Стоячие волны - Механические волны - Колебания и волны

Цель: сформировать понятие стоячей волны.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение

1. Вопросы для повторения.

- Какая волна называется гармонической?

- Объясните возникновение сжатия и растяжения в продольных гармонических волнах.

- Что такое длина волны?

- По какой формуле вычисляется длина волны?

- В чем суть поляризации?

- Как определяется плоскость поляризации?

2. Фронтальная работа с классом.

Фронтальная лабораторная работа № 1 «Исследование отражения плоских волн»

Ход работы

Установите кювету с возбудителем плоской волны и стробоскопом. Поместите в кювету металлический брусок для отражения волн. Вы должны увидеть возникновение волн. Заметьте, что эти волны отражаются как плоские волны.

Положите лист белой бумаги на экран и зарисуйте эти волны, отметьте углы падения и отражения. Таким способом вы сможете убедиться, что угол падения волны равен углу ее отражения.

Фронтальная лабораторная работа № 2 «Исследование отражения сферических волн»

Ход работы

Замените возбудитель плоской волны шариком для образования сферических волн.

После отражения плоским отражателем волны имеют сферическую форму. Центром этих сферических волн будет точка, расположенная на том же расстоянии позади отражателя, как и волнообразователь перед отражателем. Это указывает на то, что расстояние до «изображения» позади отражателя равно расстоянию до предмета перед отражателем.

III. Изучение нового материала

Опыт: Возьмем резиновый шнур, один конец которого закреплен к стене. Взмахнув раз рукой, пошлем единичный импульс. По шнуру побежит волна, и, достигнув стенки, будет от нее отражаться.

В результате на любом участке шнура встречаются две волны, бегущие в противоположные стороны. Вызванные ими колебания складываются. Частоты этих колебаний одинаковы, а амплитуды почти одинаковые, затухание колебаний вдоль шнура не велико, но фазы их различны. Бегущая (незатухающая) волна и отраженная проходят различные пути по данному участку шнура. В результате амплитуда удваивается. Такие точки называются кучностями. Если в какой-нибудь точке складывать колебания с противоположными фазами, то точка остается в покое. Такие точки называются узлами. Узлы и кучности не перемещаются вдоль шнура. В результате распределение смещения точек шнура относительно их положений равновесия в любой момент времени образует волну, которая не перемещается в пространстве. Такая волна называется стоячей волной. Расстояние между соседними узлами (или кучностями) равно половине длины волны. В стоячей волне в среднем по времени не происходит переноса энергии. Энергия волны между двумя узлами остается неизменной. Совершается только превращение кинетической энергии в потенциальную и наоборот.

Стоячие волны могут получаться в телах любой формы, а не только в таких сильно удлиненных телах, как струна или шнур. Неподвижные места стоячей волны - ее узлы - представляют собой поверхности, рассекающие объем тела на участки, в середине которых наиболее сильные колебания.

Опыт: Хладниевые фигуры

Пластинку из дерева или стекла закрепляют к одной точке и засыпают песком. По краю проводят смычком, натертым канифолью. Песок сбрасывается с кучностей и собирается на узловых линиях. Вид фигур зависит от формы пластинки и места скрепленной точки, в какой месте проводить смычком, и где придерживать пластинку пальцами.

IV. Решение задач

Р - 435; Р - 438.

V. Подведение итогов урока

Домашнее задание

Р - 440; Р - 439.