Методическая разработка урока по теме: "Механические волны. Виды механических волн"
методическая разработка (физика, 9 класс) по теме

Тема урока: «Механические волны. Два вида волн»

Цели урока:

Образовательные: сформировать представление о волновом процессе, видах механических волн и механизме их распространения, определить основные характеристики волнового движения.

Развивающие: развивать умение выделять главное в тексте, анализировать информацию, систематизировать информацию путём составления конспекта.

Воспитательные: способствовать развитию самостоятельности, самоуправлению, формировать уважение к товарищам и их мнению.

                                          Ход урока

1.Организационный момент. Вступительное слово учителя.

На предыдущих уроках мы рассмотрели тему: «Колебательное движение». Знания, полученные при изучении этой темы помогут нам на сегодняшнем уроке. Нам необходимо вспомнить следующие понятия.

Тест «Колебательное движение». Слайд №1.

Инструкция по работе с тестом: соотнесите номера вопросов и ответов и занесите в бланки, которые находятся на каждом столе.

Вопросы:

1. При каких условиях возникают колебания?

2. Что такое возвращающая сила?

3. Какое колебание является гармоническим?

4. Что называется периодом колебаний?

5. Дайте определение единице – Герц.

6. Что называется частотой колебаний?

7. Что такое амплитуда?

8. Что такое фаза?

9. Колеблющиеся материальные точки имеют одинаковые фазы. Что это означает?

10. Колеблющиеся материальные точки имеют противоположные фазы. Что это означает?

Ответы:

1. …частота, при которой за 1 с совершается одно полное колебание.

2. …наибольшее отклонение колеблющейся точки от положения равновесия.

3. …число полных колебаний в 1 с.

4. …величина, показывающая, какая часть периода прошла от момента начала колебаний до данного момента времени.

5. …когда внешние силы сообщают материальным частицам (телам) энергию и на них действует возвращающая сила.

6. …сила, направление которой всегда противоположно смещению.

7. …точки колеблются по параллельным траекториям и в любой момент времени движутся в одном направлении.

8. …точки колеблются по параллельным траекториям и в любой момент времени движутся в противоположных направлениях.

9. …колебания, которое происходит под действием возвращающей силы, прямо пропорциональной смещению колеблющейся точки.

10. …время, за которое совершается одно полное колебание.

Ключ. Слайд №4.

Взаимопроверка теста.

Учитель. У каждого из вас на столе лежит лист с заготовкой – схемой будущего опорного конспекта. По ходу изучения новой темы мы с вами эту схему заполним и получим конспект, который поможет вам подготовиться к следующему уроку.

2. Подготовка к восприятию нового материала.

Учитель. Тему сегодняшнего урока предлагаю определить вам самим, ответив на мой вопрос.

Слайд №3.

Колебания – это движения или процессы, которые характеризуются определённой повторяемостью во времени.

Если в каком – нибудь  месте твёрдой, жидкой или газообразной среды возбудить колебания, то вследствие взаимодействия атомов и молекул среды колебания начнут передаваться от одной точки среды к другой с конечной скоростью. Что возникает в этом случае?

Ответ учащихся. Волна.

Учитель. Слайд №4. Тема сегодняшнего урока: «Механические волны. Два вида волн». Учащиеся записывает тему урока в тетрадь.

Учитель. Итак, сегодня мы с вами начнём изучать механические волны.

Давайте сформулируем определение механической волны. П.31(с.108).

Учащиеся. Возмущения, распространяющиеся в пространстве, удаляясь от места их возникновения, называются волнами.

Учитель. А что понимают под возмущением.

Учащиеся. Возмущение – изменение некоторых физических величин, характеризующих состояние среды.

Учитель. Процесс распространения колебаний в среде называется волной.

3. Целеполагание.

Учитель. Что именно мы можем узнать про механические волны. Какие вопросы можем поставить. Обращаем внимание учащихся на план – схему конспекта. Давайте составим план изучения нового материала. Кратко учитель фиксирует все предложения учащихся.

Учитель. Какими способами будем изучать тему? Предложение учителя самостоятельно проработать параграфы 31,32 учебника (мультимедийный учебник «Живая физика»). По мере изучения учебного материала  учащиеся выходят к доске и вносят записи в схему - конспект.

