Цикл конспектів уроків з фізики у 9 класі з теми "Механічні та електромагнітні хвилі"

Про матеріал
Цикл уроків фізики. 9 клас. Тема "Механічні та електромагнітні хвилі". Теми уроків: Виникнення та поширення механічних хвиль. Фізичні величини, які характеризують хвилі; Звукові хвилі. Інфразвук і ультразвук; Електромагнітне поле й електромагнітні хвилі; Шкала електромагнітних хвиль; Фізичні основи сучасних бездротових засобів зв'язку. Радіолокація.
Перегляд файлу

1

 

УРОК №38

ВИНИКНЕННЯ ТА ПОШИРЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХВИЛЬ. ФІЗИЧНІ ВЕЛИЧИНИ, ЯКІ ХАРАКТЕРИЗУЮТЬ ХВИЛІ

 

Мета заняття: формування знань про механічні хвилі, їхні основні характеристики та властивості.

Компетенції чи знання, що мають бути набуті: учні повинні давати означення механічної хвилі, пояснювати, як хвиля поширюється пружним середовищем, розрізняти поздовжні та поперечні механічні хвилі, називати основні властивості хвиль, розуміти зміст величин, які їх характеризують.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Обладнання та презентаційні засоби: презентація за тему заняття, комп’ютерне обладнання, навчальний підручник, мотузка, пластмасова пружина.

 

ПРОЦЕС ПРОВЕДЕННЯ УРОКУ

 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНІ ПРОЦЕДУРИ НА ПОЧАТКУ ЗАНЯТТЯ

 

II. ПЕРЕВІРКА ЗАСВОЄННЯ БАЗОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

У курсі фізики 7 класу ви вивчали коливальний рух.

Коливальний рух – це рух, який повторюється через рівні інтервали часу.

 

Чи можуть коливання, які виникнули в одному місці, поширюватися в сусідні ділянки простору? (Так, можуть. Наприклад, коливання поплавка передаються частинкам води, і ви бачите хвилі на поверхні води).

Що ж називають хвилею? Які причини виникнення хвиль?

 

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Механічні хвилі

Механічна хвиля – це поширення коливань у пружному середовищі*.

(*Середовище називають пружним, якщо під час його деформації виникають сили, які протидіють цій деформації, – сили пружності).

 


Проблемне питання

• Як і чому в середовищі поширюється механічна хвиля?

Механічна хвиля створюється тілом, яке коливається, – джерелом хвилі (поплавок). Здійснюючи коливальний рух, джерело хвилі деформує прилеглі до нього шари середовища (стискає та розтягує їх або зсовує). У результаті виникають сили пружності, які діють на сусідні шари середовища та спонукають їх здійснювати вимушені коливання. Ці шари, у свою чергу, деформують наступні шари та змушують їх коливатися. Поступово, один за одним, усі шари середовища долучаються до коливального руху – середовищем поширюється механічна хвиля.

 

2. Поперечні та повздовжні механічні хвилі

Поперечні хвилі – це хвилі, у яких частинки коливаються в напрямку, перпендикулярному до напрямку їх поширення.

Поперечні хвилі:

- хвилі зсуву (відбувається зсув одних шарів середовища відносно інших);

- поширюються тільки в твердих тілах.

 

Поздовжні хвилі – це хвилі, у яких частинки коливаються вздовж напрямку поширення хвилі.

Поздовжні хвилі:

- хвилі стиснення та розтягнення (вздовж напрямку поширення хвилі густина середовища почергово то збільшується, то зменшується);

- поширюються в усіх середовищах.

 

Проблемне питання

• Якими є хвилі на поверхні рідини?

Хвилі на поверхні рідини не є ані поздовжніми, ані поперечними. Вони мають складний поздовжньо-поперечний характер, при цьому частинки рідини рухаються по еліпсах.

 

3. Основні властивості хвиль

Властивості хвиль

1. Хвилі поширюються в середовищі зі скінченною швидкістю.

2. Частота коливань кожної частини середовища дорівнює частоті коливань джерела хвилі.

3. Механічні хвилі не можуть поширюватись у вакуумі.

4. Хвильовий рух не супроводжується перенесенням речовини.

5. Під час поширення хвилі відбувається перенесення енергії.

 

4. Фізичні величини, які характеризують коливання

Амплітуда коливань – максимальна відстань, на яку відхиляється точка від положення рівноваги.

Період коливань – час одного повного коливання.

