Распространение колебаний в среде. Волны.

Тема: Распространение колебаний в среде. Волны. Физика. 9 класс. Цель: Познакомить учащихся с волновым движением, рассмотреть его особенности, механизм  распространения волн. Задачи:  ­ обучающие: углубление знаний о видах колебательного движения, использование связи физики с    литературой, историей, математикой; формирование понятий волновое движение,  механической волны, вида волн, распространение их в упругой среде; развивающие: развитие умений сравнивать, систематизировать, анализировать, делать выводы; воспитательные: воспитание коммуникативности.  ­ ­ Дидактический тип урока: Изучение нового материала. Оборудование: Ноутбук, мультимедийный проектор, видеоролик – волны на пружине, презентация  PowerPoint     к уроку. Ход урока: I. Проверка знаний и умений. 1. Ответить на вопросы.  Внимательно прочитайте словосочетания. Определите, возможны ли свободные колебания:  поплавка на поверхности воды; тела на канале, прорытом сквозь земной шар; птицы на ветке;  шарика на плоской поверхности; шарика в сферической ямке; рук и ног человека; спортсмена на батуте; иглы в швейной машинке.  Какой автомобиль, нагруженный или без груза, будет совершать на рессорах более частые  колебания?  Существует два типа часов. В основе одних – колебания груза на стержне, других – груза на  пружине. Каким образом можно регулировать частоту хода каждых часов?  При периодических порывах ветра раскачался и рухнул мост Tacoma Narrous в Америке.  Объясните почему? 2.         Решение задач. Учитель предлагает выполнить компетентностно ­ ориентированное задание, структура и содержание  которого представлена ниже. Стимул: Оценить имеющиеся знания по теме «Механические колебания». Задачная формулировка: В течение 5 минут, используя приведенный текст, определите частоту и  период сокращения сердца человека. Запишите данные, которые вы не сможете использовать при решении  задач.  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 в среднем сокращается 100 тыс. раз в сутки. За 70 лет жизни человека сердце сокращается 2 миллиарда 600 миллионов раз и  перекачивает 250 миллионов раз.  Бланк для выполнения задания:  1. Данные необходимые для определения периода и частоты сокращения сердца:    а) ___________;    б) _________             Формула для вычисления: ______________             Вычисления _______________                =________; Т=_____________ ν 2. Излишние данные а) ___________ б) ___________ в) ___________ г) ___________ Модельный ответ:  Данные необходимые для определения периода и частоты сокращения сердца:  а) Число сокращений N=100000;         б) Время сокращений t=1 сут. ν c­1; T=1/1,16=0,864 c           Формула для вычисления:  =ν N/t; T=1/ν          Вычисления  =100000/(24*3600)=1,16            =1,16 c­1;      Т=0,864 c. ν Или а) Число сокращений N=2600000000; б) Время сокращений t=70 лет. – Но эти данные  приводят к более сложным вычислениям, поэтому нерациональны. Излишние данные а) Общая длина кровеносных сосудов – 100 тыс. км б) общая внутренняя площадь – 2400 м2 в) В течение минуты сердце выбрасывает в кровь около 4 л крови. г) Толщина кровеносных сосудов в 10 раз меньше толщины волоса. Поле модельных ответов Выделены данные для определения частоты и периода сокращения сердца.  Приведены формулы для вычисления. Выполнены вычисления, приведен правильный ответ. Выделены из текста излишние данные. Инструмент  оценки  ответа 1 1 1 1 II. Объяснение нового материала. Все частицы среды связаны между собой силами взаимного притяжения и отталкивания, т.е.  взаимодействуют друг с другом. Поэтому если хотя бы одну частицу вывести из положения равновесия  (заставить совершать колебания), то она потянет за собой рядом находящуюся частицу(благодаря  взаимодействию между частицами это движение начинает распространяться во все стороны). Таким  образом, колебания будут передаваться от одной частицы к другой. Такое движение называется волновым. Механической волной (волновым движением) называется распространение колебаний в упругой  среде. Колебания, распространяющиеся в пространстве со временем, называются волной. или В данном определении речь идет о так называемых бегущих волнах.  Основное общее свойство бегущих волн любой природы заключается в том, распространяясь в  пространстве, переносят энергию, но без переноса вещества.  В бегущей волне происходит перенос энергии без переноса вещества. В данной теме мы будем рассматривать только упругие бегущие волны, частным случаем которых  является звук. Упругие волны – это механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде.   Иначе говоря, образование упругих волн в среде обусловлено возникновением в ней упругих сил,  вызванных деформацией. Кроме упругих волн существуют и другие виды волн, например волны на поверхности жидкости,  электромагнитные волны. Волновые процессы встречаются почти во всех областях физических явлений, поэтому их изучение  имеет большое значение. Волновое движение бывает двух видов: поперечное и продольное.       Поперечная волна – частицы колеблются (движутся) перпендикулярно (поперек) скорости  распространения волны. Примеры: волна от брошенного камня…     Продольная волна – частицы колеблются (движутся) параллельно скорости распространения  волны. Примеры: звуковые волны, цунами… Механические волны                                              Шнур                                                 Пружина поперечные продольные Поперечные волны. Продольные волны. • Возникает упругая деформация сдвига. • Объем тела        не меняется. • Силы упругости стремятся вернуть тело в  исходное положение. Эти силы и вызывают  колебания среды. • Сдвиг слоев друг относительно друга в  жидкости и газе не приводит к появлению  сил упругости , следовательно возникают  только в твердых телах. • Возникают при деформации сжатия. • Силы упругости возникают в твердых  телах, жидкостях и газах. Эти силы  вызывают колебания отдельных участков  среды, поэтому распространяются во всех  средах. • В твердых телах скорость распространения  больше. III. Закрепление: 1. Интересные задачи. а) В 1883г. При печально известном извержении индонезийского вулкана Кракатау воздушные ударные волны, рожденные подземными взрывами, трижды обошли земной шар.  К какому виду волн можно отнести ударную волну? (К продольным волнам). б) Цунами – грозный попутчик землетрясений. Родилось такое название в Японии и означает  гигантскую волну. Когда она накатывает на берег, создается впечатление, что это не волна вовсе, а  море, разъяренное, неукротимое, кидается на берег. Ничего нет удивительного в том, что цунами  производят на нем опустошения. Во время землетрясения 1960 г. На побережье Чили бросались волны высотой до шести метров. Море отступало и наступало несколько раз в течение второй  половины дня. К какому виду волн относятся цунами? Чему равна амплитуда цунами 1960 года, обрушившаяся на  Чили?(Цунами относятся к волны равна 3 м). (иллюстрация цунами:  продольным волнам. Амплитуда  http://ru.wikipedia.org/wiki/Изображение:2004_Indian_Ocean_earthquake_Maldives_tsunami_wave.jpg в) Рифели – это знаки мелкой волновой ряби. Они существуют на земле со времен появления сыпучих  сред – снега и песка. Их отпечатки встречаются в древних геологических пластах (иногда вместе со  следами динозавров). Первые научные наблюдения над рифелями были сделаны Леонардо да Винчи. В  пустынях расстояние между соседними гребнями волновой ряби измеряется от 1­12 см (чаще 3­8см) при глубине впадин между гребнями в среднем 0,3­1 см.  Предположив, что рифели – это волна, определите амплитуду волны (0,15­0,5 см). Иллюстрация рифели:  http://rusnauka.narod.ru/lib/phisic/destroy/gl7/image246.gif  2. Физический опыт. Индивидуальная работа. Учитель предлагает учащимся выполнить компетентностно – ориентированное задание, структура и содержание которого представлена ниже Стимул: оценить приобретенные знания по теме «Волновое движение». Задачная формулировка: используя выданные приборы и знания, полученные на уроке,  определить: ­ какие волны образуются на поверхности волны; ­ какую форму имеет фронт волны от точечного источника; ­ перемещаются ли частицы волны в направлении распространения волны?  ­ сделайте вывод об особенности волнового движения. Оборудование: стакан от калориметра, пипетка или бюретка, стеклянная трубка, спичка.  Волны, образующиеся на поверхности воды, являются __________ Волны на поверхности воды имеют форму _________ Спичка, помещенная на поверхность воды при распространении волны, ___________ Бланк для выполнения задания Особенность волнового движения _________________ Поле модельных ответов Инструмент оценки  ответа Волны, образующиеся на поверхности воды, являются поперечными. Волны на поверхности воды имеют форму окружности. Спичка, помещенная на поверхность воды при распространении волны, не  перемещается.  Особенность волнового движения – при волновом движении не происходит  смещения вещества вдоль направления распространения волны. Всего  III. Домашнее задание: §31, 32 1 1 1 2 5 http://school­collection.edu.ru/catalog/rubr/8f5d7210­86a6­11da­a72b­0800200c9a66/21674/