2. Виды колебаний
Определение.
Свободные колебания
– это колебания, возникающие в системе под действием внутренних сил после того, как ее вывели из положения равновесия (после кратковременного действия внешней силы).
Примеры свободных колебаний:
колебания свободных маятников, колебания струны гитары после удара и т.п.
Определение.
Вынужденные колебания
– это колебания, которые совершаются под действием внешней периодически изменяющейся силы.
Примеры вынужденных колебаний:
колебания мембраны динамика, поршня в цилиндре камеры внутреннего сгорания и т.п.
Определение.
Резонанс
– это явление резкого возрастания амплитуды колебаний тела, при совпадении собственной частоты колебаний системы с частотой колебаний внешней силы.
Замечание.
Собственная частота определяется параметрами колебательной системы.
Примеры резонанса:
мост, который может разрушиться, если по нему пройдутся солдаты, маршируя в ногу; лопающийся от голоса певца хрустальный бокал и т.п.
Определение.
Автоколебания
– незатухающие колебания, которые существуют в системе за счет регулируемого самой системой поступления энергии от внешнего источника.
Примеры автоколебаний:
колебания маятника в часах с гирьками, колебания электрического звонка и т.п.
Замечание.
Колебания рассматриваемых маятников являются гармоническими.
Определение. Математический маятник
– это система, представляющая собой материальную точку на длинной невесомой нерастяжимой нити, которая совершает свободные малые колебания под действием равнодействующей силы тяжести и силы натяжения нити.
– период колебаний математического маятника, с
Где l – длина нити, м
Замечания:
1) Формула периода корректна при условии того, что нить намного длиннее линейных размеров груза и что колебания малые;
2) Период не зависит от массы груза и от амплитуды колебаний;
3) Период зависит от длины нити (нагрев/охлаждение) и от ускорения свободного падения (горные районы, широта местности).
Определение.
Пружинный маятник
– колебательная система, состоящая из тела, закрепленного на упругой пружине, которое совершает свободные малые колебания.
Замечание.
В простейшем случае рассматриваются колебания в горизонтальной плоскости вдоль поверхности без учета сил трения.
– период колебаний пружинного маятника, с
Где m – масса груза, кг
k – жесткость пружины, Н/м
Замечания:
1) Формула периода корректна при условии того, что колебания малые;
2) Период не зависит от амплитуды колебаний;
3) Период зависит от массы груза и жесткости пружины.
Превращение энергии при гармонических колебаниях:
1) Математический маятник: ;
2) Пружинный маятник (горизонтальный) 
.
4. Механические волны
Замечание.
Если, возникнув в одном месте механические колебания, распространяются в соседние области пространства, заполненного веществом, то говорят про волновое движение.
Определение.
Механическая волна
– это процесс распространения механических колебаний в какой-либо среде.
Виды волн:
1) Поперечные волны
– это такие волны, в которых направление колебаний перпендикулярно к направлению распространения волны.
Примеры поперечных волн:
волны на воде, волны в хлысте и т.п.
2) Продольные волны
– это такие волны, в которых направление колебаний параллельно к направлению распространения волны.
Пример продольных волн:
звуковые волны.
Определение.
Длина волны
() – минимальное расстояние между двумя точками волны с одинаковой фазой колебаний, т.е. в упрощенной формулировке – это расстояние между соседними гребнями или впадинами волны. Оно же – расстояние, которое проходит волна за один период колебаний.
– длина волны, м
Где υ – скорость распространения волны, м/с
T – период колебаний, с
ν – частота колебаний, Гц
Определение.
Звуковые волны (звук)
– механические продольные упругие волны, распространяющиеся в среде.
Диапазоны звуковых волн (по частотам):
1) Инфразвук:
, может оказывать неблагоприятное воздействие на организм человека;
2) Слышимый звук
: 
;
3) Ультразвук:
частота более 20000 Гц, некоторые животные чувствительны к ультразвукам, летучие мыши используют его для ориентирования в пространстве, используется в технологиях эхолокации и ультразвукового исследования в медицине.
Замечания:
1) Скорость звука
– это скорость передачи упругой волны в среде, как правило она тем больше, чем более плотной является вещество. Скорость звука в воздухе ;
2) Громкость звука
характеризуется амплитудой и частотой колебаний частиц упругой среды;
3) Высота тона звука
определяется частотой колебаний частиц упругой среды.
Определение.
Эхолокация
– технология измерения расстояний до объектов с помощью излучения звука и регистрации задержки времени до приема его эха, т.е. отражения звука от границы раздела сред. Как правило, в этой технологии используется ультразвук.
Тип урока: урок сообщения новых знаний.
Цель: ввести понятия длина и скорость волны, научить обучающихся применять формулы для нахождения длины и скорости волны.
Задачи:
ознакомить обучающихся с происхождением термина «длина волны, скорость волны»
уметь сравнивать виды волн и, делать выводы
получить связь между скоростью распространения волны, длиной волны и частотой
познакомить с новым понятием: длина волны
научить обучающихся применять формулы для нахождения длины и скорости волны
уметь анализировать график, сравнивать, делать выводы
Технические средства:
Персональный компьютер
-мультимедиа проектор
-
План занятия:
1. Организация начала урока.
2. Актуализация знаний учащихся.
3. Усвоение новых знаний.
4. Закрепление новых знаний.
5. Подведение итогов урока.
1. Организация начала урока. Приветствие.
- Добрый день! Давайте поприветствуем друг друга. Для этого просто улыбнитесь друг другу. Я надеюсь, что сегодня в течение всего урока будет присутствовать доброжелательная атмосфера. А для снятия состояния тревоги и напряженности
Слайд №2(картина1)
сменим наше настроение
- Слайд №2(картина 2)
С каким понятием мы познакомились на последнем уроке! (Волна)
Вопрос: что такое волна? (Колебания, которые распространяются в пространстве с течением времени, называются волной)
Вопрос : какие величины характеризуют колебательное движение? (Амплитуда, период и частота)
Вопрос: а будут ли эти величины являться характеристиками волны? (Да)
Вопрос: почему? (волна - колебания)
Вопрос: что же мы будем изучать сегодня на уроке? (изучать характеристики волны)
Абсолютно все в этом мире происходит с какой-либо . Тела не перемещаются моментально, для этого требуется время. Не являются исключением и волны, в какой бы среде они не распространялись. Если вы бросите камень в воду озера, то возникшие волны дойдут до берега не сразу. Для продвижения волн на некоторое расстояние необходимо время, следовательно, можно говорить о скорости распространения волн.
Существует еще одна важная характеристика это длина волны.
Сегодня мы познакомимся с новым понятием: длина волны. И получим связь между скоростью распространения волны, длиной волны и частотой.
2. Актуализация знаний учащихся.
На этом уроке мы продолжаем изучать механические волны
Если в воду бросить камень, то от места возмущения побегут круги. Будут чередоваться гребни и впадины. Эти круги дойдут до берега.
- Слайд №3
Пришёл большой мальчик и бросил большой камень. Пришел маленький мальчик и бросил маленький камень.
Вопрос: будут ли отличаться волны? (Да)
Вопрос: чем? (Высотой)
Вопрос: а как назвать высоту гребня? (Амплитудой колебания)
Вопрос: а как называется время, которое проходит волна от одного колебания до другого? (Периодом колебания)
Вопрос: что является источником волнового движения? (Источником волнового движения являются колебания частиц тела, связанных между собой силами упругости)
Вопрос: частицы колеблются. А происходит ли перенос вещества? (НЕТ)
Вопрос: А что передаётся? (ЭНЕРГИЯ)
Волны, наблюдаемые в природе, нередко переносят огромную энергию
Задание: Поднимите правую руку и покажите, как в танце изображается волна- Слайд №4
Вопрос: куда распространяется волна? (Вправо)
Вопрос: а как перемещаются локоть? (Вверх и вниз, то есть поперёк волны) Вопрос: как называются такие волны? (Такие волны называются поперечными)
- Слайд №5
Вопрос - Определение: волны, в которых частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, называются поперечными .
- Слайд №6
Вопрос: какая волна была показана? (Продольная)
Вопрос - Определение: волны, в которых колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны, называются продольными .
- Слайд №7
Вопрос: чем она отличается от поперечной волны? (Нет гребней и впадин, а есть сгущения и разрежения)
Вопрос: Есть тела в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Какие волны в каких телах могут распространяться?
Ответ 1:В твёрдых телах возможны продольные и поперечные волны, так как в твёрдых телах возможны упругие деформации сдвига, растяжения и сжатия
Ответ 2:В жидкостях и газах возможны только продольные волны, так как упругих деформаций сдвига в жидкостях и газах нет
3. Усвоение новых знаний. Задание : нарисуйте волну в тетрадь- Слайд №8
- Слайд №9
Запись в тетрадь: Кратчайшее расстояние между двумя точками, которые колеблются в одинаковой фазе, называют длиной волны (λ).
- Слайд №10
Вопрос: какая величина одинакова для этих точек, если это волновое движение? (Период)
Запись в тетрадь : длиной волны называется расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебания в ее источнике. Она равна расстоянию между соседними гребнями или впадинами в поперечной волне и между соседними сгущениями или разряжениями в продольной волне.
- Слайд №11
Вопрос: по какой формуле будем считать λ?
Подсказка: Что такое λ? Это расстояние…
Вопрос: А по какой формуле считают расстояние? Скорость х время
Вопрос: А какое время?(Периода)
получаем формулу скорости распространения волны.- Слайд №12
Формулу списать.
Самостоятельно получить формулы для нахождения скорости волны.
Вопрос: А от чего зависит скорость распространения волны?
Подсказка: Два одинаковых камня уронили с одинаковой высоты. Один в воду, а другой в растительное масло. С одинаковой скорость будут распространяться волны?
Запись в тетрадь: Скорость распространения волн зависит от упругих свойств вещества и его плотности
4. Закрепление новых знаний.
научить учащихся применять формулы для нахождения длины и скорости волны.
Решение задач:
1 . На рисунке приведён график колебаний волны, распространяющейся со скоростью 2 м/с. Каковы амплитуда, период, частота и длина волны.- Слайд №13
- Слайд №14
2 . Лодка качается на волнах, распространяющихся со скоростью 2,5 м/с. Расстояние между двумя ближайшими гребнями волн 8 м. Определите период колебания лодки.
3 . Волна распространяется со скоростью 300 м/с, частота колебаний 260 Гц. Определите расстояние между соседними точками, находящимися в одинаковых фазах.
4 . Рыболов заметил, что за 10 с поплавок совершил на волнах 20 колебаний, а расстояние между соседними горбами волн 1,2 м. Какова скорость распространения волн?
5. Подведение итогов урока.
Что нового мы узнали на уроке?
Чему мы научились?
Как изменилось ваше настроение?
Рефлексия
Посмотрите пожалуйста на карточки, которые лежат на столах. И определите своё настроение! По окончании урока карточку вашего настроения оставьте у меня на столе!
6. Информация о домашнем задании.§33, упр. 28
Заключительное слово учителя:
Я хочу вам пожелать меньше колебаний в вашей жизни. Шагайте по дороге знаний уверено.