Частота коливань – кількість коливань за одиницю часу.

 

5. Довжина хвилі

Довжина хвилі – відстань, на яку поширюється хвиля за час, що дорівнює періоду.

v – швидкість поширення хвилі

Довжина хвилі – це відстань між найближчими одна до одної точками хвилі, які коливаються в однаковій фазі.

 

6. Швидкість поширення хвилі

 

Формула хвилі:

v – швидкість поширення хвилі

λ – довжина хвилі

ν – частота хвилі

 

Якщо хвиля переходить з одного середовища в інше:

- швидкість її поширення змінюється

- частота хвилі залишається незмінною (визначається джерелом хвилі)

- довжина хвилі змінюється

 



 

 

 

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ МАТЕРІАЛУ ЧЕРЕЗ ВПРАВИ ТА ЗАВДАННЯ, ПОВ'ЯЗАНІ З ТЕМОЮ

1. В якому випадку при ударі по сталевій рельсі поширюються переважно поздовжні хвилі, а в якому –  поперечні?

У першому випадку виникнуть поперечні хвилі, так як частинки будуть зміщуватися перпендикулярно напрямку поширення хвилі.

Якщо вдарити в торець (другий випадок) – поздовжні, так як частинки рейки будуть коливатися уздовж напрямку поширення хвилі.

 

2. Поздовжні або поперечні хвилі створює в польоті птах помахами своїх крил?

Птах, махаючи крилами, створює повздовжні хвилі, так як в газах виникають тільки повздовжні хвилі. Поперечні хвилі виникають на границі поділу двох середовищ або в твердих тілах.

 

3. Навіть в повній темряві риби виявляють наближення небезпеки за допомогою свого тіла. Які хвилі «бачать» риби?

Риби виявляють наближення небезпеки за допомогою свого тіла: вони відчувають повздовжні хвилі, які утворюються при будь-якому русі у воді.

 

4. Як дізнаються про землетрус, що насувається представники фауни сейсмонебезпечних районів?

В земній корі перед землетрусом розповсюджуються повздовжні хвилі, які відчувають представники фауни.

 

5. Хвиля з частотою коливань 660 Гц поширюється зі швидкістю 330 м/с. Яка довжина хвилі?

Дано:

Розв’язання

 

Відповідь: .

 

 



 

 

6. Хвилі набігають на берег, і кожні 10 с берегову лінію пересікають 4 хвилі. Яка швидкість хвилі, якщо відстань між її гребнями 8 м?

Дано:

Розв’язання

 

Відповідь: .

 

 

7. Поверхнею води в озері хвиля поширюється зі швидкістю 6 м/с. Який період і частота коливань бакена, якщо довжина хвилі 3 м?

Дано:

Розв’язання

 

 

Відповідь:

 

 

 

8. На озері в безвітряну погоду з човна кинули у воду важкий якір. Від місця падіння якоря утворилися хвилі. Людина, яка стояла на березі, помітила, що хвиля дійшла до неї через 50 с. Відстань між сусідніми гребнями хвиль дорівнює 0,5 м, а за 5 с відбулося 20 сплесків об берег. На якій відстані від берега знаходиться човен?

Дано:

Розв’язання

 

Відповідь:

 

 

 

 

 

 

V. ПІДСУМКИ ЗАНЯТТЯ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення механічної хвилі.

2. Опишіть механізм утворення та поширення механічної хвилі.

3. Назвіть основні властивості хвильового руху.

4. Які хвилі називають поздовжніми? поперечними? У яких середовищах вони поширюються?

5. Що таке довжина хвилі? Від чого вона залежить?

6. Як пов’язані довжина, частота і швидкість поширення хвилі?

 

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 17, Вправа № 17 (2, 5, 8)

Перегляд файлу

1

 

УРОК №39

ЗВУКОВІ ХВИЛІ. ІНФРАЗВУК І УЛЬТРАЗВУК

 

Мета заняття: формування знань про звук як механічну хвилю та про його основні характеристики.

Компетенції чи знання, що мають бути набуті: учні повинні давати означення звуку, називати його джерела та приймачі, розуміти зміст основних характеристик звуку, давати означення інфра­ та ультразвуку.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання та презентаційні засоби: презентація за тему заняття, комп’ютерне обладнання, навчальний підручник, металева або пластмасова лінійка завдовжки 30–50 см, камертон

 

ПРОЦЕС ПРОВЕДЕННЯ УРОКУ

 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНІ ПРОЦЕДУРИ НА ПОЧАТКУ ЗАНЯТТЯ

 

II. ПЕРЕВІРКА ЗАСВОЄННЯ БАЗОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ми живемо в океані звуків.

Що являють собою звуки?

