Волна. Два вида волн - МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. ЗВУК - Поурочные разработки по программе А. В. Перышкина

Цели урока:

Познакомить учащихся с условиями возникновения волн и их видами (поперечная волна, продольная волна)

Ход урока

I. Проверка домашнего задания, повторение

- С какой целью и как проводились опыты с двумя маятниками, изображенными на рис. 63 учебника?

- В чем заключается явление, называемое резонансом?

- Какой из маятников, изображенных на рис. 64 учебника, колеблется в резонансе с маятником 3? По каким признакам Вы это определили?

- К каким колебаниям - свободным или вынужденным - применимо понятие резонанса?

- Приведите примеры, показывающие, что в одних случаях резонанс может быть полезным явлением, а в других — вредным.

II. Новый материал

Начать урок можно с вопроса классу:

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

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 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 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.

III. Упражнения и вопросы для повторения

- Что называется волной?

- Какие волны называются поперечными?

- Какие волны называются продольными?

- В чем заключается необходимое условие возникновения волны?

- В каких средах распространяются продольные и поперечные волны?

- Происходит ли в бегущей волне перенос вещества?

Домашнее задание

1. § 31, 32.

2. Экспериментальное задание:

Налейте воду в ванну и посредством ритмичных касаний воды пальцем (или линейки) создайте на ее поверхности волны. Используя разную частоту колебаний (касаясь воды один и два раза в секунду), обратите внимание на расстояние между соседними гребнями волн.

Приложение к уроку

Сейсмические волны

Сейсмическими волнами называют волны, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений или каких-либо мощных взрывов (от греческого слова сейсмос, что означает «колеблющий Землю»). Из очага землетрясения исходят волны разных типов, и каждый тип вызывает в породах свой вид колебаний.

Основные типы волн - продольные и поперечные. Продольные волны сжимают и растягивают породы, через которые проходят. Поперечные волны заставляют породу колебаться вверх и вниз, подобно шлюпке на море, и одновременно, в стороны.

Продольные волны - самые быстрые. Их скорость около 8 км/с, а скорость поперечных волн около 4,5 км/с.

Регистрацию и запись колебаний земной поверхности, вызванной сейсмическими волнами, осуществляют с помощью приборов, называемых сейсмографами.

Сейсмограф состоит из маятника и регистрирующего устройства. Во время землетрясения барабан вздрагивает, и перо вычерчивает график, называемый сейсмограммой.

Сейсмологи пытаются предсказывать, где и когда может произойти землетрясения, чтобы люди могли к нему подготовиться. Иногда землетрясение можно предотвратить, если вести в опасные места воду для освобождения сжатых плит. Также небольшой взрыв может привести плиты в движение, прежде чем успеет накопиться большое напряжение.

Вы можете смоделировать разрыв в толще породы при помощи двух банных губок. Сложите губки боковыми сторонами и представьте, что разрыв происходит по линии их соприкосновения.

Попытайтесь медленно продвинуть губки в противоположных направлениях, как будто части породы что-то тянет и толкает в разные стороны. Губки не будут гладко проскальзывать, а изогнутся, изменяя форму, а когда давление станет слишком сильным, резко сдвинутся одна по другой.

Ежегодно на земном шаре регистрируют сотни тысяч землетрясений. Подавляющее большинство из них относится к слабым, однако, время от времени наблюдаются и такие, которые нарушают целостность грунта, разрушают здания и ведут к человеческим жертвам.

Имеется две шкалы для записи землетрясений. По шкале Рихтера измеряют силу сейсмических волн. По шкале Меркалли измеряют последствия землетрясения, связанные с людскими жертвами и разрушениями построек.

Слабое землетрясение может иметь более серьезные последствия, чем даже очень мощное, если оно происходит в городе, где много зданий и где живет много людей. Противостоять разрушительным последствиям сильных землетрясений можно лишь путем строительства сейсмостойких зданий. Однако подобное строительство является достаточно дорогим и, кроме того, не всегда известно, где именно следует строить подобные дома. Предсказание землетрясения - сложнейшая задача.