Механикалық толқындар ( 9 сынып)

Ұзақ   мерзімді   жоспар   бөлімі: 9.3D  бөлім   –   Толқындық қозғалыс Күні: Сынып: 9 Мектеп: НЗМ Орал қ. Мұғалімнің аты­жөні:  Қатысқандар саны:10 Қатыспағандар   саны: 0 Сабақ тақырыбы Осы   сабақта   қол жеткізілетін   оқу мақсаттары   (оқу бағдарламасына сілтеме)   Сабақ мақсаттары Жетістік критерийлері  Механикалық толқындар. Көлденең және қума толқындар. Толқын ұзындығы мен таралу жылдамдығы. Толқын ұзындығының таралу жылдамдығы және период (жиілік) арасындағы байланысы. ­жіп немесе серіппенің тербеліс мысалында, сондай­ақ басқа да  тәжірибелерді қарастыра отырып, толқындық қозғалысты  сипаттау; ­толқындық қозғалыс үшін жылдамдықты, жиілікті, толқын  ұзындығын, амплитуданы анықтау және келесі формуланы  пайдалана отырып есеп жүргізу: жылдамдық= жиілік×толқын  ұзындығы; ­көлденең және бойлық толқындарды сипаттау және салыстыру; ­қарапайым мысалдармен суперпозиция принципін түсіндіру және  пайдалану; ­дифракция бойынша тәжірибелерді түсіну, мысалы, толқындық  ваннадағы су толқынының дифракциясы; Механикалық толқындар туралы ұғым қалыптастыра отырып оның түрлері мен оларды сипаттайтын шамаларды ұғындыру. Оқушылар біледі:  Білу:  ­ Механикалық толқынды  және олардың түрлерін біледі Түсіну: ­ Толқындық қозғалысты түсінеді; Қолдану: Толқынды сипаттайтын шамаларды есептер шығаруда қолдана  алады Талдау: ­ Толқындық қозғалысты график арқылы сипаттай алады Жинақтау: Толқынның қасиеттерін ажыратып,  демонстрацияларды қортындылай алады. Тілдік  мақсаттар Арнайы пәндік лексика және терминология:  Көлденең,   қума,   толқындық   қозғалыс,   перпендикуляр,   параллель, толқын бағыты, тербеліс, вибрация, серіппе, дыбыс, толқын Диалог үшін пайдалы баянды сөйлемдер: ………не болады. ………арасында қандай айырмашылық ………….су қозғалады. ……..қай үлгімен қозғалады? Оқушылар сабақ барысында топпен жұмыс істейді. Жұмыс   барысында   жауапкершілік   және   өзара   құрмет құндылықтарын дамытады. Академиялық адалдық Құндылықтарды арыту  Пәнаралық математика байланыстар АКТ  қолдану Интерактивті тапсырмалар орындау дағдылары  Бастапқы білім  ТербелістерҚосымша 1 Тербелістердің серпімді ортаның бір бөлшегінен екінші бөлшегіне таралу процесі  механикалық толқын деп аталады. Толқын тербелістегі бөлшектерді тасымалдамайды, тек энергияны ғана тасымалдайды. Бөлшектерінің тербелісі толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағытта жүзеге  асатын толқынды көлденең толқын деп атайды. Бөлшектерінің тербелісі толқынның таралуы бойында жүзеге асатын толқынды бойлық  толқын деп аталады. Толқын ұзындығы –Т периодқа тең уақыт аралығында толқын таралатын ара қашықтық. Үлкен ауқымдағы қатты денелердегі толқындық қозғалыстың мысалына жер сілкінісі  кезіндегі тербелістердің таралуы жатады. Бұл толқындар сейсмикалық деп аталады. Суға лақтырылған тастың түскен жерінде пайда болады. Тас түскен жердегі су ығысады да, ол жерде ойыс пайда болады. Ойыс төңірегінде ығысқан су дөңгелек сақина пішінді өркеш  түзеді. Бұл өркеш сол мезетте­ақ жан­жағына қарай кеңейе отырып, тастың түскен жерінен  алыстай бастайды. Біріншіден кейін екінші, содан соң үшінші, т.с.