Як вони утворюються?

 

1. Провести бесіду за матеріалом § 17

 

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення механічної хвилі.

2. Опишіть механізм утворення та поширення механічної хвилі.

3. Назвіть основні властивості хвильового руху.

4. Які хвилі називають поздовжніми? поперечними? У яких середовищах вони поширюються?

5. Що таке довжина хвилі? Від чого вона залежить?

6. Як пов’язані довжина, частота і швидкість поширення хвилі?

 

2. Перевірити виконання вправи № 17: завдання 2, 5, 8 – усно.

 

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Джерела та приймачі звуку

Проблемне питання

• Чому коли смикнути за вільний кінець притиснутої до стола лінійки ми почуємо звук?

Коливання лінійки викликає згущення і розрідження повітря і як наслідок – періодичні збільшення та зменшення тиску в зоні коливань. Стиснуте повітря, намагаючись розширитися, тисне на сусідні шари, теж стискуючи їх. Так від лінійки в усі боки починає поширюватися поздовжня механічна хвиля, яка врешті-решт досягає вашого вуха. Тиск повітря біля вушної мембрани періодично змінюється, і мембрана починає коливатися. Кінець лінійки коливається з частотою понад 20 Гц, саме з такою частотою починає коливатися й вушна мембрана, а коливання з частотою від 20 до 20 000 Гц людина сприймає як звук.

 

Звук – це фізичне явище, що являє собою механічну хвилю частотою від 20 до 20 000 Гц.

     

 

Результат пошуку зображень за запитом "микрофон ребенок"Джерела звуку –  це різноманітні тіла, що коливаються із частотою 20-20000 Гц. (мембрани навушників і струни музичних інструментів, дифузори гучномовців і крила комах, частини машин)

 

Приймачі звуку – це тіла, в яких відбувається перетворення звукових сигналів на інші сигнали, завдяки чому звук можна сприймати та аналізувати. (органи слуху людини та тварин, – в цих органах звукові (механічні) коливання перетворюються на нервові імпульси. Мікрофон – звукові коливання перетворюються на електричні)

 

2. Швидкість поширення звуку

Проблемне питання

• Чому грім чути пізніше за спалах блискавки? (Звукові хвилі, поширюються з кінцевою швидкістю, яка набагато менша за швидкість світла. За температури 20°С швидкість звуку в повітрі становить приблизно 340 м/с.)

 

Швидкість поширення звуку залежить від густини, пружності, температури, складу та інших характеристик середовища.

Приблизні значення швидкості поширення звуку в деяких середовищах

Середовище

v, м/с

Вода

1500

Водень

1250

Залізо, сталь, чавун

5000

Повітря

340

Скло

4500

Проблемні питання

• Чому швидкість поширення звуку у водні більша, ніж у повітрі, а в сталі більша, ніж у воді? (Чим густіше пружне середовище, тим швидкість звуку більша).

 

• Чому неможливо почути гуркіт ракетних двигунів у космосі? (У вакуумі звук не поширюється, бо відсутнє середовище, частинки якого можуть коливатися).

 

3. Характеристики звуку

Тон звуку:

Чим більшою є частота звуку, тим вищий тон звуку, і навпаки. (Високий тон дзижчання комара, низький тон мукання корови)

 

Гучність звуку:

Чим більша амплітуда, тим гучніший звук.

 

 

4. Відбивання звуку

Відлуння – це звук, відбитий від віддаленої перешкоди.

 

Проблемне питання

• Для чого в студіях звукозапису стіни вкривають шаром звукопоглинальних матеріалів?

 

5. Інфразвук і ультразвук

Інфразвукові хвилі – це звукові хвилі, частота яких менша за 20 Гц.

Інфразвукові хвилі виникають під час роботи деяких механізмів, у разі вибухів, обвалів, потужних поривів вітру, під час шторму, землетрусу.

Інфразвук є дуже небезпечним для тварин і людини: він може викликати симптоми морської хвороби, запаморочення, засліплення, спричинити підвищену агресивність. У разі тривалої дії інтенсивне інфразвукове випромінювання може призвести до зупинки серця.

