Скорость и длина волны. Решение задач - Колебания и волны

Цель: изучить характеристики механических волн.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

Повторение изученного материала можно провести путем фронтального опроса учащихся. Для этого можно заготовить карточки с несколькими вопросами, например:

- При каких условиях возникают механические волны?

- Происходит ли перемещение вещества в механической волне?

- Какие виды механических волн вы знаете?

- В каких средах возникают и перемещаются волны?

- Что называется волной?

- Приведите примеры упругих сред.

Ответы на подобные вопросы не требуют много времени и позволяют быстро и качественно выявить уровень усвоения материала.

II. Изучение нового материала

Переходя к изложению нового материала, следует заметить, что любой физический процесс всегда описывается рядом характеристик, значения которых позволяют более глубоко понимать содержание процесса. Волновые явления в упругих средах также имеют определенные характеристики.

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

v - скорость волны

λ - длина волны

v —частота

А - амплитуда колебаний в волне

Т - период колебаний

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

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

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

Если графически представить волну как колебания, которые перемещаются во времени и пространстве (рис. 112), получаем:

длина волны: λ = 1000 м;

период колебаний: Т = 0,4 с;

скорость волны равна:

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.

III. Решение задач

После объяснения материала будет полезным решить несколько задач по изученной теме.

Задача 1

По графику волны (рис. 113) определить длину волны, скорость которой 340 м/с.

Дано:

Решение:

λ = v · Т

По графику определяем Т: Т = 0,0004 с.

Тогда:

(Ответ: λ = 0,136 м.)

Задача 2

Частота колебаний в волне 10000 Гц, а длина волны 2 мм. Определить скорость волны.

Дано:

Решение:

λ = 2 · 10^-3 м.

Так как то

(Ответ: v = 20 м/с.)

Задача 3

Длина волны равна 2 м, а скорость ее распространения 400 м/с. Определить, сколько полных колебаний совершает эта волна за 0,1 с.

Дано:

Решение:

Тогда:

(Ответ: n = 20.)

Домашнее задание

1. § 22 учебника; вопросы и задания к параграфу.

2. Задачи и упражнения (учебник, с. 126) № 107-110.

3. Желающие ученики могут к следующему уроку подготовить доклады по темам «Землетрясения», «Цунами».