ДИДАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ ПО УЧЕБНОМУ КУРСУ «ФИЗИКА» РАЗДЕЛ «МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ»
учебно-методический материал по физике (9 класс)

ДИДАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ

ПО УЧЕБНОМУ КУРСУ «ФИЗИКА»

РАЗДЕЛ «МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ»

Составил: учитель физики

О.Л. Кладова

2020 г.

Содержание.

1. ЛЕКЦИЯ 1.5/1. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ. …………………..4
2. ЛЕКЦИЯ 1.5/2. СВОБОДНЫЕ И ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ. РЕЗОНАНС……………………………………………………………….11
3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ.  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ «ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ МАЯТНИКА»…………………………………………….....20
4. ЛЕКЦИЯ 1.5/4. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ. СВОЙСТВА МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЛН. ДЛИНА ВОЛНЫ. ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ.22

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. ЗВУК (8 ЧАСОВ)

ЛЕКЦИЯ 1.5/1 (2 ЧАСА)

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ

Цель урока: сформировать у студентов представления о колебательном движении;

 Задачи:

Образовательная – сформировать  у студентов  представления о колебательном движении, изучить свойства и основные характеристики периодических (колебательных) движений; понятиях: амплитуда, период, частота, фаза колебаний;

Развивающая –  развитие логического мышления студентов,  оперировать понятиями колебательное движение, гармоническое колебание, амплитуда, период, частота, фаза колебаний;

Воспитывающая – воспитание сознательного и серьезного отношения к учебной дисциплине. Формирование взглядов на развитие  природы колебательных процессов и связи с окружающим миром. Воспитание интереса к предмету  содействовать формированию познавательного интереса, научного мировоззрения студентов с помощью изучения понятий колебательное движение, гармоническое колебание, амплитуда, период, частота, фаза колебаний.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Форма проведения урока: урок-лекция.

Методы обучения: словесные.

Структура урока:

1. Организационный момент
2. Изучение нового материала
3. Закрепление изученного материала
4. Решение задач
5. Подведение итогов, домашнее задание

1. Организацонный  момент

Постановка целей и задач занятия.

2. Изучение  нового материала

Своеобразные движения, которые называются колебательными или просто колебаниями, всем хорошо известны. Они широко распространены в окружающем нас мире. Колеблются ветки деревьев во время ветра, качели, маятник часов, отвес и т.д. Повторяющиеся процессы непрерывно происходят внутри любого живого организма, например: сокращения сердца, работа легких; мы дрожим, когда нам холодно; мы слышим и разговариваем благодаря колебаниям барабанных перепонок и голосовых связок; при ходьбе наши ноги совершают колебательные движения. Колеблются атомы, из которых мы состоим. Мир, в котором мы живем, удивительно склонен к колебаниям.

При всем разнообразии этих движений у них есть важная черта: через определённый промежуток времени движения повторяются. Минимальный промежуток времени, через который движение повторяется, называют периодом колебания. Поэтому говорят, что колебательное движение периодично.

Если тело, подвешенное на нити, отведем влево на некоторое расстояние и отпустим, тело будет двигаться с ускорением вправо – вниз, пройдет положение равновесия и вследствие инерции отклонится вправо – вверх и т.д.

Отклонение тела от положения равновесия называют смещением.

Наибольшее (по модулю) отклонение тела от положения равновесия называют амплитудой.

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МАЯТНИК

Тело, прикрепленное к пружине, и грузик, подвешенный на нити, называют колебательными системами.

Или физическую систему (тело), в которой при отклонении от положения равновесия возникают и существуют колебания, называют колебательной системой.

Маятники: нитяной и пружинный можно отнести к колебательным системам.

Нитяным маятником  называют тело на невесомой нерастяжимой нити, совершающее колебания.  Для этой модели важно, чтобы размеры тела были малы по сравнению с длиной нити. В таком случае говорят: формой и размерами тела можно пренебречь (то есть в данных условиях не принимать их во внимание).

Пружинный маятник  – тело на пружине, совершающее колебания.  При этом важно, чтобы один конец пружины был закреплён, а её масса была мала по сравнению с массой тела (то есть массой пружины можно было бы пренебречь).

ВЕЛИЧИНЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Каждое движение характеризуется своими величинами. Ранее уже отмечалось, что колебательное движение – периодическое.

Период колебаний

Период Т – время одного полного колебания:

T=

Где t – время движения, в СИ [t] = 1с

N – количество колебаний, в СИ [N] = 1

T – период колебаний, в СИ [T] = 1с.

Частота колебаний

Частота ν – число полных колебаний за единицу времени:

ν =, т.е. ν =

где N – количество колебаний, в СИ [N] = 1,

t – время движения, в СИ [t] = 1с,

ν – частота колебаний, в СИ [ν] =  = 1c-1 = 1 Гц (Герц).

Колебательное движение характеризуется также циклической частотой:

ω =  = 2πν.

Амплитуда колебаний

Амплитуда х (или А) – наибольшее смещение от положения равновесия, измеряется в метрах (м). Можно измерять в единицах плоского угла (для нитяного маятника).

Графическое представление колебательного движения

 Так как в процессе колебаний положение тела меняется, то очень удобно изменение смещения тела от положения равновесия во времени представить графически.

Периодические изменения во времени физической величины происходящие по закону синуса или косинуса, называются гармоническими колебаниями.

Закон смещения х от времени t вид:

x(t) = Asin(ωt) = Asin(t).

Следует обратить внимание, что по графику очень удобно определять все характеристики колебательного движения, а именно, период колебаний, амплитуду и частоту.

Параметры колебательных систем

Чему же равны период и частота колебаний математического маятника, пружинного маятника?

а) Для пружинного маятника:

T=2π,

Где m – масса груза, в СИ [m] = 1 кг,

к – жесткость пружины, В СИ [к] 1 .

б) Для математического маятника:

T=2π,

Где l – длина нити, в СИ [l] = 1м,

g – ускорение свободного падения.

3. Закрепление изученного материала

- Какое движение можно назвать колебательным?

- Что называют амплитудой колебаний? Периодом? Смещением?

- Что такое маятник?

- Какой маятник называют пружинным? Нитяным?

- Какие колебания называют гармоническими?

4. Решение задач.

Задача 1

Маятник совершил 20 колебаний за 1 мин 20 с. Найдите период и частоту колебаний. (Т = 4 с; ν = 0,25 Гц)

Задача 2

Координата колеблющегося тела изменяется по закон: х = 5cosπt. Чему арвны амплитуда, период и частота колебаний, если в формуле все величины выражены в единицах СИ? (А = 5 м; Т = 2 с; ν = 0,5 Гц)

Задача 3

Какова длина математического маятника, совершающего математические колебания с частотой 0,5 Гц на поверхности Луны? Ускорение свободного падения на поверхности Луны 1,6 м/с2. (l = 0,16 м)

5. Подведение итогов, домашнее задание.

- Учить лекцию

- Измерьте свой пульс в спокойном состоянии и затем после скаканья на скакалке в течении 1 минуты. Определите период и частоту колебания. Заполните таблицу.

Сделайте вывод. Изменился  ли ваш пульс? Как изменился период и частота колебания вашего организма?

- Задача: Груз массой 0,4 кг, подвешенный к невесомой пружине, совершает 30 колебаний в минуту. Чему равна жесткость пружины?

ЛЕКЦИЯ 1.5/2 (2 ЧАСА)

СВОБОДНЫЕ И ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ. РЕЗОНАНС.

Цель урока: объяснить, почему большее значение имеют вынужденные колебания, а не свободные; как устанавливаются вынужденные колебания; когда наступает резкое возрастание амплитуды и возникает резонанс; Задачи:

Образовательная – обеспечить знания учащимися понятия свободных и вынужденных колебаний; объяснить, значение вынужденных колебаний; установить  происхождение вынужденных колебаний, возникновение резонанса.

Развивающая – развитие понятие применения и вреда приносимым резонансом в природе; развитие образного мышления колебательных процессов в природе.

Воспитывающая – воспитание сознательного и серьезного отношения к учебной дисциплине. Формирование взглядов на развитие  природы колебательных процессов и связи с окружающим миром. Воспитание интереса к предмету.

Тип урока: комбинированный урок.

Форма проведения урока: урок-лекция.

Методы обучения: словесные.

Структура урока:

1. Организационный момент
2. Актуализация знаний
3. Изучение нового материала
4. Закрепление изученного материала
5. Подведение итогов, домашнее задание

1. Организационный момент

Постановка целей и задач урока

2. Актуализация знаний (Письменная проверочная работа).

Тест по теме «Механические колебания»

Вариант 1

1. Какая из систем, изображенных на рисунке 59, не является колебательной?