 

Ультразвукові хвилі – це звукові хвилі, частота яких перевищує 20 кГц.

Ультразвук наявний у шумі вітру та водоспаду, у звуках, які видають деякі живі істоти.

Проблемне питання

• Як у повній темряві кажани та дельфіни знаходять здобич? (Кажани та дельфіни випромінюють ультразвук і сприймають його відлуння, завдяки чому вони навіть у повній темряві можуть знайти дорогу або спіймати здобич.)

 

Ехолокація – спосіб виявлення й отримання інформації про об’єкт за допомогою відлуння.

У медицині ехолокація дозволяє «побачити» ще не народжене немовля, дослідити стан внутрішніх органів, виявити сторонні тіла в тканинах.

У техніці ехолокацію застосовують для виявлення дефектів у виробах, вимірювання глибин морів і океанів.

 

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ МАТЕРІАЛУ ЧЕРЕЗ ВПРАВИ ТА ЗАВДАННЯ, ПОВ'ЯЗАНІ З ТЕМОЮ

1. Дифузор динаміка коливаються із частотою 350 Гц. Чи сприймаємо ми хвилю, що поширюється від динаміка, як звук?

Сприймаємо. Тому що звук  це фізичне явище, що являє собою механічну хвилю частотою від 20 до 20 000 Гц.

 

2. Як перевіряють наявність тріщин у колесах вагонів, у скляному або порцеляновому посуді?

Постукують (молотком, ложкою або іншим предметом) по колесу, посуду. Якщо чути глухий звук, то це означає, що в них є тріщини.

 

3. Від чого залежить характер звуку, який видають комахи?

Характер звуку залежить від частоти змахів крилами: чим вони частіші, тим вищий тон звук. Маленькі та легкі комахи (комарі, бджоли) махають крилами часто, тому видаваний ними звук ми сприймаємо, як тоненьке дзижчання. А комахи, які мають більші розміри та масу (джмелі, жуки), роблять менше помахів крилами в секунду, тому видають звук, який більше нагадує гул.

 

4. Чому політ метелика безшумний?

Метелик робить близько 2 помахів крильцями за 1 с. Крильце комахи розсікає повітря і створює незначний шум, який людське вухо почути не може. Тому плавний політ метелика здається нам абсолютно безшумним.

 

5. Відстань до перепони, що відбиває звук, дорівнює 68 м. Через який час людина почує звук?

Дано:

Розв’язання

Звук пройде відстань до перепони і назад:

 

Отже, для цього знадобиться час:

 

 

Відповідь:

 

 

6. Під час вимірювання глибини моря під кораблем за допомогою ехолота виявилося, що моменти відправлення і прийому ультразвуку розділені проміжком часу 0,6 с. Яка глибина моря під кораблем?

Дано:

Розв’язання

Проміжок часу 0,6 с включає час, за який звук іде від ехолота до дна моря, і час, за який звук йде від дна моря до ехолота. Щоб визначити глибину моря, використаємо формулу:

 

 

 

Відповідь:

 

 

7. Визначте довжину звукової хвилі частотою 4 кГц у сталі.

Дано:

Розв’язання

 

Відповідь: .

 

V. ПІДСУМКИ ЗАНЯТТЯ

Бесіда за питаннями

1. Що таке звук?

2. Наведіть приклади джерел і приймачів звуку.

3. Чому джерело звуку випромінює звук?

4. Від чого залежить швидкість поширення звуку?

5. Якою фізичною величиною визначається висота тону?

6. Чим визначається гучність звуку?

7. Наслідком якого явища є відлуння?

8. Що таке інфразвук? Як він впливає на людину?

9. Що таке ультразвук? Наведіть приклади застосування ультразвуку в природі, медицині, техніці.

10. Що таке ехолокація?

 

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 18, Вправа № 18 (3, 5, 6)

Перегляд файлу

1

 

УРОК 41

ЕЛЕКТРОМАГНІТНЕ ПОЛЕ Й ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ

 

Мета заняття: формування знань про електромагнітне поле, електромагнітні хвилі.

Компетенції чи знання, що мають бути набуті: учні повинні давати означення електромагнітного поля, називати дві його складові (дві форми виявлення), давати означення електромагнітної хвилі, вказувати її джерела, називати основні характеристики хвилі.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання та презентаційні засоби: презентація за тему заняття, комп’ютерне обладнання, навчальний підручник.

