насос, работающий в импульсном режиме с частотой около 1 Гц. Во время каждого импульса, длящегося примерно 0.25 с, сердце взрослого человека успевает вытолкнуть из себя в аорту около 0.1 дм 3 крови. Полный оборот крови через оба круга кровообращения совершается за 21 - 22 секунды.
Составьте задачу по вышеприведенным данным.

4 группа.
13. Время кругооборота крови у краба – 37-65 с, у кролика 7.5 с, у собаки – 16 с, у человека 20-25 с.
Задача. Сравните частоты кругооборота крови у этих живых организмов.
Ответ. Частота кругооборота крови у краба 0.027 –0.015 с, у кролика 0.13 с, у собаки 0.0625с, у человека 0.05-0.04 с.
14.Сердце воробья бьется 600-850 раз в минуту, у мыши 320-780, у курицы 179-460, у гуся 210 – 320, у кролика 120-310, у кошки 140, у собаки 100-139, у лошади –40. Нормальный пульс человека 60-80 ударов в минуту.
Задача. Определите частоту и период колебаний сердца у живых организмов.
Ответ.
Название живых организмов Частота, Гц Период, с
ВоробейМышьКурицаГусьКроликКошкаСобакаЛошадьЧеловек 10-145.3-133-7.73.5-5.32-5.22.31.7-2.30.671-1.3 0.1 –0.070.19-0.0780.34-0.130.286-0.18750.5-0.190.40.6-0.431.51-0.75
15.Скорость движения крови в аорте 0.5 м/с, а по капиллярам кровь течет со скоростью 0.5 мм/с. Полный оборот крови через оба круга кровообращения совершается за 21 –22 с.
Задача. Определите частоту полного оборота крови у человека.
Ответ.0.05 сˉ¹
16.Общая длина кровеносных капилляров в организме человека примерно 100 тыс. км, что в 2.5 раза превышает длину экватора, а общая внутренняя площадь – 2400 м². Кровеносные капилляры имеют толщину в 10 раз меньшую, чем волос. В течение минуты сердце выбрасывает в аорту около 4 л крови, которая затем перемещается во все точки организма. Сердце человека в среднем сокращается 100 тысяч раз в сутки. За 70 лет жизни человека сердце сокращается 2 миллиарда 600 миллионов раз и перекачивает при этом 250 миллионов литров крови.
Составьте по этим данным задачу.

5 группа.
17.Чтобы поддерживать высокую температуру тела, особенно во время полета, птицы тратят много энергии. Поэтому обмен веществ у них очень интенсивен, особенно у мелких видов. Четырехкамерное сердце птицы работает с большой нагрузкой и развито сильно. Например, у самых маленьких птиц – колибри – сердце занимает половину полости тела, а по объему почти в три раза больше желудка. Частота сокращений сердца у некоторых видов колибри достигает 1000 в минуту (у человека – 70 сокращений).
Вопрос. Сравните частоту и период сокращений сердца человека и колибри.
Ответ. В 14.3 раз частота сокращений сердца у колибри больше, чем у человека, в 14.3 раза период сокращений сердца у человека больше, чем у колибри.
18. Определите период колебания математического маятника в Париже, Токио, на Северном полюсе, на экваторе, если длина нити 1 м, а ускорение на Полюсе и экваторе соответственно равны 9.832 м/с² , 9.78 м/с²
Ответ. Так как ускорения свободного падения отличаются очень незначительно, то период колебаний математического маятника в этих географических пунктах будет примерно одинаков и равен 2 с.
19. Ускорения свободного падения в некоторых городах.
Город g, м/с² Город g,м/с²
БерлинВашингтонГринвичМадридОсло 9.81289.801189.811899.799819.81927 ПарижПрагаРимСтокгольмТокио 9.809439.810149.803679.818439.79801
Во сколько раз период колебаний этого маятника отличается в Мадриде и Осло?
Ответ. В 1.001 раза период колебаний в Мадриде больше, чем в Осло.
20. Самое длинное озеро в Новой Зеландии озеро – Уаикатипу – протянулось с северо-запада на юго-восток почти на сто километров. С этим озером связано загадочное явление, объяснение которому наука пока не нашла. Вода в нем каждые пять минут то поднимается на семь с половиной сантиметров, то опускается до прежнего уровня. Озеро как бы дышит.
Составьте по этим данным задачу.

«Можно двадцать лет колебаться перед тем, как сделать шаг, но нельзя отступить, когда он уже сделан.» А.Мюссе. Мы подводим итоги нашего урока. За 45 минут сложно изучить все колебательные процессы, которые происходят в природе и технике, но нами сделана попытка, объяснить периодичность некоторых из них. Впереди Вас ждут новые открытия. А для тех, кто хочет узнать еще больше, я предлагаю литературу:
Литература.
1. Енохович А.С. Справочник по физике. М. Просвещение. 1990 г.
2. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. М. УРСС. 2001 г.
3. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. М. УРСС. 2002 г.
4. Энциклопедии для детей. Аванта +. «Техника», «Астрономия», «Биология», «Человек».
5. Энциклопедии «Я познаю мир» М. Астрель 2003, 2004 гг.