Механические волны - МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ - КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

При кратковременном изучении механических волн важно выбрать экономную логическую последовательность изложения материала. По нашему мнению, проще всего использовать следующие этапы: а) выделение и определение волн; б) виды волн и их основные свойства; в) характеристики или средства описания волн; г) примеры применения волновых процессов в технике, проявления в природе.

При организации каждого урока следует учесть, что сама последовательность изучения вопроса является предметом усвоения.

Урок 1. Механические волны

Задачи урока: ввести новое понятие — “механическая волна”, установить связь между колебательным и волновым процессами, ввести характеристики волн; сформировать умения выделять механические волны, определять их свойства и характеристики.

План урока

Этапы урока	Время, мин	Приёмы и методы
I. Организационный момент II. Изучение нового материала: постановка учебной проблемы, понятие о волне, характеристики волны, виды волн III. Отработка изученного материала IV. Подведение итогов. Домашнее задание	1 25—35 10—15 4—5	Сообщение учителя о плане работы. Запись темы урока Демонстрация явлений. Рассказ и беседа по вопросам. Записи в тетрадях, работа с рисунками учебника Самостоятельная работа по наблюдению и описанию волн. Решение задач Выделение главного с помощью таблиц. Запись на доске и комментарий учителя

I. Прежде всего познавательная мотивация в начале урока обеспечивается чёткой постановкой учебной проблемы.

В окружающем нас мире многие физические системы могут приходить в колебательное движение. (В качестве примера учитель демонстрирует опыт с камертоном без резонаторного ящика.) Наблюдения убеждают, что колебания одной системы могут передаваться другим системам. Так происходит резонанс математических маятников.

Учитель ставит вопрос: как передаются колебания от одной системы к другой?

II. Приведём последовательность рассмотрения нового материала.

1. С помощью демонстрации волны на поверхности воды и упругих колебаний на шнуре вводят понятие о волне, о механизме распространения колебаний. При объяснении распространения колебаний на шнуре используют рисунки 5.2, 5.3, 5.5 учебника. Обсуждают вопросы: что наблюдается на поверхности воды, если периодически её касается точечный вибратор? На основе чего можно утверждать, что колебания воды, происходящие на поверхности в одном месте, распространяются в другие места? Происходит ли перемещение поплавка рыбацкой удочки, если на поверхности водоёма идут волны? Выскажите гипотезу о причине передачи колебаний от одной точки к другой на резиновом шнуре (поверхности воды).

Передача колебаний от одной частицы к другой возможна лишь при взаимодействии частиц. В этом случае колебательное движение первой частицы приводит к периодическому изменению её действия на вторую частицу и, как следствие, к колебаниям последней. Демонстрационно (или фронтально) можно показать передачу колебаний на примере маятников с керамическими магнитами (рис. 63).

2. Учитель вводит понятия о длине волны (обязателен рисунок, демонстрация на волновой машине), периоде колебаний (как времени, за которое волна распространяется на длину волны), скорости. Формула, связывающая эти величины, записывается в тетради.

Важнейшее свойство волны — передача энергии колебаний. Как с помощью простейших наблюдений доказать, что волна переносит энергию? (Повторяют опыт — см. рис. 63.)

3. Волны можно различать по многим параметрам (характеристикам): среде распространения, длине волны и частоте, скорости и т. д. Наиболее существенным является деление волн на основе соотнесения направления колебания частиц и направления распространения волны. Выделяют поперечные и продольные волны. Демонстрируют примеры тех и других волн.

В заключение обращают внимание на профиль волны и его распространение (рис. 5.9 учебника). Ключевой вопрос для обсуждения: почему происходит смещение профиля волны?

Краткое повторение изученного материала может быть выполнено по таблице 17. Возможны следующие варианты: учитель повторно рассказывает самое главное; ученики воспроизводят конспект, который был составлен одновременно с изучением нового материала; один из учеников повторяет материал по конспекту.

Таблица 17

Механические волны

III. Отработка изученного материала продолжается при выполнении экспериментального задания по наблюдению волн на поверхности воды: с небольшой высоты (около 10 см) капают из пипетки на поверхность воды в стакане. По результатам наблюдения в коллективной беседе обсуждают вопросы: какую форму имеет фронт образовавшейся волны? Как доказать, что образовавшаяся волна поперечная? Меняется ли со временем скорость распространения волны?

Для группового и самостоятельного решения подбираются качественные и расчётные задачи на формулу связи скорости, длины волны и частоты. Примеры задач.

1. На поверхности воды волна распространяется со скоростью 4 м/с. Чему равна частота колебаний поплавка, если длина волны 2 м?

2. Какие точки волны колеблются в одинаковой фазе (рис. 5.5, е учебника)?

3. Оцените длину волны на поверхности воды (рис. 5.1 учебника).

IV. Домашнее задание: § 29. В продолжение классной работы индивидуально предлагаются исследования.

1. Налейте в тарелку воды. С помощью пипетки капайте воду в середину тарелки. Каков фронт волны, образовавшейся на поверхности воды? Наблюдается ли отражённая от краёв тарелки волна? Каков вид её фронта? Как она распространяется?

2. С помощью пипетки капайте воду ближе к краю тарелки. Наблюдается ли в этом случае отражённая волна? Каков её фронт? Выполните рисунок. В каком направлении распространяется волна?

3. Опустите на поверхность воды какой-нибудь лёгкий предмет (например, чаинку или спичку). Капайте воду из пипетки для образования волны на поверхности воды. Наблюдается ли передвижение чаинки вместе с фронтом волны? В каком движении участвует чаинка?