 

ПРОЦЕС ПРОВЕДЕННЯ УРОКУ

 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНІ ПРОЦЕДУРИ НА ПОЧАТКУ ЗАНЯТТЯ

 

II. ПЕРЕВІРКА ЗАСВОЄННЯ БАЗОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чи можливе поширення коливань (збуджень) у середовищі, що не містить речовини?

Чи існує в самій речовині інший механізм поширення енергії?

 

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Електромагнітне поле

Існують два види матерії – речовина і поле (електричне, магнітне).

Проблемне питання

• Чи пов’язані між собою електричне та магнітне поля?

 

Висновок Майкла Фарадея: Магнітне поле, яке змінюється, створює електричне поле.

Гіпотеза Джеймса Максвелла: Змінне електричне поле створює магнітне поле.

Відповідно до цієї гіпотези електричні та магнітні поля завжди існують разом.

Електромагнітне поле – вид матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими тілами і частинками та намагніченими тілами.

 

2. Електромагнітна хвиля

Проблемне питання

• Як виникає та поширюється в просторі електромагнітне поле?

 

Електромагнітна хвиля – це поширення в просторі змінного електромагнітного поля.

 

(Змінний струм – це струм, сила якого періодично змінюється: з часом значення сили струму то збільшується, то зменшується; змінюється й напрямок струму.)

За теорією Максвелла: джерелом електромагнітної хвилі може бути будь-яка заряджена частинка, що рухається з прискоренням (тобто частинка, яка весь час змінює швидкість свого руху або за значенням, або за напрямком, або одночасно і за значенням, і за напрямком).

 

3. Характеристика електромагнітної хвилі

Електромагнітна хвиля, як і механічна, характеризується частотою (ν), довжиною (λ) і швидкістю поширення (v).

Формула хвилі:

 

Для поширення електромагнітних хвиль не потрібне середовище. Найкраще й найшвидше електромагнітні хвилі поширюються у вакуумі.

 

Припущення Джеймса Максвелла: світло є різновидом електромагнітних хвиль.

У вакуумі і тільки в ньому    всі електромагнітні хвилі поширюються з однаковою швидкістю (c).

 

Під час переходу з одного середовища в інше швидкість поширення електромагнітної хвилі змінюється, змінюється і довжина хвилі, а от частота залишається незмінною.

 

Через 15 років після створення теорія електромагнітного поля Максвелла була підтверджена експериментально: Генріх Герц (1857–1894) продемонстрував випромінювання і приймання електромагнітних хвиль.

 

 

Він установив, що електромагнітні хвилі:

  •                   відбиваються від провідних предметів (кут відбивання дорівнює куту падіння);
  •                   заломлюються на межі з діелектриком;
  •                   частково поглинаються речовиною і частково розсіюються нею.

 

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ МАТЕРІАЛУ ЧЕРЕЗ ВПРАВИ ТА ЗАВДАННЯ, ПОВ'ЯЗАНІ З ТЕМОЮ

 

1. Що змінюється: довжина хвилі чи частота під час переходу електромагнітної хвилі з одного середовища в інше?

Змінюється довжина хвилі і швидкість, частота залишається сталою.

 

 

2. Обчисліть довжину електромагнітної хвилі у вакуумі, якщо частота коливань у ній 41011 Гц.

Дано:

Розв’язання

Відповідь: .

 

 

 

3. Яка частота електромагнітної хвилі, що поширюється у воді, якщо у цьому середовищі вона має довжину 510-4 м і швидкість 2,5108 м/с.

Дано:

Розв’язання

Відповідь: .

 

 


4. Обчисліть довжину електромагнітної хвилі з частотою 71014 Гц у склі, якщо швидкість електромагнітної хвилі у цьому середовищі 2,1108 м/с.

Дано:

Розв’язання

Відповідь: .

 

 

V. ПІДСУМКИ ЗАНЯТТЯ

Бесіда за питаннями

1. У чому полягає гіпотеза Дж. Максвелла?

2. Дайте означення електромагнітного поля, назвіть його складові.

3. Як утворюється електромагнітна хвиля? Які об’єкти можуть її випромінювати?

4. Які фізичні величини характеризують електромагнітну хвилю?

5. Які властивості електромагнітних хвиль було встановлено в ході дослідів Г. Герца?

 

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 19, Вправа № 19 (2, 3)

Перегляд файлу

1

 

УРОК №42

ШКАЛА ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ

 

Мета заняття: формування знань знання про єдину систему електромагнітних хвиль, нанесених на шкалу (спектр).

Компетенції чи знання, що мають бути набуті: учні повинні називати послідовність розташування хвиль на шкалі електромагнітних хвиль, розуміти, в чому спільні та відмінні риси електромагнітних хвиль, яка їхня природа, який вплив вони чинять на людину.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання та презентаційні засоби: презентація за тему заняття, комп’ютерне обладнання, навчальний підручник.

 

ПРОЦЕС ПРОВЕДЕННЯ УРОКУ

 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНІ ПРОЦЕДУРИ НА ПОЧАТКУ ЗАНЯТТЯ

 

II. ПЕРЕВІРКА ЗАСВОЄННЯ БАЗОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Мобільний зв’язок, сонячне світло, радіоактивне випромінювання, ультрафіолет, тепло пічки, рентгенівські промені усе це – електромагнітні хвилі.

Чому ж їхні властивості такі різні?

Чи є між ними якась принципова різниця?

Як утворюються різні види електромагнітних хвиль і де їх застосовують?

 

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Шкала електромагнітних хвиль

Електромагнітні хвилі відрізняються частотою, а отже, й довжиною хвилі.

Різницею частот пояснюється той факт, що деякі властивості електромагнітних хвиль суттєво різняться.

 

Шкала (спектр) електромагнітних хвиль – безперервна послідовність частот і довжин існуючих у природі електромагнітних хвиль.

2. Радіохвилі

Радіохвилі – від наддовгих із довжиною понад 10 км до ультракоротких і мікрохвиль із довжиною меншою 0,1 мм – породжуються змінним електричним струмом.

Електромагнітні хвилі радіодіапазону застосовують:

  •                   мобільний зв’язок;
  •                   радіомовлення та телебачення;
  •                   радіолокація (виявлення, розпізнання та дослідження різноманітних об’єктів);
  •                   GPS-навігація, GPS-моніторинг (визначення розташування транспортних засобів і людей);
  •                   зв’язок із космічними апаратами.

 

3. Електромагнітні хвилі оптичного діапазону

Електромагнітні хвилі оптичного діапазону випромінюються збудженими атомами.

 

Інфрачервоне (теплове) випромінювання (довжина хвилі становить від 780 нм до 1–2 мм).

Інфрачервоні промені застосовують:

  •                   в промисловості для сушіння лакофарбових поверхонь, деревини, зерна.
  •                   у пультах дистанційного керування, системах автоматики, охоронних системах.

Тепловізори – прилади нічного бачення, які «відчувають» інфрачервоні хвилі довжиною 3–15 мкм.

Представників фауни мають своєрідні живі «прилади нічного бачення», які здатні сприймати інфрачервоні промені (глибоководні кальмари, американська гримуча змія).

 

Видиме світло – область електромагнітного випромінювання, що безпосередньо сприймається людським оком (довжина хвилі 400–780 нм).

 

Ультрафіолетове випромінювання (довжина хвилі 10–400 нм).

Ультрафіолетове випромінювання, має високу хімічну активність. Застосовують для дезінфекції повітря в лікарнях і місцях великого скупчення людей.

Основне джерело природного ультрафіолетового випромінювання – Сонце.

У великих дозах ультрафіолетове випромінювання є шкідливим для здоров’я людини.

У невеликих кількостях ультрафіолет добре впливає на людину, адже сприяє виробленню вітаміну D, зміцнює імунну систему, стимулює низку важливих життєвих функцій в організмі.

 

 

 

4. Рентгенівське і γ-випромінювання

Рентгенівське випромінювання (довжина хвилі 0,01–10 нм) виникає внаслідок швидкого (ударного) гальмування електронів, а також у результаті процесів усередині електронних оболонок атомів.

Рентгенівське випромінювання застосовують:

  •                   у медицині (кісткові тканини менш прозорі для рентгенівського випромінювання, ніж інші тканини організму людини, тому кістки чітко видно на рентгенограмі);
  •                   у промисловості (для виявлення дефектів);
  •                   у хімії (для аналізу сполук);
  •                   у фізиці (для дослідження структури кристалів).

Рентгенівське випромінювання чинить руйнівну дію на клітини організму, тому застосовувати його потрібно надзвичайно обережно.

 

γ–випромінювання (довжина хвилі менша 0,05 нм) випускається збудженими атомними ядрами під час ядерних реакцій, радіоактивних перетворень атомних ядер і перетворень елементарних частинок.