Учитель вносит дополнения и пояснения к ответам учащихся.

Учитель. Волна возникает лишь тогда, когда вместе со внешним возмущением появляются силы в среде, противодействующие ему. Обычно это силы упругости. Мы будем сегодня с вами изучать упругие волны. Механические волны возникают и распространяются лишь в упругих средах.

Механизм распространения волны. Объяснение учителя.

Слайд №5.

Вопрос учащимся. Какие волны называются упругими.

Учащиеся. Упругие волны – это механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде.

Учитель. Какие среды являются упругими?

Учащиеся. В среде должны возникать силы, причиной которых является деформация.

Учитель. Причиной возникновения какой силы является деформация?

Учащиеся. Силы упругости.

Учитель. Слайд № 6. В чём отличие волновых процессов?

Учащиеся. В направлении колебаний.

Учитель. Проведите классификацию видов волн. П.32(с.110).

Учащиеся. Продольные и поперечные. Вносят запись в план – схему.

Учитель. Слайд № 7. При распространении поперечной волны слои среды сдвигаются относительно друг друга, совершая колебания в вертикальном направлении.

Вопрос учащимся. Какой вид деформации мы наблюдаем?

Учащиеся. Сдвиг. Поперечные механические волны являются волнами сдвига.

Учитель. Известно, что упругие силы при сдвиге слоёв возникают только в твёрдых телах.

Вопрос учащимся. А что происходит в жидкостях и газах?

Учащиеся. Слои жидкости и газа свободно скользят друг по другу без появления упругих сил. Нет упругих сил, то и возникновение поперечных волн в газах и жидкостях невозможно.

Учитель. А если мы рассмотрим сжатие и разряжение, т.е. изменение объёма участков тела.

Учащиеся. При сжатии и разряжении упругие силы возникают в любых средах (жидких, газообразных и твёрдых). Продольные волны распространяются в любой среде (жидкой, газообразной и твёрдой).

Учащиеся вносят записи в план – схему.

4.Систематизация знаний. Работа с текстом по презентации. Слайд №8,9.

Изменение некоторых физических величин, характеризующих состояние среды называются возмущениями.

Возмущения, распространяющиеся в пространстве, удаляясь от места возникновения, называются волнами.

Волна возникает лишь тогда, когда вместе со внешним возмущением появляются силы в среде, противодействующие ему. Это силы упругости. Механические волны возникают и распространяются лишь в упругих средах.

Вывод: в бегущей упругой волне происходит перенос энергии без переноса вещества.

Механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде - упругие волны.

Волны,  в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны, называются продольными волнами. Это волны сжатия и разряжения. Продольные волны распространяются в любой среде.

Волны,  в которых колебания происходят перпендикулярно направления распространения волны, называются поперечными волнами. Это волны сдвига. Поперечные волны распространяются только в твёрдых телах.

5. Дополнительный материал.

Учитель.  Физика – одна из фундаментальных наук о природе. География, биология – это также науки о природе. Скажите, при изучении какой из названных наук вы сталкивались с волновым процессом?

Учащиеся. В географии. Сейсмические волны. Слайд №10.

Сейсмические волны (связь с географией).

Предсказание землетрясений. Слайд №11,12.

Домашнее задание: проработать конспект по п.31-33; выписать определения и формулы в тетрадь.

Экспериментальное задание. Налейте воду в ванну и посредством ритмичных касаний  воды пальцем (или линейки) создайте на её поверхности волны. Используйте разную частоту колебаний (касаясь воды один и два раза в секунду), обратите внимание на расстояние между соседними гребнями волн. Сделайте вывод. Слайд №13.

Приложение к уроку

Сейсмические волны

Сейсмическими волнами называют волны, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений или каких-либо мощных взрывов (от греческого слова сейсмос, что означает «колеблющий Землю»). Из очага землетрясения исходят волны разных типов, и каждый тип вызывает в породах свой вид колебаний.

Основные типы волн - продольные и поперечные. Продольные волны сжимают и растягивают породы, через которые проходят. Поперечные волны заставляют породу колебаться вверх и вниз, подобно шлюпке на море, и одновременно, в стороны.

Продольные волны - самые быстрые. Их скорость около 8 км/с, а скорость поперечных волн около 4,5 км/с.

