Тема уроку: Механічні хвилі Мета уроку: навчальна: ознайомлення з поширенням механічних коливань у пружному середовищі – хвилями; видами хвиль: поздовжніми та поперечними; їх вла

Тема уроку:  Механічні хвилі

Мета уроку:

навчальна: ознайомлення з поширенням механічних коливань у пружному середовищі – хвилями; видами хвиль: поздовжніми та поперечними; їх властивостями та основними характеристиками: амплітудою, частотою, довжиною, швидкістю; природними явищами: інтерференцією та дифракцією.

розвиваюча: розвивати образне, логічне, фізичне мислення; творчі здібності; пам’ять, увагу, уяву.

виховна: виховувати спостережливість, зосередженість; дисциплінованість; формувати науковий світогляд та інтерес до вивчення фізики.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Наочність і обладнання: підручник, аркуші А4, маркери, кросворд, посудина з водою, поплавок, пружина або новорічне намисто, піпетки 2шт.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Вітання . Минуле належить історії, майбутнє- це таємниця, а ця мить- подарунок. Ось чому цю мить називають сьогоденням. Нам сьогодні пощастило працювати одним великим колективом. Тож давайте посміхнемось одне одному, зробивши цим сто кроків назустріч успішній співпраці.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

1. Фронтальне опитування

1. Що таке механічні коливання?

2. Яка природа вільних та вимушених коливань?

3. Що таке: - амплітуда? - період? - частота?

4. Запишіть рівняння гармонічних коливань.

5. Що являє собою математичний маятник?

 6. Від чого залежить період математичного маятника?

 7. Назвіть три стани речовини.

2. Кросворд "Механічні коливання і хвилі "

По горизонталі:

1 – величина, що характеризує стан коливального процесу в якийсь момент часу (фаза)

2 – коливання, що поширюється в просторі з часом (хвиля) 

3 – характеристика коливань (період)

4 – фізичне явище (резонанс)

10 – розділ фізики, що пов'язаний із вивченням звукових явищ (акустика)

12 – одиниця вимірювання ампітуди (метр)

По вертикалі:

5 – джерело звуку певної частоти (камертон)

6 – найбільше відхилення тіла від положення рівноваги (амплітуда)

7 – це і буква, і питома теплота плавлення, і довжина хвилі (лямбда)

8 – визначається формулою: … =1/Т=ω/2π (частота)

9 – одиниця виміру фізичної величини (те саме, що с^-1 ) (Герц)

 11 – механічне коливання частотою від 16 до 20000Гц (звук)

ІІІ. Оголошення теми уроку. Мотивація навчальної діяльності учнів.

•          На попередніх уроках ми з Вами вивчили механічні коливання. Ознайомилися з природою їх виникнення, величинами, що їх характеризують.

Проблемне питання

*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).

Сьогодні ми ознайомимося з процесом поширення механічних коливань у пружному середовищі, тобто в речовині. Ми намагатимемося з’ясувати умови, необхідні для поширення хвиль, характеристики хвиль, види хвиль та випадки, де у повсякденному житті ми зустрічаємось з механічними хвилями, ознайомимося із явищами інтерференції та дифракції хвиль, створюючи протягом уроку карту пам’яті з теми «Механічні хвилі».

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Механічні хвилі

Поширення в просторі коливань речовини або поля називають хвилею.

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.

(Перегляд відеофрагменту)

(Заповнення карти пам’яті)

- Пригадайте із курсу 9 класу основні властивості хвиль.

2. Основні властивості хвиль

1. Хвилі поширюються в середовищі зі скінченною швидкістю.
2. Джерелом механічних хвиль завжди є тіло, що коливається.

3. Механічні хвилі не можуть поширюватись у вакуумі.

4. Хвильовий рух не супроводжується перенесенням речовини.

5. Під час поширення хвилі відбувається перенесення енергії.

(Заповнення карти пам’яті)

3. Фізичні величини, які характеризують хвилю (самостійна робота за підручником)

•          Прочитайте § 22 пункт 3 стор.135-136 та з’ясуйте, які величини характеризують хвилю. Заповніть карту пам’яті.

Хвиля — це поширення коливань, тому фізичні величини, які характеризують коливання (частота , період Т, амплітуда А коливань), характеризують і хвилю. Ще двома важливими характеристиками хвилі є довжина хвилі і швидкість поширення хвилі.

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

Період коливань – час одного повного коливання.

Частота коливань – кількість коливань за одиницю часу.

Довжина хвилі – це відстань між двома найближчими точками, які коливаються синхронно; відстань, на яку поширюється хвиля за час, що дорівнює періоду :

Формула хвилі:

Якщо хвиля переходить з одного середовища в інше:

- швидкість її поширення змінюється

- частота хвилі залишається незмінною (визначається джерелом хвилі)

- довжина хвилі змінюється

4. Види механічних хвиль  (пояснення вчителя із демонстрацією)

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.

(демонстрація за допомогою пружини або новорічного намиста)

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.

(демонстрація за допомогою пружини)

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.

Фронт хвилі – це поверхня, до якої дійшли коливання на даний момент.

Усі частинки фронту хвилі коливаються однаково (в одній фазі).

Хвильові поверхні – це поверхні однієї фази.

Фронт хвилі – це гранична хвильова поверхня.

За формою хвильової поверхні розрізняють: сферичні, циліндричні, плоскі хвилі.

Сферична хвиля виникає, якщо джерелом хвилі є матеріальна точка або сфера, що пульсує. У цьому випадку енергія, яку прилеглі шари середовища отримали від джерела хвилі, розподіляється по дедалі більшій площі, тому зі збільшенням відстані від джерела амплітуда хвилі зменшується. Те саме стосується й циліндричної хвилі (таку хвилю створює, наприклад, стрижень, що пульсує).

Плоску хвилю можна отримати, якщо коливати пластинку перпендикулярно до її поверхні. У цьому випадку енергія буде розподілятися такою самою площею, тому, якщо сили тертя в середовищі нехтовно малі, амплітуда хвилі залишатиметься незмінною.

- Заповніть карту пам’яті.

5. Інтерференція хвиль (пояснення вчителя із демонстрацією)

Інтерференція – це явище накладання хвиль, унаслідок якого в певних точках простору спостерігається стійке в часі посилення або послаблення результуючих коливань.

Якщо хвилі надійшли в точку у протилежних фазах, амплітуда результуючих коливань зменшується: (б), а якщо в однаковій фазі, амплітуда результуючих коливань збільшується: (в)

•          Заповніть карту пам’яті.

6. Дифракція хвиль (пояснення вчителя із демонстрацією)

Дифракція (від латин. difractus – розламаний) – це явище огинання хвилями перешкод.

Дифракція механічних хвиль на отворі та перешкоді.

Дифракція спостерігається у двох випадках:

1) коли лінійні розміри перешкод, на які падає хвиля (або розміри отворів, через які хвиля поширюється), порівнянні з довжиною хвилі;

2) коли відстань від перешкоди до місця спостереження набагато більша за розмір перешкоди.

- Заповніть карту пам’яті.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Фронтальне опитування.
2. Дайте означення механічної хвилі.
3. Назвіть основні особливості хвильового руху.
4. Які фізичні величини характеризують хвилю?
5. Що таке довжина хвилі? Від чого вона залежить?
6. Які хвилі називають поперечними? Поздовжніми? У яких середовищах вони поширюються?
7. У чому полягає явище інтерференції? У яких випадках хвилі посилюють одна одну? Послаблюють одна одну.

2. Розв’язування задач.

1. Визначте найменшу відстань між двома точками, що коливаються з однаковими фазами, якщо хвиля поширюється зі швидкістю 365 м/с, а частота коливань становить 90 Гц.

2. Хвиля від катера, що рухається по озеру, дійшла до берега за одну хвилину. Відстань між сусідніми гребенями хвилі дорівнює 1,5 м, а проміжок часу між послідовними ударами хвилі об берег становить 2 с. Визначте відстань від катера до берега.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ «Рефлексія»

VI. Домашнє завдання:Опрацювати § 22, вправа № 22 (2) - виконати