γ-випромінювання використовують:

  •                   у дефектоскопії (для виявлення дефектів усередині деталей);
  •                   у сільському господарстві та харчовій промисловості (для стерилізації харчів);
  •                   у лікуванні онкологічних захворювань – для знищення ракових клітин (променева терапія).

 

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ МАТЕРІАЛУ ЧЕРЕЗ ВПРАВИ ТА ЗАВДАННЯ, ПОВ'ЯЗАНІ З ТЕМОЮ

 

1. Розташуйте електромагнітні хвилі в порядку збільшення їхньої довжини:

1) видиме світло; 2) ультрафіолетове випромінювання;

3) радіохвилі; 4) рентгенівське випромінювання.

Відповідь: 4, 2, 1, 3.

 

2. Установіть відповідність між випромінювачем та електромагнітними хвилями, які він здебільшого випромінює.

1 Мобільний телефон

А γ-випромінювання

2 Батарея опалення

Б Рентгенівське випромінювання

3 Світлячок

В Інфрачервоне випромінювання

4 Радіоактивний препарат

Г Видиме світло

 

Д Радіохвилі

Відповідь: 1—Д, 2—В, 3—Г, 4—А.

 


 

 

 

3. Довжина хвилі світла зеленого кольору у вакуумі – 530 нм. Визначте частоту цієї хвилі.

Дано:

Розв’язання

Відповідь: .

 

 

4. Світлова хвиля поширюється в повітрі і має частоту 41014 Гц і довжину 0,75 мкм. Яка швидкість поширення світла в повітрі?

Дано:

Розв’язання

Відповідь: .

 

 

5. Обчисліть довжину хвилі, яка створюється радіостанцією, що працює на частоті 1,5105 Гц.

Дано:

Розв’язання

Відповідь: .

 

 

V. ПІДСУМКИ ЗАНЯТТЯ

Бесіда за питаннями

1. Назвіть відомі вам види електромагнітних хвиль.

2. Що спільного між усіма видами електромагнітних хвиль? У чому їх відмінність?

3. Як змінюються властивості електромагнітних хвиль зі збільшенням їхньої частоти?

4. Наведіть приклади застосування різних видів електромагнітних хвиль.

5. Як уникнути негативного впливу деяких видів електромагнітного випромінювання на здоров’я людини?

 

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 20, Вправа № 20 (3, 4)

Перегляд файлу

1

 

УРОК №43

ФІЗИЧНІ ОСНОВИ СУЧАСНИХ БЕЗДРОТОВИХ ЗАСОБІВ ЗВ'ЯЗКУ. РАДІОЛОКАЦІЯ

 

Мета заняття: формування знань про стільниковий мобільний радіозв’язок і радіолокацію.

Компетенції чи знання, що мають бути набуті: учні повинні розуміти принцип здійснення стільникового мобільного радіозв’язку та радіолокації, застосування радіолокації.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання та презентаційні засоби: презентація за тему заняття, комп’ютерне обладнання, навчальний підручник.

 

ПРОЦЕС ПРОВЕДЕННЯ УРОКУ

 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНІ ПРОЦЕДУРИ НА ПОЧАТКУ ЗАНЯТТЯ

 

II. ПЕРЕВІРКА ЗАСВОЄННЯ БАЗОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Яка ділянка на шкалі електромагнітних хвиль є найбільшою? (радіохвилі)

Яке практичне застосування радіохвиль?

 

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Властивості радіохвиль

Радіохвилі з різними довжинами хвиль по-різному поширюються біля поверхні Землі. Радіозв’язок здійснюють на довгих (10000-1000 м), середніх (1000-100 м), коротких (100-10 м) та ультракоротких (менш ніж 10 м) хвилях.

Зупинимося лише на застосуванні ультракоротких радіохвиль (завдовжки від кількох сантиметрів до кількох метрів).

 

Ультракороткі радіохвилі:

  •                   поширюються в межах прямої видимості;
  •                   можна посилати вузькими пучками (менш розсіюються, що дозволяє застосовувати менш потужні передавачі та простіше приймати).

 

Проблемне питання

• Де застосовують ультракороткі радіохвилі? (радіолокації, бездротовий зв’язок, супутникове телебачення).

 

2. Стільниковий зв’язок

Стільниковий зв’язок – один із видів мобільного радіозв’язку, в основі якого лежить стільникова мережа (частотою від 450 до 3000 МГц).