Регистрацию и запись колебаний земной поверхности, вызванной сейсмическими волнами, осуществляют с помощью приборов, называемых сейсмографами.

Сейсмограф состоит из маятника и регистрирующего устройства. Во время землетрясения барабан вздрагивает, и перо вычерчивает график, называемый сейсмограммой.

Сейсмологи пытаются предсказывать, где и когда может произойти землетрясения, чтобы люди могли к нему подготовиться. Иногда землетрясение можно предотвратить, если вести в опасные места воду для освобождения сжатых плит. Также небольшой взрыв может привести плиты в движение, прежде чем успеет накопиться большое напряжение.

Вы можете смоделировать разрыв в толще породы при помощи двух банных губок. Сложите губки боковыми сторонами и представьте, что разрыв происходит по линии их соприкосновения.

Попытайтесь медленно продвинуть губки в противоположных направлениях, как будто части породы что-то тянет и толкает в разные стороны. Губки не будут гладко проскальзывать, а изогнутся, изменяя форму, а когда давление станет слишком сильным, резко сдвинутся одна по другой.

Ежегодно на земном шаре регистрируют сотни тысяч землетрясений. Подавляющее большинство из них относится к слабым, однако, время от времени наблюдаются и такие, которые нарушают целостность грунта, разрушают здания и ведут к человеческим жертвам.

Имеется две шкалы для записи землетрясений. По шкале Рихтера измеряют силу сейсмических волн. По шкале Меркалли измеряют последствия землетрясения, связанные с людскими жертвами и разрушениями построек.

Слабое землетрясение может иметь более серьезные последствия, чем даже очень мощное, если оно происходит в городе, где много зданий и где живет много людей. Противостоять разрушительным последствиям сильных землетрясений можно лишь путем строительства сейсмостойких зданий. Однако подобное строительство является достаточно дорогим и, кроме того, не всегда известно, где именно следует строить подобные дома. Предсказание землетрясения - сложнейшая задача.

Предсказание землетрясений – одна из важнейших задач сейсмологии. Ни один из самых современных приборов не может сравниться в этом с обыкновенным кузнечиком. Учёные выяснили, что кузнечики способны реагировать на колебания, амплитуда которых равна половине диаметра атома водорода.

Домашние обитатели – рыбки, кошки, собаки – также предчувствуют землетрясения.

Водяные жуки (вертячки), обитатели небольших прудов, двигаясь по поверхности воды, даже ночью ухитряются не сталкиваться друг с другом или препятствием. Водяные жуки имеют усики – антенны, усеянные тонкими волосками, лежащими на поверхности воды. Эти волоски воспринимают колебания поверхности воды, а нервная система обрабатывает, полученную информацию. Вертячки отличают волны, отражённые препятствием, от тех, которые вызваны ветром или течением. Они и сами создают поверхностные волны на воде, которые зондируют окрестность. Чтобы эти волны не мешали восприятию других колебаний, вертячка движется толчками, делая частые паузы, во время которых «слушают» ответ – эхо.

Схема – конспект

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

                                                                   Вызываются

Характеристики                    Формулы

___________        ____________________________        ____________

        ____________________________              

___________                                                                                ______________              

                                   Возникают и перемещаются      

                                   ____________________________

Вещество    ______________________________________________________

Движение частиц среды ___________________________________________          

                                                Бывают

________________________                           _____________________

Смещение частиц среды происходит по отношению к направлению распространения волны

__________________________                      ________________________

        В каких средах распространяются

_____________________________               ____________________________

                          Схема – конспект (в конце урока).

Взаимодействия атомов и молекул среды, в которой возбуждены колебания частиц.

                                                                   Вызываются

Характеристики                 

        Длина   λ (м)                      Механические                            λ = υТ = υ/ν                                                     

                                                         волны

      Скорость υ (м/с)                                                                      υ = λ/Т = λν     

                                       Возникают и перемещаются

                                                  В упругих средах

Вещество  не перемещается

Движение частиц среды колебания около положения равновесия

                                                      Бывают

                  продольные                                     поперечные

Смещение частиц среды происходит по отношению к направлению распространения волны

                    Вдоль                                                     перпендикулярно

        В каких средах распространяются

           В любых средах                                          только в твёрдых средах