с. өркештер пайда  болады. Өркештер бір­бірінен ойыстармен бөлшеді. Бұл процесс  толқындық қозғалыс болып табылады. Мұндағы ең маңызды анықтап алатын жай — судың  толқынмен бірге ығыспайтыны. Егер сол толқын бетіне суда қалқып жүретін кез келген  денені (қалтқы, ойыншық қайық, тал қабығы, т. б.) тастасақ, онда  олардың жағалауға жақындамайтынын, тек сол толқынның еркештеріне келгенде көтеріліп, ойыстарына келгенде төмен түсіп, тербеліп қана тұратынын байқауға болады. Тербелістің ортада таралу процесін толқындық қозғалыс деп, ал өзара байланысып  тербелетін материялық нүктелер жиынтығын толқын деп атайды. Тербеліс таралған  кезде энергия қоршаған ортаға беріледі, сондықтан үздіксіз толқын таралу үшін сол  серпімді ортада орналасқан тербеліс көзі болу керек. Толқындық қозғалыс  кезінде кеңістіктің бір аумағынан екінші аумағына бөлшектер емес энергия  тасымалданады. Егер ортаның бір бөлшегі тербемелі қозғалыс күйіне келсе, онда дәл осы күйге сол жүйемен байланысқан барлық жүйенің де бөлшектері тербемелі қозғалысқа  келеді, бірақ уақыт бойынша кешігеді. Тербелістердің серпімді ортаның бір бөлшегінен екінші бір бөлшегіне таралу  процесі механикалық толқын деп аталады. Пайда болу табиғатына қарай  толқындар механикалық және электромагниттік болып бөлінеді. Сол ортадағы нүктенің  тербеліс бағытына қатысты және толқынның таралу бағытына байланысты  толқындар көлденең және бойлық ( қума ) толқындар деп екіге бөлінеді. Көлденең толқындар Бөлшектерінің тербелісі толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағытта  жүзеге асатын толқынды көлденең толқын деп айтады. Көлденең толқындар  бір қабаттың екінші қабатқа қатысты ығысуы кезінде пайда болатын серпімділік күштері  әрекетінен ғана туындайды. Мұндай қасиет тек қатты денелерге ғана  тән. Сұйықтар мен газдарда олардың аққыштығы салдарынан қабаттардың ығысуы кезінде  серпімділік күштері пайда болмайды. Алайда біз жоғарыда сұйық бетінде де көлденең толқындар пайда болуы мүмкін екенін  қарастырдық. Бірақ олар серпімділік күші әрекетінен емес, ауырлық және беттік керілу  күштері әрекетінен туындайды, сондықтан да оларды кейде гравитациялық толқындар депте атайды. Теңіз толқындары — тек дене бетін қамтитын толқындық қозғалыс  мысалдарының бірі. Терендік артқан сайын толқулар тез өше бастайды. Мұндай толқынды  мектептегі толқындық машина көмегімен бақылау өте ыңғайлы, мұнда орта бөлшектерінің  рөлін атқаратын кішкене шарлар вертикаль бойымен тербеледі, ал толқын ойыстарымен  және өркештерімен кезектесе отырып, горизонталь бойымен ығысады. Сондықтан да енді  бізге суға лақтырылған тастың түскен жерінен тарайтын толқындар неліктен, мысалы,  қалтқыны жағаға қарай итермейтіні де түсінікті болады. Қалтқының қозғалысы да оның  астындағы су бөлшектерінің қозғалысы сияқты тек жоғары­төмен қарай секіріп, тербелмелі қозғалысқа түседі. Бойлық ( қума ) толқындар Бөлшектерінің тербелісі толқынның таралуы бойында жүзеге асатын толқынды  бойлық толқын деп атайды. Ортаның бөлшектерінің тербеліс бағыты толқындардың  таралу бағытына сәйкес келсе толқындар бойлық деп аталады. Бойлық толқындар қатты,  сұйық және газ тәрізді денелерде таралады. Біз әр түрлі механикалық толқындарды  байқаймыз. Олар дыбыс толқындары, ультрадыбыс, инфрадыбыс (ауаның серпімділігінен  пайда болады), су бетіндегі толқындар (ауырлық күші, беттік керілу күші әрекетінен пайда  болады) мен жер қабаттарының тербелісін туғызатын сейсмикалық  толқындар. Көлденең толқындардан басқа толқынның таралу бағытында тербелуі кезінде  бойлық толқындар да болады. Бойлық толқындардың пайда болуын бір  ұшы тірекке бекітілген серіппенің көмегімен бақылайық. Егер серіппенің бос ұшы жағынан  соғатын болсақ, онда серіппе бойымен сиреулер мен шоғырланулардан  тұратын толқын жүгіріп өтеді. Қосымша 2                Механикалық толқындар   Механикалық   толқынды   оқып­үйрену   толқындық   қозғалысты   көрсету   арқылы басталады.   Мысалы   16­суретте   ұзын   серіппені   көлденең   жіпке   іліп   бір   шетінен қолмен қағамыз (16,а­сурет) Соққыдан   серіппенің   бірнеше   орамдары   сығылады   да,   серпімділік   күші   пайда болады, оның әсерінен бұл орамдар қайта таралады. Нәтижесінде серіппенің бір жері шоғырланып, (16,ә­сурет) екінші жері сирейді. Егер серіппенің шетін қолмен бірқалыпты   қақсақ,   онда   бүл   қүбылыс   қайталанады   (16,   б­сурет).   Осылайша серіппенің орамдары өзінің тепе­теңдік қалпының маңында тербеледі. Бұл тербеліс орамнан­орамға   бүкіл   серіппені   жағалай   беріледі.   Басқаша   айтқанда,   серіппені жағалай   оның   сол   шетінен   оң   шетіне   ұйытқу   тарайды,   яғни   ортаның   жағдайын сипаттайтын кейбір физикалық шамалар өзгереді. Бұл жағдайда ұйытқу уақыт өтуімен серіппедегі серпімділік күшінің, тербелістегі орамдардың   қозғалыс   жылдамдығы   мен   үдеуі,   олардың   тепе­тендік   қалпынан ығысуының өзгерісін көрсетеді.Пайда   болган   орнынан   алыстап   кеңістікте   таралған   ұйытқу   толқын   деп аталады. Бұл қарастырған жағдайда. пайда болған толқын тербеліс бағытымен бағыттас. Ондай толқындарды қума толқың деп атайды. Қума толқындардан  басқа көлденең толқывдар да пайда  болады. Мысалы  17­ суретгегі тәжірибені жасап, талдай ошрып қума толқынға анықтама береміз. Тербелістері   толқынның   таралу   багытына   перпендикуляр   болатын   толңындар Ісөлденең толқындар деп аталады. Өтілген материаддарды бекііуге және толқын ұзындығы үғымын енгізгенде қума, көлденең   толқындарды   толқындық   машинаның   көмегімен   демонстрациялап көрсетуге болады. Қума   және   көлденең   толқындарға   тән   негізгі   қасиеті   олар   кеңісгікге   тарай отырып заттасымадцанбай, энергия тасымадданады. Балаларға   мүны   жоғарыда   кел   тірілген   тәжірибелерді   мысалға   ала   отырып, түсіндіру   керек.   Сондай­ақ   су   бетіндегі   толқынды   тәжірибе   жасап   көрсетуге болады, Сондай­ақ   серпімді   көлденең   толқындар   тек   қатты   денелерде   тарайды,   ал серпімді қума толқындар кез келген қатты, сұйық және газ тәрізді ортада тарай алатынын түсіндіру қажет. Оқушылар   серпімді   толқынды  оқып  үйренуде   толқынның  таралу   жылдамдығы туралы алғаш рет мәлімет алады. Сонымен   оқушылар   толқындық   қозғалысты   оқып   үйренгенде   көлденең толқындарды толқын жоталары немесе ойыс жерінің тарау жылдамдығы, ал қума толқындарда шоғырлану мен сиреудің таралу жыддамдығын қарастырады. Мұнда мынаған көңіл аударған дұрыс, оқушылар толқынның тарау жылдамдығы мен толқындағы нүктенің тербеліс жылдам­дығымен шатастырмауы қажет. Ол үшін нақты мысалдар мен есептерді қарастырған дұрыс. Серпімді   ортада   толқынның   тарау   жылдамдығы   ортаның  тығыздығы  мен деформация   турлеріне  байланысты   болады.   Сондай­ақ  қума  және  көлденең толқындар   қатты   денелерде   әртурлі   жьлдамдықпен   тарайтынын  түсіндіру керек. Қума толқындар сығылу деформация кезінде, ал көлденең толқындар ығысу және қатты денелердің серпімділік қасиетіне байланысты деформация кезінде пайда болады. Сондықтан да толқындардың тарау жылдамдықтары әртүрлі. Сонымен толқынның жылдамдығы ортаның қасиетіне байланысты, ал жиілігіне тәуелді емес. Көбінесе амплитудасы үлкен емес толқындарды қарастырамыз, олай болса толқын жылдамдығы амплитудаға да байланысты болмайды.Оқушылар   көлденең   және   қума   толқындардың   пайда   болуымен   және   толқын жылдамдығымен   танысқаннан   кейін   тағы   бір   маңызды   ұғым   толқын   ұзындығын енгіземіз. Толқын ұзындығы ұғымы оқушыларға толқынның кеңістіктегі периодтық қасиетін түсінуге   көмектеседі   Бір   период   ішіндегі   толқынның   тарау   қашықтығы   толқын ұзындығы болып табылады. Бұл анықтамадан оқушыларға бұрыннан таныс  бір   қалыпты   қозғалыс   ұғымы   мен   оның   теңдеуі   арқылы   формуласын   оңай иеңгереді. Мүұндағы– толқын жылдамдығы, Т­период. Толқын   ұзындығы   деп   толқын   ішіндегі   бірдей   қозғалатын   және   тепе­тендік қалпынан   бірдей   ауытқитын   бір­   біріне   ең   жақын   жатқан   нүктелердің   ара қашықтығын айтамыз.  Мұңда   бір­бірінен   қашықтықта   орналасқан   нүктелер   бірдей   тербелетіні түсіндіріледі. Кеңістікте толқынның уақыт бойынша тарауы периодты құбылыс. Тербелістерді оқып­үйренген кезде оқушылар тербелістерді анықтайтын физикалық шамалардың уақыт бойынша периодтылығын және тербелген нүкте координатасының уақытша тәуелді графигімен танысқан болатын. Серпімді толқындарды қарастырғанда осы графиктерге ұқсас тербелген нүктенің толқын көзіне дейінгі қашықтықтың ығысуға (координатаға) байланысты графигімен (18­сурет) белгілі уақыт мезетіндегі және толқындық   процестегі   ортаның   белгілі   нүктесі   үшін   ығысудың   (координатасы) уақытқа байланысты графигімен танысады (19­сурет). Оқушылар материалды жақсы меңгеру үшін оларға эксперименттік тапсырмалар мен графиктік есептер мен сұрақтарды ұсынуға болады. формуласын   талдай   отырып,   ондағы   физикалық   шамалардың   басқа шамалармен байяаяыс сипатьш ашу керек. Мысалы,тербеліе периоды оның  жиілігімен   мен   жиілігі     тәуелділікте, олай болса толқын ұзындығын толқын жылдамдығы болады. өрнектеуге арқылы   Бұл   байланысты   тәжірибе   арқылы   тексеруге   болады.   Мысалы   толқындық ваннадағы   тербеткіштің   жиілігін   өзгерту   арқылы   толқын   ұзындығының   өзгеруінбақылайды,   мұнда   толқын   жылдамдығы   ортаның   қасиетіне   байланысты болғандықтан өзгермейді. Серпімді   толқындарды   оқып   үйренгенде   “Тербелістер   мен   толқындар”   атты фильмді көрсеткен тиімді.   Қосымша 3 бойлық                             электромагниттік гармониялық                            көлденең                                                                      дыбыс                        жылдамдығы бар                                                     ұзындығы бар                                                                     периодты Толқын Қосымша 4      Графиктік тест. 1. Суретте серіппеге ілінген шар, көлбеу беттен домалаған шар, ойыс бетте жатқан шар және камертон көрсетілген. Осы жүйелердің қайсысы тербелмелі емес?    А)                   Б)                В)                 Г)     2. Суретте әр түрлі жағдайдағы тербелмелі маятник көрсетілген. Қандай жағдайда маятник тек кинетикалық энергияға ие болады?  3.   Суретте   камертондағы   дыбыстың   тербеліс   графиктері   көрсетілген.   Осылардың қайсысының дыбыс тоны төмен?                                                                                   А) Б) В) Г) Д)4. Суретте толқынның ортадан өткен кездегі бөлшектің ығысуы көрсетілген. Толқындағы бөлшектің тербеліс амплитудасын табыңдар. A)  20 м;              Б) 0,2м;              В) 0,5м;           Г) 0,05м;            Д)0,1м. Қосымша 5      Деңгейлік есептер π І­деңгей  1.Камертонның жиілігі 440 Гц болса, 5 секундта қанша тербеліс жасайды?  2.Материалдық нүкте 20 с ішінде 50 тербеліс жасайтын болса, тербеліс периоды қандай?  ІІ­деңгей  1.Гармониялық тербелістің қозғалыс теңдеуі: x=0,06*cos100 t Тербелістің амплитудасын, жиілігін және периодын табыңдар?  2. Тербелмелі қозғалыс теңдеуі: x=0,06*cos t Тербелістің амплитудасын, периодын және t=0,1с уақыт өткеннен кейінгі ығысуын табыңдар?  ІІІ­деңгей  1.Бірдей уақыт ішінде математикалық маятниктердің біреуі 10, ал екіншісі 30 тербеліс жасайтын болса, олардың ұзындықтарының қатынасы қандай?  2.Егер серіппеге бекітілген массасы 30г дене 1 минутта 300 тербеліс жасайтын болса, осы серіппенің қатаңдық коэффициенті неге тең?  π Қосымша 6