Основні складові стільникової мережі: стільникові телефони, базові станції, центри комутації.

Коли ви вмикаєте телефон, він починає «прослуховувати» ефір і вловлює сигнал базової станції того стільника, де ви на даний момент перебуваєте. Після цього телефон випромінює радіосигнал – посилає станції свій ідентифікаційний код. Відтоді телефон і станція підтримуватимуть радіоконтакт, періодично обмінюючись сигналами.

Описаними процесами «керують» центри комутації, які пов’язані з базовими станціями дротовими каналами зв’язку.

Центр комутації безперервно «відстежує» місце перебування вашого мобільного телефону. Він «передає» вас, як естафетну паличку, від однієї базової станції до іншої, коли ви «подорожуєте» зі стільника в стільник,  здійснюється вихід на інші мережі (можете зателефонувати на номер іншого оператора або стаціонарний телефон, скористатись Інтернетом).

 

3. Радіолокація

Радіолокація – спосіб виявлення, розпізнання та визначення місця розташування об’єктів за допомогою радіохвиль.

 

Радіолокатор (радар) – забезпечує випромінювання радіохвиль, а також приймання радіохвиль, які відбиваються від об’єкта.

 

Режими роботи радіолакатора:

  •                   пошук (сканування) антена радіолакатора весь час сканує простір (наприклад, повертається по горизонталі й одночасно рухається вниз-угору);
  •                   спостереження антена весь час напрямлена на обраний об’єкт.

Проблемне питання

• Як працює радіолокатор?

 

 

Радіосигнал, який посилає радіолокатор, являє собою дуже потужний імпульс. Щойно імпульс послано, антена радіолокатора автоматично перемикається на прийом: радіолокатор «слухає» ефір –  чекає на відбитий сигнал.

Через певний інтервал часу (значно більший за тривалість імпульсу) антена знову перемикається на радіопередавач і радіолокатор посилає наступний імпульс.

 

Відстань s до об’єкта визначають за часом t проходження радіоімпульсу до цілі й назад.

 

4. Застосування радіолокації

Застосування радіолокації:

  •                   повітряні, морські й океанські судна (за допомогою радіолокатора штурман судна може знайти вільні проходи між хмарами або айсбергами, уникнути зіткнення з іншими суднами в негоду, уточнити курс, визначити місце свого розташування);
  •                   аеропорти (допомагають здійснити посадку повітряних суден);
  •                   морські порти (встановлені вздовж узбережжя, забезпечують безпечний вхід кораблів у порт);
  •                   наукові дослідження (складання карти рельєфу земної поверхні, дослідження щільність рослинного покриву);
  •                   метрології;
  •                   сільському та лісовому господарствах (виявити лісову пожежу, визначити склад ґрунту);
  •                   космічні дослідження (запуски та посадки космічних апаратів; уточнено відстані до Місяця, Венери, Марса; визначення рельєфу планет).

 

 

 

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ МАТЕРІАЛУ ЧЕРЕЗ ВПРАВИ ТА ЗАВДАННЯ, ПОВ'ЯЗАНІ З ТЕМОЮ

1. Радіосигнал відправлений на планету Венера, повернувся після відбиття від її поверхні через 5 хв. Якою була відстань від Землі до Венери в момент радіолокації?

 

 

 

Дано:

Розв’язання

 

Відповідь:.

 

 

2. На якій частоті судна передають сигнал SOS, якщо за міжнародною згодою довжина цієї радіохвилі має дорівнювати 600 м?

Дано:

Розв’язання

Відповідь: .

 

 

3. Яка глибина розвідки радіолокатора, що випромінює щосекунди 1200 імпульсів?

Дано:

Розв’язання

 

 

Відповідь:.

 

 


V. ПІДСУМКИ ЗАНЯТТЯ

Бесіда за питаннями

1. У чому полягає основна перевага ультракоротких радіохвиль?

2. Що таке стільниковий зв’язок? Як він організований?

3. Що таке радіолокація? На чому вона ґрунтується?

4. Опишіть принцип роботи радіолокатора.

5. Як за допомогою радіолокації визначають місце розташування об’єкта (відстань до об’єкта, напрямок, в якому він розташований)?

6. Де застосовують радіолокацію?

 

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 21, Вправа № 21 (1 – 3)

zip
Пов’язані теми
Фізика, 9 клас, Розробки уроків
Додано
28 березня 2023
Переглядів
1522
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку