Көлденең және қума толқындар

Көлденең және қума толқындар. Толқындардың интерференциясы мен дифракциясы .

Сабақтың тақырыбы:

Сабақтың түрі: Аралас сабағы.

Сабақтың педагогикалық мақсаты:

• Студенттердің өз беттерінше іздену жұмыстары арқылы кәсіптік шеберліктерін жетілдіруге, ғылыми көзқарасын қалыптастыруға ықпал ету;

• Студенттерге тақырыптың басқа пәндермен байланысын көрсету ;

• Пәнаралық және пәнішілік байланысты тереңдету;

• Мамандығына деген қызығушылығын ояту.

Сабақтың мақсаты:

Білімділік: Білімді қалыптастыру, оқушыларға деңгейлік тапсырмалар беру арқылы

алған білімдерін бағалау

Дамытушылық: Студенттердің шығармашылық іс-әрекеттерін, ізденімпаздығын

дамыту. Пәнге қызығушылыған арттыру

Тәрбиелік: Адамгершілік тәрбиесін беру, еңбекке баулу, қоршаған ортадағы табиғи

құбылыстарға, пәнге қызығушылығын арттыру.

Студент білуі керек

-Толқын дегеніміз не ?

-Толқындық қозғалыстың негізгі ерекшелігі неде?

-Көлденең және қума толқындар қандай ортада пайда болуы мүмкін?

-Қандай құбылысты интерференция дейміз?

-Дифракция құбылысын білу?.

Студент істей алуы керек:

-Қума толқындарды көлденең толқындардан айырмашылығын, - Дифракция құбылысы қалай пайда болады?

-Ол қандай шарттар орындалғанда байқалады?

-Интерференция кезіндегі максимум мен минимум шарттары қандай? -Интерференция құбылысын бақылау үшін не істеу керек?

Сабақ барысында қолданылатын педагогикалық технологиялар: Сын тұрғысынан

ойлау технологиясы , ақпараттық технология

Белгіленген технологияны іске асыру әдістері:

Сабақтың әдісі - іздену, өзін-өзі бақылау, кесте және сызбаларды құру, жаттығулар, суреттермен жұмыс, білім мен тәжірибені байланыстыру.

Пәнішілік байланыс:

Құзіреттік аймағы Л Механикалық тербелістер мен толқындар, дыбыс және ультрадыбыс.

Оқыту модулі Л1. Тербелмелі қозғалыс.

Оқыту модулі Л3 Көлденең және қума голқындар. Толқындардың интерференциясы. Толқындардың дифракциясы. Оқыту модулі Л4 Дыбыс табиғаты. Әр түрлі ортадағы дыбыстың таралу жылдамдығы.

Пәндер аралық байланыс (қамтитын, қамтылатын пәндер)

Қамтитын пәндер:

- геометрия

Қамтылатын пәндер:

- математика

Сабақтың жабдықталуы:

Көрнекті құралдар:

• • Схемалар

  • формулалар.

Үлестірме материалдар:

- суреттер

Техникалық оқу құралдары:

• • Слайдтар;

  • Интерактивті тақта

Қолданылған негізгі әдебиеттер

1. Кронгарт Б.А., Кем В.И., Қойшыбаев Н. Физика / Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану – математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық/.-Алматы: Мектеп, 2006

2. Кронгарт Б.А., Кем В.И., Қойшыбаев Н. Физика / Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану – математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық/.-Алматы: Мектеп, 2006

қосымша әдебиеттер

1. Гладкова Р.А., Косоруков А.Л. Задачи и вопросы по физике. – М.: Наука, 2011

2. Рымкевич А.П. Физика есептерінің жинағы. Алматы: Рауан, 1992

WEB сайттары тізімі

1. www.google.kz

2. www.fizica.ru

3. www.e-gov.kz

4. www.curator.ru

5. archive.1 september.ru/fiz

Сабақтың барысы:

1 Ұйымдастыру кезеңі (2-3 минут) - Студенттерді түгелдеу, аудитория тазалығына, студенттердің сырт келбетіне, тақтаның тазалығына және бордың болуына көңіл бөлу.

2 Сабақтың мақсаты мен жоспарын хабарлау (2-3 мин) – Тақырыпқа мотивациялық, сипаттама беру, маңыздылығын түсіндіру. Студенттерді сабақтың жоспарымен және бағалау критерийлерімен таныстыру.

Сабақ жоспары мен хронокартасы

Үй жұмысын тексеру, оқушылардың білімдерін бақылау (20 мин)

а) Өзіндік дайындауға арналған сұрақтар:

1. Математикалық маятник деп - массасы дененің массасынан аспайтын созылмайтын жіпке ілінген кішкентай денелерді айтады.

2. Математикалық маятниктің формуласы-

3. Серппелі маятник деп- қатаңдығы k, массасы m болатын бір ұшы серіппеге, ал екінші ұшы қозғалмай бекітіліп ілінген жүк үйкеліс жоқ кезінде еркін гармониялық тербеліс жасай алатын жүйені айтамыз.

4. Серппелі маятниктің формуласы -

5. Жиеліктің өлшем бірлігі - Герц

6. Периодтың өлшем бірлігі- секунд

7. Тербелмелі процесс деп- сипаттамаларының бірі қайсы бір мәнінен бірде бір жаққа, келесі ретте екінші жаққа ауытқып отыратын процесті айтамыз.

8. Тербелістің жиілігі деп-бірлік уақыт мезетінде жасалатын толық тербелістің санын айтамыз. 9. Тербелістің жиілігінің формуласы-

10. Томсон формуласы-

б) Үйге есеп шығару: (А.П. Рымкеевич).

Есеп 1 Сыйымдылығы 1 мкФ конденсатордан және индуктивтiлiгi 0,01 Гн катушкадан тұратын тербелмелi контурда, пайда болатын тербелiстiң периодын анықтаңыз.

Бер:

L=0.01Гн Т=2*3,14=0,000628с

C=1 мкФ

Т-?

Есеп 5. Егер кремний диодтан өтетiн күш I=5,5 мА, ал кернеу U=0,7 В тең болса, оның керi бағыттағы тұрақты токқа кедергiсiн табыңдар.

Бер: I=5,5 мА I=U/R.

U=0,7 В R=U/R=0,7 В/5.5·10^-3А≈1,3·10^-3А

т/к R-?

Тест сұрақтары арқылы студенттердің білімін бақылау.

1-вариант

1. Гармониялық тербеліс мына теңдеумен беріледі?

А) x = x_m cos (ωt + φ₀).

B)

C)

D)

E)

2. Механикалық тербелістер нешеге бөлінеді?

A) 2

В) 3

С) 4

D) 5

E) 6

4. 3. Тербелмелі процесс деп?

4. A) Толқынның таралу бағытына тербелістің бағыты перпендикуляр болса.

5. В) Сипаттамаларының бірі қайсы бір мәнінен бірде бір жаққа, келесі ретте екінші жаққа ауытқып отыратын процесті айтамыз.

6. С) Бірлік уақыт мезетінде жасалатын толық тербелістің санын айтамыз.

7. D) Бір период уақытта толқынның жүріп өткен жолы.

8. E) Егер толқынның таралу жылдамдығының бағыты тербелістің бағытымен бағыттас болса.

4. Тербелістің жиілігі деп?

4. A) Толқынның таралу бағытына тербелістің бағыты перпендикуляр болса.

5. В) Сипаттамаларының бірі қайсы бір мәнінен бірде бір жаққа, келесі ретте екінші жаққа ауытқып отыратын процесті айтамыз.

6. С) Бірлік уақыт мезетінде жасалатын толық тербелістің санын айтамыз.

7. D) Бір период уақытта толқынның жүріп өткен жолы.

8. E) Егер толқынның таралу жылдамдығының бағыты тербелістің бағытымен бағыттас болса.

10. Еріксіз тербелістер деп?

4. A) Толқынның таралу бағытына тербелістің бағыты перпендикуляр болса.

5. В) Сипаттамаларының бірі қайсы бір мәнінен бірде бір жаққа, келесі ретте екінші жаққа ауытқып отыратын процесті айтамыз.

6. С) Бірлік уақыт мезетінде жасалатын толық тербелістің санын айтамыз.

7. D) Бір период уақытта толқынның жүріп өткен жолы.

8. E) Сыртқы күштердің әсерінен болатын тербелістер

5. Жиеліктің өлшем бірлігі?

4. A) Ом

5. B) Нъютон

6. C) Кулон

7. D) Герц

8. E) дұрыс жауап жоқ

5. Тербелістің жиілігінің формуласы?

4. А)

5. B)

6. C)

7. D)

8. E)

9. Томсон формуласы?

4. А)

5. B)

6. C)

7. D)

8. E)

9. 9. Еркін тербелістер деп?

10. A) Толқынның таралу бағытына тербелістің бағыты перпендикуляр болса.

11. В) Сипаттамаларының бірі қайсы бір мәнінен бірде бір жаққа, келесі ретте екінші жаққа ауытқып отыратын процесті айтамыз.

12. С) Бірлік уақыт мезетінде жасалатын толық тербелістің санын айтамыз.

13. D) Дене тепе-теңдік қалыптан шыққаннан кейін ішкі күштер әсерінен болады.

14. E) Егер толқынның таралу жылдамдығының бағыты тербелістің бағытымен бағыттас болса.

16. 10. Периодтың өлшем бірлігі

4. A) Кг

5. B) Дж

6. C) С

7. D) Гц

8. E) Па

12. Тест эталоны

15. Бағалау критерий

16. 10-9=5

17. 8-7=4

18. 6-5=3

19. 5=2

21. Тақырыптың мотивациялық сипаттамасы:

22. Электромагниттік толқындардың қасиеттері

23. Электромагниттік толқындардың қасиеттерін толқын ұзындығы 3 см электромагниттік толқын шығаратын арнайы генераторды қолданып зерттейді. Аса жоғары жиілікті генератор қоздыратын электромагниттік толқын рупор түрінде таратқыш антеннада ось бағытымен шығарылады. Қабылдағыш антеннаның пішіні дәл таратқыш антеныа сияқты. Қабылдағыш антеннада кристалдық диод орнатылған, ол антеннада қозатын жиілігі жоғары айнымалы токты бір полярлы толықсыма тоққа айналдырады. Ток күшейтілгеннен кейін дыбыс қабылдағышқа немесе гальванометргеберіліп тіркеледі.

25. 4 Баға қою және түсінік беру (5 мин)

26. Бағалау критерийлері

29. 5 Жаңа тақырыпқа мотивациялық сипаттама беріп, тақырыпты түсіндіру және есеп шығартып үйрету (35-40 мин);

31. Тақырыптың мотивациялық сипаттамасы Электромагниттік толқындардың интерференциясы

32. Кеңістікте екі немесе бірнеше таратқыш антеннадан таралған электромагниттік толқындар бір-бірімен қабаттасады. Жиіліктері бірдей екі толқын қосылғанда қорытқы толқын амплитудасының арту немесе кему құбылысын толқындардың интерференциясы дейді.

33. Бірдей фазамен тербелетін екі электромагниттік толқын кеңістіктің бір нүктесіне келіп жеткенде

34. {\displaystyle ~\Delta l={2k\lambda \over 2}={k\lambda }}шарты орындалса, интерференция нәтижесінде қорытқы тербеліс амплитудасы максимал болады. Мұндағы {\displaystyle ~\Delta l=l_{2}-l_{1}} толқындардың жол айырымы, k = 0, 1, 2, 3,... .

35. {\displaystyle ~\Delta l={(2k+1)\lambda \over 2}}тақ санды жартытолқынға тең болса, онда интерференцияның минимум шарты орындалады. Қорытқы тербеліс сол нүктеде минимал болады. Электромагниттік толқындардың интерференциясын бақылау үшін таратқыш пен қабылдағыштың рупорларын қарама-қарсы орналастырып, горизонталь бағыттағы металл қаңылтырды жоғарыдан төмен қозғалтайық. Сонда дыбыстық біресе күшейіп, біресе бәсеңдегенін байқаймыз. Рупордан шығатын толқынның біраз бөлігі қабылдағыш антеннаға түседі. Қалған бөлігі металл бетінен шағылып барып түседі. Металл қаңылтырды жоғары немесе төмен қозғалта отырып, тура толқын мен шағылған толқынның жол айырымын өзгертеміз. Интерференцияның максимум немесе минимум шарттарының қайсысы орындалатынына байланысты, дыбыс не күшейеді, не әлсірейді.

36. Электромагниттік толқындардың дифракциясы

37. Толқындардың түзусызықты таралуынан ауытқуын, бөгеттерді орағытып өтуін толқынныц дифракциясы деп атайды. Толқын жолындағы бөгеттердің өлшемдері толқын ұзындығынан кіші немесе онымен шамалас болған жағдайларда толқын дифракциясы айқын байқалады. Электромагниттік толқындардың дифракциясын қондырғының көмегімен бақылайды. Аса жоғары жиілікті генератор мен қабылдағыштың арасында жіңішке саңылауы бар металл экран тұр. Қабылдағыштың орнын ауыстыра отырып, тербеліс амплитудасының максимумдары мен минимумдары кезек ауысатынын көреміз. Бұл саңылаудың шетін орағытып өтетін толқындардың дифракциясы нәтижесінде ғана мүмкін болады. Ендеше электромагниттік толқындарда дифракция құбылысы байқалады. 

38. Сабақтың тезистері: .

39. Толқындардың түрлері -

40. - Толқындардың интерференция және дифракция құбылыстары

41. - ТОЛҚЫН Ұзындығы ,таралу жылдамдығы және тербеліс периоды арасындағы тәуелділік

45. Айнымалы ток күшінің әсерлік мәні деп бірдей уақыт ішінде активті кедергіде айнымалы ток жүргенде бөлініп шығатын жыu луға тең жылу мөлшерін бөліп шығаратын тұрақты ток күшіне тең шаманы айтамыз. I=

46. Um

47. ω – гармониялық тербелістің шеңберлік жиілігі. Бұндай қасиет, Гук заңын қолдануымен шектелетін серпімді күште бар.

48. F_с = –kx.

49. Басқа да осы шартты қанағаттандыратын физикалық табиғаты бар күштер квазисерпімді деп аталады.

50. 

51. Серіппедегі жүк тербілісі. Үйкеліс жоқ.

52. Сонымен, қатаңдығы k, массасы m болатын бір ұшы серіппеге, ал екінші ұшы қозғалмай бекітіліп ілінген жүк үйкеліс жоқ кезінде еркін гармониялық тербеліс жасай алатын жүйе құрайды. Серіппедегі жүкті сызықтық гармониялық осциллятор деп атайды.

53. Серіппедегі жүктің еркін тербеліс кезіндегі айналмалы жиілігі ω₀ Ньютонның екінші заңынан табылады.

54. 

55. одан

56. 
    Тербелмелі жүйедегі ω₀ жиілігі өздік жиілік деп аталады.

57. Серіппедегі жүктің гармониялық тербелістерінің T периоды төмендегі теңдікке тең:

58. Серіпе-жүк жүйесінің горизонтальдық орналасуында , жүкке әсер ететін ауырлық күші тіреу реакция күшімен толықтырылады. Ал егер жүк серіппеге ілінген болса, онда ауырлық күші жүктің қозғалыс түзуімен бағытталады. Тепе-теңдік жағдайында серіппе x₀ шамасына тартылған, ол ге тең және тербелістер осы жаңа тепе-теңдік жағдайында жүзеге асады. ω₀ өздік жиілігі және T тербеліс периоды осы жағдайда да орынды болады.

59. Егер дененің a үдеуі мен x координатасының арасындағы математикалық байланысты ескерсек, онда тербелмелі жүйенің өзгерісінің сипаттамасы берілуі мүмкін (дененің үдеуі x координатасының t уақыт бойынша екінші туындысы болып табылады).

60. Математикалық маятник деп массасы дененің массасынан аспайтын созылмайтын жіпке ілінген кішкентай денелерді айтады. Маятниктің тепе-теңдік жағдайында ауырлық күші жіптің тартылу күшімен теңеседі. Маятник тепе-теңдік жағдайында қандай да бір φ бұрышына ауытқыса, онда тартылу күшінің құраушы жанамасы F_τ = –mg sin φ пайда боллады. Мұнда «-» таңбасы маятниктің жанама құраушысы оның ауытқуына қарама-қарсы бағытталатынын көрсетеді.

61. 

62. Математикалық маятник.

63. φ – маятниктің тепе-теңдік қалпынан ауытқу бұрышы,

64. x = lφ – маятниктің доға бойымен ауытқуы.

66. Егер l радиусты шеңбердің доғасынан тепе-теңдіктен маятниктің сызықты ауытқуын x деп белгілесек, онда оның бұрыштық ауытқуы φ = x / l-ге тең болады. Үдеу векторының проекциясы мен жанаманы бағыттайтын күштер үшін жазылған Ньютонның екінші заңы :

67. 

68. Бұл қатынас математикалық маятниктің күрделі сызықты емес жүйесін көрсетеді, өйткені маятникті тепе-теңдік күйге әкелктін күш x ауытқуына пропорционал болады. Тек кіші тербеліс жағдайында жуықтап -ге ауыстырғанда математикалық маятник гармониялық осциллятор болып табылады. Яғни, гармониялық тербеліс жасайтын жүйе. Тәжірибе жүзінде бұндай жуықтау 15–20° бұрыштарға орынды, мұндағы шамасы шамасынан 2 % ерекшеленеді. Маятниктің үлкен амплитудалық тербелісі гармониялық емес.

69. Математикалық маятниктің аз тербелісі үшін Ньютонның екінші заңы төмендегідей түрде жазылыды:

    Сонымен, маятниктің a_τ тангенциалды үдеуі кері таңбамен алынған x ауытқуына пропорционал. Бұл жүйеде гармониялық осциллятордың болу жағдайы. Жалпы ереже бойынша барлық еркін гармониялық тербелістер жасай алатын жүйелер үшін үдеу мен тепе-теңдік жағдайынан ауытқу арасындағы пропорционалдық коэффиценттің модулі айналмалы жиілік квадратына тең:
70. Бұл функция аз тербеліс кезіндегі математикалық маятниктің өздік жиілігін көрсетеді.

71. Осыдан,

    Горизонталь айналмалы оське орнатылған дене тартылыс аймағында еркін тербелістер жасай алады және маятник болып табылады. Бұндай маятникті физикалық маятник деп атау ұйғарылған. Ол математикалық маятниктен тек массалар жіктеуімен айрықшаланады(2.3.2. сурет). Физикалық маятниктің C массаларының тұрақты тепе-теңдік центрі осі арқылы өтетін вертикаль бойынша О айналу осінен төмен орналасқан. Маятниктің φ бұрышына ауытқуы кезінде, оны тепе-теңдік күйіне әкелуге тырысатын ауырлық күш моменті пайда болады.

72. M = –(mg sin φ)d.

73. мұндағы, d – айналу осі мен массалар центрінің арасындағы арақашықтық.

74. 

75. 2.3.2. сурет. Физикалық маятник.

76. Формуладағы «-» таңбасы күш моменті маятникті тепе-теңдік күйіне қарсы бағытта бұруға тырысады. Матаматикалық маятник жағдайындағы сияқты қайтымды M моменті sin φ-ға пропорционал. φ-дің аз мәнінде sin φ ≈ φ болғанда, физикалық маятник еркін гармониялық тербелістер жасай алады.

77. Аз тербелістер жағдайында:

78. M = –mgdφ.

79. және физикалық маятник үшін Ньютонның екінші заңы төмендегі түрге келеді:

    мұндағы ε – маятниктың бұрыштық үдеуі, I – маятниктің O айналмалы осіне қатысты инерция моменті. Үдеу ме ауытқудың арасындағы пропорционалдық коэффицент модулі айналмалы жиіліктің квадратына тең болады: мұндағы ω₀ – физикалық маятниктің аз тербеліс кезіндегі өздік жиілігі.

80. Осыдан,

    ω₀ және Т үшін, бұрыштық үдеу мен бұрыштық ауытқу арасындағы математикалық қатынасын ескерсек, формуланың қатаң қорытындысын жасауға болады (ε – уақыт бойынша φ бұрыштық ауытқуының екінші ретті туындысы).

81. 

82. Сондықтан физикалық маятник үшін Ньютонның екінші заңын көрсететін теңдеуді төмендегі түрде жазуға болады:

    Бұл еркін гармониялық тербелістер теңдеуі. Айналу осінің параллель көшіру теоремасы бойынша өрнектеуге болады.

83. Ақырында еркін тербелістердің айналмалы жиілігі үшін физикалық маятник төмендегі түрге келеді:

84. 5 Жаңа тақырып бойынша оқушылардың білімін пысықтау (10-15 мин)-

85. 1. Математикалық маятник деп - массасы дененің массасынан аспайтын созылмайтын жіпке ілінген кішкентай денелерді айтады.

86. 2. Математикалық маятниктің формуласы-

87. 3. Серппелі маятник деп- қатаңдығы k, массасы m болатын бір ұшы серіппеге, ал екінші ұшы қозғалмай бекітіліп ілінген жүк үйкеліс жоқ кезінде еркін гармониялық тербеліс жасай алатын жүйені айтамыз.

88. 4. Серппелі маятниктің формуласы -

89. 5. Жиеліктің өлшем бірлігі - Герц

90. 6. Периодтың өлшем бірлігі- секунд

91. 7. Тербелмелі процесс деп- сипаттамаларының бірі қайсы бір мәнінен бірде бір жаққа, келесі ретте екінші жаққа ауытқып отыратын процесті айтамыз.

92. 8. Тербелістің жиілігі деп-бірлік уақыт мезетінде жасалатын толық тербелістің санын айтамыз.

93. 9. Тербелістің жиілігінің формуласы-

94. 10. Томсон формуласы-

95. 6. Сабақты қортындылау (5 мин)- Студенттердің алған білімін есеп шығару арқылы қорытындылау.

96. Есеп 1 Сыйымдылығы 1 мкФ конденсатордан және индуктивтiлiгi 0,01 Гн катушкадан тұратын тербелмелi контурда, пайда болатын тербелiстiң периодын анықтаңыз.

97. Бер:

99. L=0.01Гн Т=2*3,14=0,000628с

100. C=1 мкФ

103. Т-?

107. Тақырыбы: Математикалық маятник. Математикалық маятниктің тербеліс периодының формуласы.

108. а) Өзіндік дайындауға арналған сұрақтар:

110. - Математикалық маятник.

111. - Математикалық маятниктің тербеліс периодының формуласы

112. - Еркін тербелістер

113. - Серппелі маятник

115. б) Үйге есеп шығару: (А.П. Рымкеевич).

116. Есеп 5. Жиiлiгi 1000 Гц электромагниттiк тербелiс алу үшiн, тербелмелi контурға сыйымдылығы 2мкФ конденсатормен бiрге индуктивтiлiгi қандай катушка қосу керек ?

117. Есеп 6 Тербелмелi контур индуктивтiлiгi 3 мГн катушкадан және радиустары 1,2 см, арақашықтығы 0,3 мм болып келетiн екi дискiлi жазық конденсатордан тұрады. Егер конденсатор арасы диэлектрлiк өтiмдiлiгi 4-ке тең затпен толтырылатын болса, тербелiс периодының қандай болғаны ?

118. Үй тапсырмасын орындауға ұсынылатын әдебиеттер:

120. Қолданылған негізгі әдебиеттер

122. 1. Кронгарт Б.А., Кем В.И., Қойшыбаев Н. Физика / Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану – математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық/.-Алматы: Мектеп, 2006

123. 2. Кронгарт Б.А., Кем В.И., Қойшыбаев Н. Физика / Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану – математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық/.-Алматы: Мектеп, 2006

124. қосымша әдебиеттер

126. 1. Гладкова Р.А., Косоруков А.Л. Задачи и вопросы по физике. – М.: Наука, 2011

127. 2. Рымкевич А.П. Физика есептерінің жинағы. Алматы: Рауан, 1992