|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА Источниками волн являются колеблющиеся тела. Если такое тело находится в каком-либо среде, колебания передаются прилегающим частицам вещества. А поскольку частицы вещества взаимодействуют друг с другом, колеблющиеся частицы передают колебания своим «соседям». В результате колебания начинают распространяться в пространстве. Так и возникают волны. Ø Волной называют процесс распространения колебаний со временем. Механические волны в среде обусловлены упругими деформациями среды. Образование волны того или иного вида объясняется наличием силовых связей между частицами, участвующих в колебаниях. Любая волна переносит энергию, ведь волна - это колебания, распространяющиеся в пространстве, а любые колебания, как мы знаем, имеют энергию. Ø Механическая волна переносит энергию, но не переносит вещество. Если источник волн совершает гармонические колебания, то каждая точка данного среды, в которой распространяются колебания, так же совершает гармонические колебания, причем с той же частотой, что и источник волн. В этом случае волна имеет синусоидальную форму. Такие волны называются гармоничными. Максимум гармонической волны называют ее гребнями. 2. Основные характеристики волн Как пример рассмотрим волну, которая бежит по шнуру, когда один его конец совершает колебания под действием внешней силы. Если наблюдать за любой точкой шнура, мы заметим, что каждая точка совершает колебания с тем же периодом. Ø Промежуток времени Т, в течение которого происходит одно полное колебание, называют периодом колебаний. Полное колебание происходит за время, когда тело из одного крайнего положения возвращается в это самое крайнее положение. Ø Частотой колебаний v называют физическую величину, равную числу колебаний за единицу времени. Ø Модуль наибольшего отклонения частиц от положения равновесия называется амплитудой волны. Период волны и ее частота связаны соотношением:
Единицу частоты колебаний называют герц (Гц): 1 Гц = 1/c. Ø Расстояние между ближайшими точками волны, которые движутся одинаково, называется длиной волны и обозначается λ. Поскольку волны - это колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени, выясним, какова же скорость распространения волн. За время, равное одному периоду Т, каждая точка среды осуществила ровно одно колебание и вернулась в то же положение. Итак, волна сместилась в пространстве именно на одну длину волны. Таким образом, если обозначить скорость распространения волны λ = Поскольку Т = 1/v, получаем, что скорость волны, длина волны и частота волны связаны соотношением:
Волны от разных источников распространяются независимо друг от друга, благодаря чему они свободно проходят одна сквозь другую. Накладывая волны с одинаковыми длинами, можно наблюдать усиление волн в одних точках пространства и ослабление в других. Ø Взаимное усиление или ослабление в пространстве двух или нескольких волн с одинаковой длиной называют интерференцией волн. 4. Поперечные и продольные волны Механические волны бывают поперечными и продольными:
Частицы поперечной волны колеблются поперек направления распространения волны (в направлении переноса энергии), а доли продольной - вдоль направления распространения волны. Ø Волны, в которых частицы среды во время колебаний смещаются в направлении, перпендикулярном к направлению распространения волны, называются поперечными. Поперечные волны могут распространяться только в твердых телах. Дело в том, что такие волны обусловлены деформациями сдвига, а в жидкостях и газах не существует деформаций сдвига: жидкости и газы не «оказывают сопротивления» смене формы. Ø Волны, в которых частицы среды во время колебаний смещаются вдоль направления распространения волны, называются продольными. Пример продольной волны - волна, что бежит по мягкой пружине, когда один ее конец выполняет колебания под действием периодической внешней силы, направленной вдоль пружины. Продольные волны могут распространяться в любой среде. Соотношение ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА Первый уровень 1. Что представляют собой механические волны? 2. Одинаковая ли длина волны одной и той же частоты в различных средах? 3. Где могут распространяться поперечные волны? 4. Где могут распространяться продольные волны? Второй уровень 1. Возможны поперечные волны в жидкостях и газах? 2. Почему волны переносят энергию? ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1). Качественные вопросы 1. Продольные или поперечные волны возникают: а) в струнах при игре на гитаре; б) в воздушном столбе внутри духовой трубы, когда музыкант дует в трубу; в) на поверхности воды, если ударить по ней ладонью? Ответ: а) поперечные; б) продольные; в) эти волны нельзя отнести ни в продольных, ни поперечных. 2. Какое физическое явление положено в основу загадки: по морю идет, идет, а до берега дойдет - тут и пропадет? 2). Учимся решать задачи 1. Лодка качается на волне с частотой 0,5 Гц. Какова скорость этой волны, если расстояние между соседними гребнями 3 м? 2. Подводная лодка всплыла на расстоянии 100 м от берега, вызвав волны на поверхности воды. Волны дошли до берега за 20 с, причем за последующие 15 с - 30 всплесков волн о берег. Какое расстояние между гребнями соседних волн? ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ · Волной называется процесс распространения колебаний со временем. · Промежуток времени Т, в течение которого происходит одно полное колебание, называют периодом колебаний. · Частотой колебаний v называют физическую величину, равную числу колебаний за единицу времени. · Расстояние между ближайшими точками волны, которые движутся одинаково, называется длиной волны и обозначается λ. · Взаимное усиление или ослабление в пространстве двух или нескольких волн одинаковой длины называют интерференцией волн. · Волны, в которых частицы среды во время колебаний смещаются в направлении, перпендикулярном к направлению распространения волны, называются поперечными. · Волны, в которых частицы среды во время колебаний смещаются вдоль направления распространения волны, называются продольными. Домашнее задание Рів1 № 10.12; 10.13; 10.14; 10.24. Рів2 № 10.30; 10.46; 10.47; 10.48. Рів3 № 10.55, 10.56; 10.57.
|
|
