ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Физиканы оқыту әдістемесі» «5В011000 – Физика» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары



бет33/56
Дата18.03.2017
өлшемі4,29 Mb.
#11978
1   ...   29   30   31   32   33   34   35   36   ...   56

рис.11.10

Рис. 11.11

Природа связи может быть различной. Для приведенных конструкций она является упругой - колебания передаются от одного маятника к другому, благодаря силам упругости. Школьникам из базового курса физики известно, что между частицами твердого тела, жидкости, газа действуют силы упругости. Распро­странение волн в среде демонстрируют на цепочке шариков, свя­занных друг с другом пружинами, или цепочке маятников на бифилярных подвесах, также соединенных пружинами. На первой модели удобнее демонстрировать распространение продольных волн, на второй - распространение как продольных, так и попе­речных волн.

Ребятам показывают, что если на первый шарик подействовать периодической внешней силой, направленной вдоль цепочки, то в колебательное движение придут и все последующие шарики с той же частотой вдоль той же прямой, но колебание каждого из них будет запаздывать по сравнению с колебанием предыдущего ша­рика. Таким образом, можно смоделировать распространение про­дольных упругих волн, при этом школьники наглядно видят, что распространение продольной волны в среде сопровождается об­разованием сгущений и разрежений вдоль направления ее распро­странения. Аналогично показывают образование поперечной волны на цепочке связанных нитями маятников.

Поперечные и продольные волны демонстрируют и с помощью волновой машины, но делать это целесообразнее после того, как будут показаны описанные выше опыты, так как на этой машине труднее наглядно раскрыть механизм образования волн. Волно­вой машиной лучше воспользоваться при закреплении материала или введении понятия длины волны. После ознакомления с поперечными и продольными волнами учащимся предлагают самим выделить характерные черты волно­вого движения - в пространстве происходит передача энергии, сами же колеблющиеся частицы не перемещаются, переноса вещества в волне не происходит. Это можно показать не только на приведен­ных выше установках (см. рис.9 и 10), но и на резиновом шнуре, на поверхности воды в волновой ванне, если разместить в ней несколько поплавков и возбудить волну с помощью вибратора.

Возникновение волн на воде связано с действием силы поверх­ностного натяжения и силы тяжести, но отказываться от их рас­смотрения ввиду особой их природы не следует, так как основные свойства волн более наглядно можно продемонстрировать имен­но на этих волнах с помощью волновой ванны.

При изучении упругих волн учащиеся получают первоначаль­ное представление о скорости распространения волн. Известно, что в волновом движении различают скорость рас­пространения волнового фронта (волновой поверхности) в среде, т.е. фазовую скорость, и скорость переноса энергии (перемещения волнового пакета), т.е. групповую скорость. Для упругих волн фа­зовая скорость распространения в жидких, твердых и газообразных средах в очень широком интервале частот остается постоянной. Групповая скорость совпадает с фазовой, поэтому в средней школе нет необходимости рассматривать понятие групповой скорости. Таким образом, при изучении волнового движения школьники встречаются с понятием скорости распространения волны, под которым подразумевается фазовая скорость, т.е. скорость пере­мещения гребня или впадины - в поперечной волне и сгущений или разрежений - в продольной (понятие волновой поверхности не рассматривают, так как пока отсутствует понятие фазы). Следует обратить внимание на то, чтобы учащиеся четко раз­граничивали понятия скорости распространения волны и скорости колебательного движения точек в волне. Для этого целесооб­разно рассмотреть конкретные примеры и задачи.

Как известно, в упругих средах скорость волн определяется уп­ругими свойствами среды по отношению к тому или иному типу деформаций и плотностью самой среды. На опыте, изменяя натяже­ние шнура (резиновой трубки), можно проиллюстрировать зави­симость скорости распространения волн от упругих свойств среды, показав, что колебания распространяются быстрее, если сильнее натянуть трубку или шнур. Зависимость между скоростью волны и плотностью среды показывают, возбудив колебания сначала пустой трубки, а затем наполненной водой. Поясняют также, что в твер­дом теле продольные и поперечные волны распространяются с различной скоростью, так как в одном случае их распространение связано с деформацией сжатия, в другом - сдвига и упругие свой­ства твердого тела в отношении этих видов деформации неодина­ковы, отсюда различие и в скорости распространения этих волн.

Итак, скорость волны зависит от свойств среды и не зависит от частоты. Так как обычно рассматривают волны, в которых ам­плитуда колебаний невелика, то скорость волны можно считать не зависящей от амплитуды.

После того как учащиеся ознакомились с образованием про­дольных и поперечных волн и со скоростью волны, можно вве­сти еще одно важное для волнового движения понятие - длину полны. Понятие о длине волны помогает ученикам усвоить важное свойство волн - периодичность в пространстве. Определяют длину волны как расстояние, на которое распространяется волна за один период. Это определение не требует введения понятия о фазе и связывается с уже хорошо знакомым учащимся понятием рав­номерного движения и его уравнением, при этом легче усваивает­ся формула

Длина волны - это расстояние между двумя ближайшими точ­ками, одновременно проходящими положение равновесия и дви­жущимися в одну сторону. Следует выяснить далее, что точки, удаленные друг от друга на расстояние (где п - целое число), колеблются одинаково.



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   29   30   31   32   33   34   35   36   ...   56




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет