Механические волны - Колебания и волны

Цель: ознакомить учащихся с условиями возникновения волн и их видами.

Демонстрации: образование механических волн в демонстрационной ванне; движение волны в гибком шнуре.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

При повторении изученного материала основной упор следует сделать на более глубокое осмысление явления резонанса. Важно акцентировать внимание учащихся как на условие выполнения резонанса, так и на понимание этого явления.

При проверке решения домашних задач необходимо обратить внимание на правильное оформление задач и верность расчетов. Например, в задаче 103 речь идет о сравнении собственной частоты колебаний в системе v_co6cт и частоты действия внешней силы v.

Если условие v = v_co6cт не выполняется, система не войдет в резонанс. Так как для пружинного маятника Отсюда:

Так как частота обращения рукоятки v = 1 об/с, то v ≠ v_собст, и резонанса наблюдаться не будет.

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Определение механических волн. Демонстрация опытов.

2. Физический смысл механической волны.

3. Виды механических волн.

1. Начать урок можно с вопроса классу:

- Что такое волна, как вы понимаете? (Ответы учеников.)

Колебания, которые перемещаются в пространстве и времени, называются волной.

Самым простым видом колебаний являются волны, возникающие на поверхности жидкости, и расходящиеся из места возмущения в виде концентрических окружностей.

Проецируя на экран расходящиеся волны в демонстрационной ванне (рис. 111), учитель подчеркивает, что их перемещения по всем направлениям равноправны.

Такое представление волны, как чередование горбов и впадин, достаточно наглядно: можно легко определить, как быстро меняется положение гребня, а, значит, оценить скорость волны.

Возникновение механической волны легко продемонстрировать на примере колебаний в гибком шнуре. Один конец шнура жестко укрепляют в точке А, а свободный конец хлыстовым движением перемещают в вертикальной плоскости. По шнуру начинает бежать упругая волна к точке А. В данном случае источником возмущения упругой среды была рука.

2. Важно подчеркнуть, что волна возникает лишь тогда, когда вместе с внешним возмущением появляются силы в среде, противодействующие ему. Обычно это силы упругости.

Механические волны возникают и перемещаются лишь в упругих средах. Такие среды достаточно плотные и соударение частиц в них напоминает упругое соударение шаров. Именно это позволяет частицам в волне передавать избыток энергии соседним частицам. При этом частица, передав часть энергии, возвращается в исходное положение. Этот процесс продолжается дальше. Таким образом, вещество в волне не перемещается. Частицы среды совершают колебания около своих положений равновесия.

Чем более разрежена среда, тем быстрее затухает волна в ней, и тем меньше ее скорость.

3. В зависимости от того, в каком направлении частицы совершают колебания по отношению к направлению перемещения волны, различают продольные и поперечные волны.

В продольной волне частицы совершают колебания в направлениях, совпадающих с перемещением волны. Такие волны возникают в результате сжатия-растяжения. Следовательно, они могут возникнуть и в газах, и в твердых телах, и в жидкостях.

В поперечной волне частицы совершают колебания в плоскостях, перпендикулярных направлению перемещения волны. Такие волны - результат деформации сдвига. Значит, эти волны могут возникать лишь в твердых телах, ибо в газах и жидкостях такой вид деформации невозможен.

III. Закрепление изученного

С целью более глубокого закрепления материала в конце урока можно провести краткий опрос-беседу. Важно, чтобы в такой беседе участие принимали все учащиеся - высказывали свое мнение, исправляли ошибки, дополняли ответы.

- Каковы свойства механических волн?

- Переносят ли механические волны энергию? Вещество?

- Что может являться источником волн?

- На какие виды делят механические волны в зависимости от того, в каком направлении частицы совершают колебания?

- Каковы отличия продольных волн от поперечных?

Домашнее задание

1. § 21 учебника; вопросы и задания к параграфу.

2. Задачи и упражнения (учебник, с. 126) № 105-106.

3. Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 889, 890, 891.