Урок физики в 9 классе

Тема урока: «Поперечные и продольные волны»

Цель: объяснить механизм возникновения колебаний частиц в среде, дать определение механических волн, продольной и поперечной волны.

Задачи:

1. Общеобразовательные:

• Формирование понятия «волна»;

• Научить находить отличия и сходства между поперечными и продольными волнами.

• Ознакомить с основными характеристиками волн.

• Рассмотреть связь скорости распространения и длины волны.

• Обратить внимание на различную скорость распространения поперечных и продольных волн.

2. Воспитательные:

• Продолжить формирование научно-диалектического мировоззрения;

• Воспитывать познавательный интерес, культуру речи и наблюдательность.

• Воспитывать трудолюбие, взаимопонимание между учеником и учителем, трудолюбие.

• Формировать осознание детьми культурных ценностей науки и умение ценить их.

3. Развивающие:

• Развивать культуру логического мышления, умения и навыки применения знаний в конкретных ситуациях.

• Развивать умение излагать полученную информацию;

• Развивать умение переключать внимание при смене рода деятельности.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: для демонстраций: резиновый шнур, стакан с водой, пипетка, макет «Волновая машина», презентация «Поперечные и продольные волны», интерактивная доска, мультимедийный проектор, компьютер.

План урока:

1. Организационный момент - 1 мин.

• Приветствие, объявление темы и целей урока

2. Актуализация опорных знаний - 5 мин.

• Фронтальный опрос

• Работа по карточкам

3. Формирование новых знаний - 20 мин.

• Понятия «Волновой процесс», «Возмущения», «Волны»

• Демонстрация опытов №1,2,3

• Продольные волны

• Поперечные волны

• Упругие поперечные волны

• Бегущая волна

• Физические величины, характеризующие волны и их взаимосвязи.

• Обзор примеров волн в природе.

4. Физкультминутка - 2 мин.

5. Закрепление знаний и умений учащихся (решение экспериментальных и качественных задач, устный опрос) - 15 мин.

6. Рефлексия- написание «Синквейна» - «Волна»; Подведение итогов урока. Домашнее задание - 2 мин.

Ход урока:

1. Организационный момент

• Приветствие, объявление темы и целей урока

• Создание эмоционального настроя.

Добрый день! Я рада приветствовать вас в классе, где сегодня проведём урок физики.

2. Актуализация опорных знаний

Фронтальный опрос:

1. Какое движение мы называем колебанием?

2. Какими параметрами характеризуется колебательное движение?

3. При каком условии свободные колебания математического маятника являются гармоническими?

4. Как происходят колебания математического маятника?

5. От чего зависит период колебания математического маятника?

6. За 24 с первый маятник совершил 12 колебаний, а второй - 16. Чему равны период и частота колебаний каждого маятника? (решаем устно)

Работа по карточкам одновременно с фронтальным опросом (5-6 учеников)

Вариант - 1

1. Какие из перечисленных ниже движений являются механическими колебаниями?

А) движение качелей

В) движение падающего на Землю мяча

С) Движение звучащей струны гитары

2. Какие из перечисленных ниже колебаний являются свободными?

А) Колебания груза на пружине после однократного отклонения его от положения равновесия

В) колебания диффузора громкоговорителя во время работы громкоговорителя

С) колебания груза на нити, один раз отведенного от положения равновесия и отпущенного

3. Частота колебаний тела равна 2 000 Гц. Чему равен период колебаний?

4. Подвешенный на нити груз совершает малые колебания. Считая колебания незатухающими, укажите правильные ответы

А) Чем длиннее нить, тем больше частота колебаний

В) при прохождении грузом положения равновесия скорость груза максимальна

С) Груз совершает периодическое движение

Вариант - 2

1. Какие из перечисленных ниже движений являются механическими колебаниями?

А) движение веток деревьев

В) падение капелек дождя на землю

С) Движение звучащей струны гитары

2. Какие из перечисленных ниже колебаний являются вынужденными?

А) Колебания груза на пружине после однократного отклонения его от положения равновесия

В) колебания поршня в цилиндре двигателя внутреннего сгорания

С) колебания груза на нити, один раз отведенного от положения равновесия и отпущенного

3. Период колебаний тела 0,01 с. Чему равна частота колебаний?

4. Подвешенный на нити груз совершает малые колебания в вертикальном направлении. Считая колебания незатухающими, укажите правильные ответы

А) Чем больше жесткость пружины, тем больше период колебаний

В) Период колебаний зависит от амплитуды

С) Скорость груза изменяется со временем периодически.

3. Формирование новых знаний - (слайд 4)

Учитель: мы живем в мире волн и насквозь ими пронизаны, да и сами являемся источниками волн. Многие из вас думают, что волна бывает только на воде. Мы кожей чувствуем волну холода и тепла, вся поверхность кожи является приемником тепловых процессов, происходящих в воздухе. Наш нос чувствует волну запаха, исходящего от пахучих веществ. Наши глаза видят волны на пруду, на озере, волну ржи или пшеницы в поле. Наши уши слышат звуковые волны, голоса, музыку, шум. В этом случае мы являемся приемниками волн.

Основной физической моделью вещества является совокупность движущихся и взаимодействующих между собой атомов и молекул. Использование этой модели позволяет объяснить с помощью молекулярно-кинетической теории свойства различных состояний вещества и физический механизм переноса энергии и импульса в этих средах. При этом под средой мы можем понимать газ, жидкость, твердое тело.

Волновой процесс - это процесс переноса энергии без переноса вещества.

Возмущение - изменение некоторых физических величин, характеризующих состояние среды.

Волны - возмущения, распространяющиеся в пространстве, удаляясь от места их возникновения.

(слайд 5)

Демонстрация опытов:

Учитель:

Опыт №1 - прикрепим к потолку резиновый шнур и резким движением руки заставим его свободный конец совершить колебание. В результате внешнего воздействия на среду в ней возникает возмущения - отклонение частиц среды от положения равновесия.

Опыт №2 - проследить за распространением волн на поверхности воды в стакане, создавая их каплями воды, падающими из пипетки.

Механическая волна - это возмущение, распространяющееся в упругой среде от точки к точке (газ, жидкость, твердое тело).

Опыт №3 - Знакомство с механизмом образования волны на макете «Волновая машина».

Продольные волны - это волны, в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны. (слайд 6)

Поперечные волны - это волны, в которых колебания происходят перпендикулярно направлению их распространения. (слайд 7)

Упругие поперечные волны - это волны сдвига. Распространяются только в твердых телах. (слайд 8)

Бегущая волна, основное свойство которой в переносе энергии без переноса вещества: электромагнитное излучение обогревает Землю, волны океана размывают берега.

Скорость перемещения гребня или впадины в поперечной волне (сжатий или разрежений в поперечной волне) называют скоростью распространения волны. (слайд 9)

Волны переносят энергию с определенной скоростью. Скорость механических волн бывает разная. Например, звуковые волны в воздухе распространяются со скоростью 343 м/с, в алюминии - 6260 м/с, в воде - около 1500 м/с.

Учитель: любой физический процесс всегда описывается рядом характеристик, значения которых позволяют более глубоко понимать содержание процесса. Волновые явления в упругих средах также имеют определенные характеристики. С некоторыми мы знакомились при изучении механических колебаний.

Длина волны - это расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебания. (слайд 10)

Учитель: На расстоянии длины волны располагаются соседние гребни или впадины в поперечной волне или сгущения и разрежения в продольной.

Учитель: связь длины волны с частотой колебаний в волне: (слайд 11)

Учитель: упругие продольные волны - это волны сжатия и разрежения. Распространяются в любой среде - твердой, жидкой и газообразной. Пример продольной волны - звуковая волна. В результате колебания какого-нибудь упругого тела, например струны, металлического листа, деревянной пластины и т.п., возникает волнообразное распространение продольных колебаний воздушной среды.(слайд 12)

Учитель: важное свойство всех волн - перенос энергии без переноса вещества. Заядлые рыбаки хорошо знают, что, когда забрасываешь удочку, в воде появляются волны, разбегающиеся во все стороны, но поплавок при этом колеблется вверх и вниз, следуя за движением частиц воды. Частицы, как и поплавок, не движутся вслед за волной. Волна же, распространяясь, все дальше несет энергию, которая заставляет двигаться новые и новые частицы. (слайд 13)

Учитель: землетрясения - это колебания Земли, вызванные внезапными изменениями в состоянии недр планеты. Эти колебания представляют собой упругие волны, распространяющиеся с высокой скоростью в толще горных пород. Наиболее сильные землетрясения иногда ощущаются на расстояниях более 1500 км от очага и могут быть зарегистрированы сейсмографами. (слайд 14)

Учитель: очаги большей части землетрясений лежат в земной коре на глубинах не более 16 км, однако в некоторых районах глубины очагов достигают 700 км. Ежедневно происходят тысячи землетрясений, но лишь немногие из них ощущаются человеком. (слайд 15)

Учитель: типы сейсмических волн: продольные Р, поперечные S, поверхностные Лява L, поверхностные Рэлея R (слайд 16)

Вначале на сейсмологической станции регистрируется продольная волна, так как ее скорость при распространении в земной коре больше, чем у поперечной. Спустя некоторое время регистрируется поперечная волна, возбуждаемая при землетрясении одновременно с продольной.

4. Физкультминутка - 2 мин. - «Витаминка»

5. Закрепление знаний и умений учащихся

Учитель: Вопрос 1 - объясните, как возникает волна, изображенная на рисунках 1 и 2, и дайте характеристику этой волне. (слайд 17)

Учитель: Вопрос 2 - что общего и чем отличаются точки одного цвета в представленной модели волны? (слайд 18)

Учитель: подумайте и ответьте - (слайд 19) - работа с вопросами по гиперссылкам на слайде

Учитель: укажите, какие физические величины, характеризующие колебательный процесс, необходимо поставить вместо вопросительных знаков. (слайд 20)

Учитель: чем отличаются данные волны?(слайд 21)

Решение задач у доски : (Слайд 22)

Вопросы для закрепления, пройденного материала:

• Что такое волна?

• В чем заключается процесс возникновения волн?

• Происходит ли перенос вещества среды при образовании волн?

• Перечислите характеристики волн.

• Как связаны скорость, длина волны и частота?

Рефлексия. - Учитель: наш урок подходит к концу, и мне бы хотелось, чтобы вы с помощью приема «Синквейн» выразили свое понимание ключевого понятия нашего сегодняшнего урока. Это ключевое слово «ВОЛНА». ((Слайд 23.) - показывает правила написания синквейна.

Подведение итогов урока. Домашнее задание: (Слайд 24.)

Задача: длина волна в океанах может достигать 400 м, а период 14,5 с. Определите скорость распространения такой волны.