Didaktische FWU-DVD. Schallwellen und Schallquellen

Transkript

1 Didaktische FWU-DVD Schallwellen und Schallquellen

2 Zur Bedienung Die didaktische DVD startet automatisch. Der Vorspann kann mit der Enter- oder der Skip-Taste der Fernbedienung oder durch einen Mausklick am PC übersprungen werden. Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung können Sie die Menüpunkte (z. B. Film, Filmsequenz, Bild etc.) ansteuern und mit Enter starten. Auch die Buttons am unteren Bildschirmrand steuern Sie mit den Pfeiltasten an und rufen diese mit Enter auf: Der Button Hauptmenü führt zurück zum Hauptmenü. Der Button zurück führt zum jeweils übergeordneten Menü. Die meisten Bildschirmtafeln bieten den Button Info ein bzw. Info aus, über den Sie Zusatzinformationen ein-/ausblenden können. Stehen innerhalb eines Menüpunktes mehrere Bilder oder Grafiken zur Verfügung, können Sie mit den Buttons > und < zwischen diesen Bildern oder Grafiken vor- und zurückblättern. Aus dem laufenden Film oder einer laufenden Filmsequenz gelangen Sie mit der Taste Menu oder Title der Fernbedienung wieder in das Ausgangsmenü zurück. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Schwingungen als Ursache von Schall und dessen Eigenschaften mit den Grundgrößen Tonhöhe und Lautstärke. erklären die Ausbreitung von Schallwellen mit Hilfe eines Teilchenmodells (Verdichtungen, Verdünnungen). vergleichen die unterschiedlichen Schallarten hinsichtlich ihrer charakteristischen Eigenschaften. ordnen die unterschiedlichen Hörbereiche von Mensch und Tieren vergleichend ein. erläutern Auswirkungen von Schall auf Menschen und geeignete Schutzmaßnahmen gegen Lärm. erklären Schallausbreitung in verschiedenen Medien mit einem einfachen Teilchenmodell. verwenden die Begriffe Schallstärke und Lautstärke sachgerecht. diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte (z. B. alltagsbezogene Beispiele) unter physikalischen Gesichtspunkten. zeichnen die Schwingungskurven der einzelnen Schallarten qualitativ richtig auf. 2

3 Zum Inhalt Schallwellen und Schallquellen Film (25 min) Wo auch immer wir gehen und stehen wir sind von Geräuschen umgeben, leben in einer akustischen Welt, überall ist Schall. Aber was ist Schall und wie entsteht er? Wie breitet er sich aus? Und wie kann man ihn beschreiben, was sind seine Eigenschaften? Diesen und weiteren Fragen rund um das Thema Schall geht der Film auf unterhaltsame Weise nach. Mit anschaulichen Beispielen und Animationen werden die Grundbegriffe der Akustik wie beispielsweise Frequenz, Lautstärke und Schallstärke erklärt. Anschließend wird gezeigt, wie man eine Hörkurve erstellt und welche Arten von Schall es überhaupt gibt. All das ist in eine kurzweilige Geschichte eingebunden, welche die Schülerinnen und Schüler sowohl unterhält als auch das Wissen einprägsam nahebringt. 3

4 Menü Schallwellen und Schallquellen (Sequenzen) Schall überall (Filmsequenz 2:00 min) Wir sind kontinuierlich von Geräuschen umgeben, stets passiert etwas in unserer akustischen Welt. Aber was ist eigentlich die Natur von Schall? Schallentstehung und Schallausbreitung (Filmsequenz 4:30 min) Schall wird durch schnelle, mechanische Bewegungen eines Körpers, einer Schallquelle, erzeugt. Sie bringen Luft zum Schwingen. Durch den Wechsel von Verdichtungen und Verdünnungen der Luftteilchen entsteht eine Druckwelle, die sich als Längswelle im Raum ausbreitet die Schallwelle. Schallgeschwindigkeit (Filmsequenz 1:10 min) Schall breitet sich aus. Seine Geschwindigkeit hängt aber vom Medium ab, in welchem er sich ausbreitet. So ist Luftschall langsamer als Schall im Wasser. Frequenz (Filmsequenz 3:10 min) Die Bewegung einer schwingenden Schallquelle kann man durch eine Schwingungskurve darstellen. Eine vollständige Hin- und Herbewegung des schwingenden Körpers wird als Periode bezeichnet. Die Anzahl der Perioden, die ein schwingender Körper in einer Sekunde durchläuft, bestimmt die Frequenz des entstehenden Schalls. Schallstärke (Filmsequenz 2:40 min) Wie laut ein Schall ist, kann man in seiner Schwingungskurve ablesen. Die maximale Auslenkung des schwingenden Körpers der Schallquelle von der Ruhelage nennt man Amplitude. Je größer die Amplitude ist, desto größer sind auch die Druckschwankungen, die die schwingende Schallquelle verursacht. Die Einheit der Schallstärke ist das Dezibel. Lautstärke (Filmsequenz 2:20 min) Die wahrgenommene Lautstärke von Geräuschen unterscheidet sich von der tatsächlichen Schallstärke. Während letztere sich verdoppelt, wenn sie um 6 db zunimmt, verdoppelt sich die Lautstärke erst, wenn sie um 10 db zunimmt. Risiken und Nebenwirkungen (Filmsequenz 1:10 min) Da sich die Schallstärke verdoppelt, wenn sie um 6 db zunimmt, sich aber die Lautstärke erst verdoppelt, wenn sie um 10 db zunimmt, wirkt auf unsere Ohren bei lauten Geräuschen eine enorme Schallstärke. Zur Vermeidung 4

5 gesundheitlicher Schäden sollte man laute Geräusche akustisch dämpfen. Hörbereiche (Filmsequenz 1:30 min) Infraschall und Ultraschall sind für Menschen nicht hörbar für manche Tierarten aber schon. Der Hörschallbereich des Menschen liegt zwischen 16 Hz und etwa 20kHz je nach Alter. Hörkurve (Filmsequenz 2:40 min) Man hört nicht alle Frequenzen gleich gut. Dies kann man in einer Hörkurve erkennen. Im Frequenzbereich der menschlichen Sprache hört der Mensch am besten das erleichtert die Kommunikation. Arten von Schall (Filmsequenz 2:50 min) Verschiedene Schallarten kann man anhand ihres Schwingungsbildes unterscheiden. So kann man den Klang, den Ton, den Knall und das Geräusch ganz einfach auseinanderhalten auch, wenn man sie nicht hört. Menü Töne, Klänge & Co. (Grafiken / Audio) Ton (Grafik / Audio) Die Grafik zeigt das Schwingungsbild eines reinen Tones. Durch Drücken des Lautsprechersymbols kann man sich einen Sinuston (1000 Hz) anhören. Klang (Grafik / Audio) Die Grafik zeigt das Schwingungsbild eines Klanges. Darunter findet sich ein erklärender Text. Durch Drücken des Lautsprechersymbols kann man sich einen Klang anhören. Geräusch (Grafik / Audio) Die Grafik zeigt das Schwingungsbild eines Geräusches. Darunter findet sich ein erklärender Text. Durch Drücken des Lautsprechersymbols kann man sich ein Geräusch anhören. Knall (Grafik / Audio) Die Grafik zeigt das Schwingungsbild eines Knalles. Darunter findet sich ein erklärender Text. Durch Drücken des Lautsprechersymbols kann man sich einen Knall anhören. 5

6 Menü Phänomene, Wahrnehmung, Nutzung (Grafiken / Bilder / Audio) Freie und erzwungene Schwingungen (2 Bilder) Wenn ein Körper in Schwingung versetzt wird und dann frei, also ohne äußere Anregung schwingt, dann besitzt die Schwingung eine für den Körper charakteristische Frequenz. Diese Frequenz kann durch Berührung auf einen anderen schwingungsfähigen Körper übertragen werden. Zwei Bilder mit informativem Text zeigen Beispiele für solche freien und erzwungenen Schwingungen. Doppler-Effekt (Grafik / Audio) Nähern sich ein Hörer und eine Schallquelle einander, erhöht sich die wahrgenommene oder gemessene Frequenz; entfernen sie sich voneinander, verringert sich die Frequenz. Dieser Doppler- Effekt wird hier am Beispiel eines Wagens mit Martinshorn dargestellt und in einem informativen Text erklärt. Zusätzlich kann man sich ein Beispiel für einen Doppler-Effekt anhören. Resonanz (2 Bilder) Von Resonanz spricht man, wenn ein Körper von einem anderen Körper zu einer Schwingung angeregt wird, deren Frequenz seiner Eigenfrequenz entspricht (Bild 1). Dies kann wie im Fall der Tacoma-Brücke (USA) im Jahr 1940 zu einer Katastrophe führen (Bild 2). Richtungshören (Grafik) Die Fähigkeit zum Richtungshören hängt damit zusammen, dass zwischen unseren Ohren ein gewisser Abstand herrscht. Der Mechanismus des Richtungshörens kann mit dieser Grafik erarbeitet werden. 6

