Учительська світлиця

УРОК № 52 / I.4-6. ПОШИРЕННЯ МЕХАНІЧНИХ КОЛИВАНЬ У ПРУЖНОМУ СЕРЕДОВИЩІ. ПОПЕРЕЧНІ ТА ПОЗДОВЖНІ ХВИЛІ. ДОВЖИНА ХВИЛІ. ІНТЕРФЕРЕНЦІЯ ТА ДИФРАКЦІЯ ХВИЛЬ

Мета: 1) розглянути питання про поширення коливань у пружному середовищі — хвильові процеси, дати визначення плоских, сферичних, поздовжніх та поперечних хвиль, довжини хвилі, швидкості хвилі; ознайомити з явищами інтерференції та дифракції механічних хвиль; сформувати вміння розв'язувати задачі на застосування формул довжини хвилі, швидкості хвиль;

2) продовжити формування природничої та математичної компетентностей учнів — умінь аналізувати умови задач, обирати способи розв'язування запропонованих задач;

3) продовжити формування політехнічного світогляду учнів через ознайомлення з поширеністю хвильових процесів у природі, використання хвильових процесів у практичній діяльності людини.

Очікувані результати: учні знають і розуміють сутність хвильового процесу, прояви хвильових процесів у природі, ознайомлені з використанням хвильових процесів у практичній діяльності людини, розрізняють види хвиль, пояснюють утворення інтерференції та дифракції механічних хвиль.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 0,5 хв

II. ПЕРЕВІРКА ОПОРНИХ ЗНАНЬ УЧНІВ (ЦОР) 6 хв

Учні виконують тести (див. ЦОР до уроку)

III. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ (ЦОР) 15 хв

1. Механічна хвиля

Джерелами хвиль є коливні тіла. Якщо таке тіло перебуває в якому-небудь середовищі, коливання передаються прилеглим частинкам речовини.

· Механічною хвилею називають процес поширення коливань у пружному середовищі.

Механічні хвилі в середовищі зумовлені пружними деформаціями середовища. Утворення різноманітних хвиль пояснюється наявністю силових зв’язків між частинками, що беруть участь у коливаннях.

Будь-яка хвиля переносить енергію, адже хвиля — це коливання, що поширюються в просторі, а будь-які коливання, як ми знаємо, мають енергію. Механічна хвиля переносить енергію, але не переносить речовину.

2. Поперечні і поздовжні хвилі

· Хвилі, у яких частинки середовища під час коливань зсуваються в напрямку, перпендикулярному напрямку поширення хвилі, називають поперечними.

·

Поперечні хвилі можуть поширюватися лише у твердих тілах оскільки такі хвилі зумовлені деформаціями зсуву, а в рідинах і газах не існує деформацій зсуву.

· Хвилі, у яких частинки середовища під час коливань зсуваються вздовж напрямку поширення хвилі, називають поздовжніми.

Деформації в середовищі внаслідок поширення поздовжньої хвилі — це деформації розтягання й стискання. Такі деформації наявні в усіх середовищах (твердому, рідкому й газоподібному), тому що зміні об’єму «пручається» будь-яке середовище. Отже, поздовжні хвилі можуть поширюватися в будь-якому середовищі.

ВАЖЛИВО! Хвилі на поверхні води не є поздовжніми або поперечними. Вони мають складний поздовжньо-поперечний характер, і при цьому частинки рідини рухаються по колу.

3. Довжина хвилі

· Довжина хвилі λ — це відстань між двома найближчими точками, що коливаються в одній фазі.

За час одного повного коливання хвиля поширюється на відстань, що дорівнює довжині хвилі, тому можна дати ще одне визначення довжини хвилі:

· Відстань, на яку поширюються коливання за час одного періоду, називають довжиною хвилі.

Оскільки швидкість хвилі для певного середовища — величина постійна, то її можна обчислити за формулою: з урахуванням того, що t = T і s = λ, дістаємо: Але тому остаточно отримуємо:

4. Інтерференція хвиль

· Інтерференція хвиль — це процес накладання двох і більше когерентних хвиль, при якому відбувається підсилення і послаблення коливань у різних точках простору.

· Когерентні хвилі — це хвилі, у яких коливання мають однакову частоту, різницю фаз і коливання відбувається в одній площині.

Умови підсилення і послаблення коливань:

а) максимум інтерференції (підсилення коливань) спостерігається в тих точках простору, для яких різниця ходу двох хвиль дорівнює цілому числу довжин хвиль.

Δd — різниця ходу

Δd = kλ — умова max

k = 0, 1, 2, ...

б) мінімум інтерференції (послаблення коливань) спостерігається в тих точках простору, для яких різниця ходу двох хвиль дорівнює непарному числу довжин хвиль.

— умова min.

5. Дифракція хвиль

· Дифракція хвиль — це явище огинання хвилями перешкод. Дифракція хвиль проявляється для перешкод, розміри яких такі самі або менші за довжину хвилі.

Запитання до учнів під час викладу нового матеріалу

1. Що являють собою механічні хвилі?

2. Чи однакова довжина хвилі однієї й тієї самої частоти в різних середовищах?

3. Де можуть поширюватися поперечні хвилі?

4. Де можуть поширюватися поздовжні хвилі?

5. Чи можливі поперечні хвилі в рідинах і газах?

6. Чому хвилі переносять енергію?

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ

Розв'язування задач

1. Човен гойдається на хвилі з частотою 0,5 Гц. чому дорівнює швидкість цієї хвилі, якщо відстань між сусідніми гребенями — 3 м?

2. Поздовжні чи поперечні хвилі виникають:

а) у струнах під час гри на гітарі;

б) у повітряному стовпі всередині духової труби, коли музикант дме в трубу;

в) на поверхні води, якщо вдарити по ній долонею?

3. Підводний човен сплив на відстані 100 м від берега, створивши хвилі на поверхні води. Хвилі дійшли до берега за 20 с, причому за наступні 15 с відбулося 30 сплесків хвиль об берег. якою є відстань між гребенями сусідніх хвиль?

V. РЕФЛЕКСІЯ

VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.