2. Период свободных колебаний нитяного маятника зависит от...

1. массы груза.

Б. частоты колебаний.

2. длины его нити.

3. Период свободных колебаний нитяного маятника равен 5 с. Чему равна частота его колебаний?

А. 0,2 Гц.        Б. 20 Гц.        В. 5 Гц.

4. Какое перемещение совершает груз, колеблющийся на нити, за один период?

1. Перемещение, равное амплитуде колебаний. Б. Перемещение, равное нулю.
2. Перемещение, равное двум амплитудам колебаний.

5. Как изменится период колебаний математического маятника при увеличении амплитуды его колебаний в 2 раза?

1. Увеличится в 2 раза. Б. Уменьшится в 2 раза.
2. Не изменится.

6. На рисунке 60 приведены графики зависимости координаты тела от времени. Какой из графиков соответствует незатухающим гармоническим колебаниям тела?

7. Как относятся длины математических маятников, если за одно и то же время первый из них совершает 20 колебаний, а второй 10 колебаний?

А. 2:1.        Б. 4:1.        В. 1 : 4.

8. По графику зависимости координаты маятника от времени (рис. 61) определите период колебаний маятника.

Тест по теме «Механические колебания»

Вариант 2

1. Какая из систем, изображенных на рисунке 62, не является колебательной?

2. Частота свободных колебаний нитяного маятника зависит от...

1. периода колебаний. Б. длины его нити.
2. амплитуды колебаний.

3. Частота свободных колебаний пружинного маятника равна 10 Гц. Чему равен период колебаний?

А. 5 с.        Б. 2 с.        В. 0,1с.

4. Определите перемещение, совершаемое грузом, колеблющимся на пружине, за время, равное половине периода колебаний.

1. Перемещение равно половине амплитуды колебаний. Б. Перемещение равно удвоенной амплитуде колебаний.
2. Перемещение равно нулю.

5. Как изменится частота колебаний маятника при уменьшении амплитуды его колебаний в 3 раза?

1. Уменьшится в 3 раза. Б. Увеличится в 3 раза. В. Не  изменится.

6. На рисунке 63 изображены два математических маятника. Какой из них имеет меньший период колебаний и во сколько раз?

1. Первый в 2 раза.

Б. Второй в 2 раза.

2. Первый в 4 раза.

7. На рисунке изображены графики зависимости координаты тела от времени. Какой из графиков соответствует затухающим колебаниям тела?

8. По графику зависимости координаты математического маятника от времени (рис. 65) определите период колебаний математического маятника.

А. 3 с.        Б. 6 с.        В. 4 с.

3. Изучение нового материала.

Группу тел, движение которых мы изучаем, называют в механике системой тел или просто системой. Напомним, что силы, действующие между толами системы, называют внутренними. Внешними силами называют силы, действующие на тела системы со стороны тел, не входящих в нее.

Самым простым видом колебаний являются свободные колебания. Свободными колебаниями называются колебания в системе под действием внутренних сил, после того как система выведена из положения равновесия и предоставлена затем самой себе.

Колебания груза, прикрепленного к пружине, или груза, подвешенного на нити, — это примеры свободных колебаний. После выведения системы из положения равновесия создаются условия, при которых груз колеблется без воздействия внешних сил. Однако с течением времени колебания затухают, так как на тела системы всегда действуют силы сопротивления. Под действием внутренних сил и сил сопротивления система совершает затухающие колебания.

Для того чтобы колебания не затухали, на тела системы должна действовать периодически изменяющаяся сила. Постоянная сила не может поддерживать колебания, так как под действием этой силы может измениться только положение равновесия, относительно которого происходят колебания.

Вынужденными колебаниями называются колебания тел под действием внешних периодически изменяющихся сил.

Колебания бывают свободными, затухающими и вынужденными. Наибольшее значение имеют вынужденные колебания.

Рассмотрим процесс превращения энергии на примере колебаний груза на нити (рис 10).

    При отклонении маятника от положения равновесия он поднимается на высоту h относительно нулевого уровня,

следовательно, в точке А маятник обладает потенциальной энергией mgh. При движении к положению равновесия, к точке О, уменьшается высота до нуля, а скорость груза увеличивается, и в точке О вся потенциальная энергия mgh превратится в кинетическую энергию mυ2/2. В положении равновесия кинетическая энергия имеет максимальное значение, а потенциальная энергия минимальна. После прохождения положения равновесия происходит превращение кинетической энергии в потенциальную, скорость маятника уменьшается и при максимальном отклонении от положения равновесия становится равной нулю. При колебательном движении всегда происходят периодические превращения его кинетической и потенциальной энергии.

При свободных механических колебаниях неизбежно происходит потеря энергии на преодоление сил сопротивления. Если колебания происходят под действием периодической внешней силы, то такие колебания называют вынужденными. Например, родители раскачивают ребенка на качелях, поршень движется в цилиндре двигателя автомобиля, колеблются нож электробритвы и игла швейной машины.

Характер вынужденных колебаний зависит от характера действия внешней силы, от ее величины, направления, частоты действия и не зависит от размеров и свойств колеблющегося тела. Например, фундамент мотора, на котором он закреплен, совершает вынужденные колебания с частотой, определяемой только числом оборотов мотора, и не зависит от размеров фундамента.

    При совпадении частоты внешней силы и частоты собственных колебаний тела амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает. Такое явление называют механическим резонансом.  Графически зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты действия внешней силы показана на рисунке 11.

    При отсутствии трения амплитуда вынужденных колебаний при резонансе должна возрастать со временем неограниченно. В реальных системах амплитуда в установившемся режиме резонанса определяется условием потерь энергии в течение периода и работы внешней силы за то же время. Чем меньше трение, тем больше амплитуда при резонансе.

Резонанс (от латинского слова resonans –дающий отзвук)

Пользуясь все той же установкой, проверим, как зависит от частоты внешней силы амплитуда установившихся колебаний. Амплитуда начинает расти при дальнейшем увеличении частоты внешней силы. Она достигает максимума, если свободные колебания груза будут действовать в такт с внешней силой. Амплитуда стремится к нулю, если частота внешней силы очень большая.

Вследствие, инертности тело не успевает смещаться и «дрожит на месте».

Зависимость амплитуды от внешней частоты представлена на рисунках.

Резонансом называется резкое увеличение амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты свободных колебаний с частотой изменения внешней силы.

Явление резонанса играет большую роль в ряде природных, научных и производственных процессов. Например, необходимо учитывать явление резонанса при проектировании мостов, зданий и других сооружений, испытывающих вибрацию под нагрузкой, в противном случае при определенных условиях эти сооружения могут быть разрушены. Явление резонанса может быть причиной разрушения машин, зданий, мостов, если собственные их частоты совпадают с частотой периодически действующей силы. Поэтому, например, двигатели в автомобилях устанавливают на специальных амортизаторах, а воинским подразделениям при движении по мосту запрещается идти «в ногу».  

В основе всех известных видов звукотерапии лежит принцип резонанса. Как вы, вероятно, помните, «резонансной частотой» называется частота колебаний, присущая объекту от природы. Все в нашей вселенной пребывает в состоянии вибрации, в том числе и тело каждого из нас. Каждый орган, каждая кость и ткань обладает «здоровой» резонансной частотой. Если эта частота изменяется, орган начинает выбиваться из общего гармоничного аккорда, что и влечет за собой болезнь. Болезнь можно излечить, определив верную, «здоровую» частоту органа и направив на него волну этой частоты. Восстановление природной частоты в органе означает выздоровление.

4. Закрепление изученного материала

Фронтальный опрос:

- Опишите процесс превращения энергии при гармоническом колебательном движении на примере математического маятника.

- Как применят вынужденные колебания в медицине?

- Приведите примеры вредного и полезного проявления механического резонанса.

5. Подведение итогов, домашнее задание

- Учить конспект

- Задача:  Какое значение получил студент для ускорения свободного падения при выполнении лабораторной работы, если маятник длиной 80 см совершил за 1 мин. 34 колебания?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1.5/3 (2 ЧАСА)

Лабораторная работа

Тема: «Определение ускорения свободного падения при помощи маятника»

Цель работы: определить ускорение свободного падения с помощью маятника.

Оборудование: нитяной маятник, линейка измерительная, секундомер или часы с секундной стрелкой.

Порядок выполнения работы:

1. Измерьте длину маятника линейкой с точностью до 0,5 мм и переведите результат в метры (но не округляйте).

2. Отклонив немного маятник от положения равновесия, отпустите его и, одновременно заметив по часам этот момент, отсчитав 10 полных колебаний, по часам определите (t) время 10 колебаний в секундах.

3. Определите период колебаний Т= t/N

4. Повторите опыт с 20-ю и 30-ю полными колебаниями.

5. Вычислите Т среднее по формуле:

         Т1+ Т2 + Т3

Тср=  ----------------                                    

                  3        

6. Подставьте найденные значения l  и  Тср в  формулу и вычислите g ср.

7. Все вычисления округлите до 2-х цифр после запятой,

например: π2 = π π

                   π2 =3,14х3,14=9,8596=9,86

8. Все измерения и вычисления занесите в отчетную таблицу:

Отчетная таблица

9. Сравните полученное среднее значение для gср, со значением g0=9,8 м/c2 и рассчитайте абсолютную погрешность измерения по формуле:

                                            ∆g = | gср -  g0 |                              

10. Рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле:

εg  =   ∆g /  g0                             

11. Сделайте вывод в конце работы (согласно цели работы), запишите результат измерения в виде:

g = gср +∆g.                                        

ЛЕКЦИЯ 1.5/4 (2 ЧАСА)

МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ. СВОЙСТВА МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЛН. ДЛИНА ВОЛНЫ. ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ.

Цель урока: познакомить студентов с условиями возникновения волн и их видами (поперченная волна, продольная волна), со звуковыми волнами как одним из видов механических волн.

 Задачи:

Образовательная –  сформировать представление о механических волнах,   амплитуды, периода, частоты, изучить свойства звуковой  волны.

Развивающая –  развитие логического мышления студентов,  памяти, умения   анализировать, выделять причинно-следственные связи.

Воспитывающая – воспитание сознательного и серьезного отношения к учебной дисциплине. Формирование взглядов на развитие  природы колебательных процессов и связи с окружающим миром.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Форма проведения урока: урок-лекция.

Методы обучения: словесные.

Структура урока:

1. Организационный момент
2. Изучение нового материала
3. Закрепление изученного материала
4. Решение задач
5. Подведение итогов, домашнее задание

1. Организацонный момент

Постановка целей и задач занятия.

2. Изучение нового материала

Начать урок можно с вопроса классу:

- Что такое волна, как вы понимаете? (Ответы студентов.)

Колебания, которые перемещаются в пространстве с течением времени,

называются волной.

Самым простым видом колебаний являются волны, возникающие на поверхности жидкости, и расходящиеся из места возмущения в виде концентрических окружностей.

Проецируя на экран расходящиеся волны в демонстрационной ванне (рис. 54), учитель подчеркивает, что их перемещения по всем направлениям равноправны.

Такое представление волны как чередование горбов и впадин достаточно наглядно: можно легко определить, как быстро меняется положение гребня, а, значит, оценить скорость волны.

Возникновение механической волны легко продемонстрировать на примере колебаний в гибком шнуре. Один конец шнура жестко укрепляют в точке А, а свободный конец хлыстовым движением перемещают в вертикальной плоскости. По шнуру начинает бежать упругая волна к точке А. В данном случае источником возмущения упругой среды была рука.

Важно подчеркнуть, что волна возникает лишь тогда, когда вместе со внешним возмущением появляются силы в среде, противодействующие ему. Обычно это силы упругости.

Механические волны возникают и перемещаются лишь в упругих средах. Такие среды достаточно плотные и соударение частиц в них напоминает упругое соударение шаров. Именно это позволяет частицам в волне передавать избыток энергии соседним частицам. При этом частица, передав часть энергии, возвращается в исходное положение. Этот процесс продолжается дальше. Таким образом, вещество в волне не перемещается. Частицы среды совершают колебания около своих положений равновесия.

Чем более разрежена среда, тем быстрее затухает волна в ней, и тем меньше ее скорость.

В зависимости от того, в каком направлении частицы совершают колебания по отношению к направлению перемещения волны, различают продольные и поперечные волны.

В продольной волне (рис. б) частицы совершают колебания в направлениях, совпадающих с перемещением волны. Такие волны возникают в результате сжатия-растяжения. Следовательно, они могут возникнуть и в газах, и в твердых телах, и в жидкостях.

В поперечной волне (рис. а) частицы совершают колебания в плоскостях, перпендикулярных направлению перемещения волны. Такие волны - результат деформации сдвига. Значит, эти волны могут возникать лишь в твердых телах, ибо в газах и жидкостях такой вид деформации невозможен.