7 Echolot (Grafik) Das Echolot ist ein in der Schifffahrt verwendetes Gerät zur elektroakustischen Messung von Wassertiefen. Das Prinzip des Echolotes kann mit dieser Grafik erarbeitet werden. Sonografie (Bild) Die Sonografie beruht auf dem Echoprinzip. Dieses Bild zeigt eine sonographische Untersuchung; ein informativer Text erklärt das Prinzip der Sonografie. Interaktionen im ROM-Teil Echo-Simulator In dieser Interaktion kann der Zusammenhang zwischen der Echoverzögerung eines von einer Wand reflektierten Rufes oder Trompetenspiels und der Entfernung der Schallquelle zur Wand untersucht werden. Resonanz In dieser Interaktion kann man testen, wie sich Töne verschiedener Frequenzen auf verschiedene Klangkörper auswirken. Bei bestimmten Frequenzen kann man Resonanz beobachten. 7

8 Verwendung im Unterricht Die didaktische DVD ist für den Physik- Unterricht der Klassenstufen 7 10 konzipiert. Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen Überblick rund um das Thema Schall und können die dazugehörigen physikalischen Gesetzmäßigkeiten auf ihre Alltagswelt beziehen. Die didaktische DVD behandelt folgende Themenschwerpunkte: Schallentstehung und Schallausbreitung Schallgeschwindigkeit Schallstärke Frequenz Lautstärke Schall und Gesundheit Hörkurve Hörbereich Schallarten Doppler-Effekt Resonanz Richtungshören Sonografie Echolot Die Vielzahl der Medien (Film, Sequenzen, Bilder, Grafiken) kann in verschiedenen Unterrichtseinheiten eingesetzt werden. Es ist hilfreich, sich zunächst die Programmstruktur zur Hand zu nehmen, die einen guten Überblick über die auf der DVD vorhandenen Medien gibt. Ergänzend werden im ROM-Teil der DVD zahlreiche Arbeitsblätter als PDF-Dateien angeboten sowie zwei Interaktionen, die eine motivierende, spielerische Erarbeitung und Vertiefung der Lerninhalte fördert. Die Datei unter der Rubrik Verwendung im Unterricht gibt Hinweise zum Einsatz im Unterricht sowie detaillierte Beschreibungen der einzelnen auf der DVD vorhandenen Materialien. Methodische Hinweise Der ROM-Teil dieser DVD enthält neben den umfangreichen Arbeitsmaterialien auch die Arbeitsblätter und den Filmkommentar als PDF- und Word-Dokument. Die PDF-Dateien können ausgedruckt werden. Die PDF-Dateien zum Ausfüllen können direkt am Computer ausgefüllt, abgespeichert und ausgedruckt werden. Die Word-Dateien (im Ordner Arbeitsmaterial/Lehrer/Word_Dateien ) können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden. Das Word-Dokument mit dem Sprechertext kann dazu dienen, Alternativen zum Kommentartext des Films zu entwickeln oder ggf. Teile zu übernehmen. 8

9 Arbeitsmaterial Auf der DVD stehen Ihnen Hinweise zur Verwendung im Unterricht, zwei Interaktionen, Arbeitsblätter (mit Lösungen) und ein umfangreiches Angebot an weiteren ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Diese Elemente ermöglichen zusätzliche Formen des schülerzentrierten Arbeitens. Um die Arbeitsmaterialien zu sichten und auszudrucken, legen Sie die DVD in das DVD-Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Über diese können Sie bequem alle Arbeitsmaterialien aufrufen. Die Materialien stehen in der Regel als PDF-Dokumente zur Verfügung. Am unteren Rand der aufgerufenen Seiten finden Sie Buttons ( Inhaltsverzeichnis und Startseite ), die Ihnen das Navigieren erleichtern. Die Buttons erscheinen nicht im Ausdruck. Um die PDF- Dateien lesen zu können, benötigen Sie den Adobe Reader im Ordner Adobe. Übersicht der Arbeitsmaterialien im DVD-ROM-Teil: Verwendung im Unterricht Arbeitsblätter Interaktionen Grafiken Filmkommentar Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Hinweise zum Einsatz der DVD im Unterricht 5 Arbeitsblätter (mit Lösungen, als PDFs zum Ausfüllen) Schallentstehung und Schallausbreitung Schallarten und ihre Darstellung Schall und seine Eigenschaften Lärm und Lärmschutz Kreuzworträtsel Schallwellen und Schallquellen Echo-Simulator Resonanz Richtungshören Doppler-Effekt Schallarten Filmkommentar als PDF- und Word-Dokument ausführliches Begleitheft zur DVD Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien kommentierte Linksammlung zum Thema 9

10 Programmstruktur Untermenüs Hauptmenü Schallwellen und Schallquellen Sequenzen Schall überall 2:00 min Schallentstehung und Schallausbreitung 4:30 min Schallwellen und Schallquellen Schallwellen und Schallquellen Schallwellen und Schallquellen Töne, Klänge & Co. Film 25 min Sequenzen Grafiken/Audio Phänomene, Wahrnehmung, Nutzung Bilder/Grafiken/Audio Arbeitsmaterial Schallgeschwindigkeit Frequenz Schallstärke Lautstärke Risiken und Nebenwirkungen Hörbereiche Hörkurve Arten von Schall 1:10 min 3:10 min 2:40 min 2:20 min 1:10 min 1:30 min 2:40 min 2:50 min Ton Töne, Klänge & Co. Grafik/Audio Arbeitsmaterial (im ROM-Teil der DVD) Legen Sie die DVD in das DVD- Laufwerk Ihres Computers und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Verwendung im Unterricht 5 Arbeitsblätter (mit Lösungen) 2 Interaktionen 3 Grafiken Filmkommentar Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Klang Grafik/Audio Geräusch Grafik/Audio Knall Grafik/Audio Phänomene, Wahrnehmung, Nutzung Freie und erzwungene Schwingungen 2 Bilder Resonanz 2 Bilder Doppler-Effekt Grafik / Audio Richtungshören Grafik Echolot Bild Sonografie Bild 10

11 Produktionsangaben Schallwellen und Schallquellen (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2011 DVD-Konzept Dr. Maike Schuchmann DVD-Authoring und Design TV Werk GmbH im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2011 Grafiken Heike Gewehr / e-synergy Fotolia: two laboratory tuning forks for experience on physicist Dzmitry Lameika Töne by-studio Stimmgabel,Triangel rossler istock: Doctor is giving beautiful young patient an ultra Audio choja Little boy with newsboy cap shouting on old fashioned megaphone selimaksan Wikimedia Commons: Echolot Sgbeer Tacoma-narrows-bridge-collapse United_ States_federal_government Fotos/Grafiken aus der Wikimedia können nach der jeweils angegebenen Lizenz genutzt werden. Audio Dr. Maike Schuchmann Tobias von Brockdorff / TONSCHIEBER Interaktionen MMCD NEW MEDIA GmbH Arbeitsmaterial Roland Bergmann Begleitheft Dr. Maike Schuchmann Pädagogische Referentinnen im FWU Dr. Maike Schuchmann Svenja Weiß Produktionsangaben zum Film Schallwellen und Schallquellen Produktion SchwabenFilm im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2011 Buch, Kamera und Schnitt Markus Matschke Regie Sven Falge, Markus Matschke Animationen Markus Matschke, Eva von Negelein, Andreas Görgemann Sprecher Fabian Gröver Redaktion Dr. Maike Schuchmann Vielen Dank an Alfred-Kercher-Bad, Karin Wächter, Gerlinde Noack, Reiner Hauptmann, Jörn Knieriemen, Kerstin Matschke, Thomas Matschke, Steffen Kayser, Michael Falge, Hoai Wick, Heinz Matschke Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2011 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Schallwellen und Schallquellen Wo auch immer wir gehen und stehen wir sind von Geräuschen umgeben, leben in einer akustischen Welt, überall ist Schall. Aber was ist Schall und wie entsteht er? Wie gelangt er zu unserem Ohr? Und wie kann man ihn beschreiben, was sind seine Eigenschaften? Diesen Fragen wird auf dieser didaktischen DVD mit alltagsnahen Beispielen auf unterhaltsame Weise nachgegangen. Im ROM-Teil der DVD stehen Arbeitsblätter, zwei Interaktionen, didaktische Hinweise und weitere ergänzende Unterrichtsmaterialien zur Verfügung. Erscheinungsjahr: 2011 Laufzeit: 25 min Film: 1 Filmsequenzen: 10 Bilder: 4 Grafiken: 3 Audio: 5 Sprache: DVD-ROM-Teil: Arbeitsblätter: Deutsch Unterrichtsmaterialien 5 (mit Lösungen, als PDFs zum Ausfüllen) Interaktionen: 2 Adressaten: Allgemeinbildende Schule (Klasse 7-10) Schlagwörter: Akustik, Amplitude, Auslenkung, Delfin, Dezibel, Doppler-Effekt, Echolot, Fledermaus, Frequenz, Gehör, Geräusch, Hertz, Hörbereich, Hörkurve, Hörschaden, Klang, Knall, Längswelle, Lautstärke, Ohr, Periode, Querwelle, Reflexion, Resonanz, Richtungshören, Schall, Schallausbreitung, Schallentstehung, Schallgeschwindigkeit, Schallstärke, Schwingung, Schwingungsbild, Sonografie, Ton, Tonhöhe, Wal, Wellen Systematik: Physik Biologie Klassische Mechanik Schwingungen, Wellen, Akustik Allgemeine Biologie Biophysik FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG GEMA-FREI Systemvoraussetzungen bei Nutzung am PC: DVD-Laufwerk und DVD- Player-Software, empfohlen für Windows ME/2000/XP/ Vista/Windows Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de