При распространении волны происходит передача движения от одного участка тела к другому. С передачей движения волной связана передача энергии без переноса вещества. Энергия поступает от источника. При распространении волны происходит постепенное уменьшение амплитуды колебаний из-за превращения части механической энергии во внутреннюю.

Любой физический процесс всегда описывается рядом характеристик, значения которых позволяют более глубоко понимать содержание процесса. Волновые явления в упругих средах также имеют определенных характеристики.

К ним можно отнести скорость волны(υ), длину волны(λ), амплитуду колебаний в волне(А), период и частоту колебаний(Т, ν).

Скорость механических волн, в зависимости от вида волны и упругих свойств сред, может меняться от сотен метров секунду до 10 – 12 нм/с.

Под длиной волны понимают то расстояние, которое проходит волна за время, равное периоду колебаний.

Совершенно очевидно, что для конкретной среды длина волны должна быть конкретной величиной:

λ = υТ.

λ – длина волны, в системе СИ [] = 1 м;

υ – скорость колебаний частиц волны, в системе СИ [ν] = 1м/с;

Т – период колебаний, в системе СИ [Т] = 1 с.

Следует заметить, что частота колебаний в волне всегда совпадает с частотой колебаний источника волны.

При этом упругие свойства среды не сказываются на частоте колебания частиц. Лишь при переходе волны из одной среды в другую происходит изменение скорости и длины волны, а частота колебаний частиц остается по-прежнему постоянной.

Звуковые волны (звук) — это упругие продольные волны, которые, воздействуя на слуховой аппарат человека, вызывают определенные (слуховые) ощущения.

Человеческое ухо воспринимает в виде звука упругие колебания, частота которых находится в пределах от 16 до 20000 Гц. Такие колебания называются акустическими. Акустика — раздел физики, в котором рассматриваются свойства звуковых волн, закономерности их возбуждения, распространения и действия на встречные препятствия.

Звуковые колебания с частотами, меньшими 16 Гц, называются инфразвуками, а с частотами, большими 20000 Гц, — ультразвуками. Любое тело (твердое, жидкое или газообразное), колеблющееся со звуковой частотой, создает в окружающей среде звуковую волну.

В вакууме звуковые волны распространяться не могут. Для доказательства этого электрический звонок нужно поместить под колокол воздушного насоса (см. рис.). По мере того как давление воздуха под колоколом уменьшается, звук ослабевает, пока не прекращается совсем, хотя колебания звонка происходят.

Плохо проводят звук такие материалы, как войлок, пористые панели, прессованная пробка и т.д. Эти материалы используют для звукоизоляции, т.е. для защиты помещений от проникновения в них посторонних звуков.

Звуковые волны распространяются с конечной скоростью, которая зависит от особенностей среды: плотности, упругости, температуры. Например, скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна 331 м\с, в водороде — 1270 м\с, а в углекислом газе — 258 м\с.

3. Закрепление изученного материала

Фронтальный опрос:

- Происходит ли перенос энергии и вещества при распространении бегущей волны в упругой среде?

- В чем отличие графика волнового движения от графика колебательного движения?

- В каких упругих средах могут возникать поперечные волны? Продольные?

4. Решение задач

Задача 1

Расстояние между ближайшими гребнями волны в море 20 м. с какой скоростью распространяется волна, если период колебаний частиц в волне 10 с? (υ = 2 м/с)

Задача 2

Рыболов заметил, что за 5 с поплавок совершил на волнах 10 колебаний, а расстояние между соседними гребнями волн 1 м. какова скорость распространения волн? (υ = 2 м/с)

Задача 3

Мимо неподвижного наблюдателя, стоящего на берегу озера, за 6 с прошло 4 гребня волны. Расстояние между первым и третьим гребнями равно 12 м. определите период колебаний частиц волны, скорость распространения и длину волны. (λ = 6 м; Т = 2 с; υ = 3 м/с)

5. Подведение итогов и домашнее задание

- Задачи:

1. Как действует детский телефон (два спичечных коробка с натянутой между ними ниткой)?
2. Судья соревнований по бегу стоит на финише. Когда он должен пустить в ход свой секундомер: когда увидит дым стартового пистолета или услышит выстрел?
3. Длина волны равна 2 м, а скорость ее распространения 400 м/с. Определить, сколько полных колебаний совершает эта волна за 0,1 с?

- Подготовить доклад (по выбору):

• Сейсмические волны.
• Ультразвук в медицине.
• Шум и борьба с ним.