Elektromagnetische Wellen. Das Konzept einer elektromagnetischen Welle. Eigenschaften elektromagnetischer Wellen. Wellenphänomene. Wellenphänomene – Wissens-Hypermarkt
Was nennt man Welle? Warum entstehen Wellen?
Einzelne Teilchen eines beliebigen Körpers – fest, flüssig oder gasförmig – interagieren miteinander. Wenn daher an irgendeinem Teil des elastischen Mediums eine Verformung auftritt, bleibt diese nach dem Aufhören äußerer Einflüsse nicht an Ort und Stelle, sondern beginnt sich im Medium in alle Richtungen auszubreiten.
Eine Zustandsänderung eines Mediums, das sich im Laufe der Zeit durch den Raum ausbreitet, wird als Welle bezeichnet.
In Luft, in Festkörpern und im Inneren von Flüssigkeiten entstehen mechanische Wellen aufgrund elastischer Kräfte (elastische Wellen). Diese Kräfte kommunizieren zwischen einzelnen Körperteilen. Bei der Entstehung von Wellen auf der Wasseroberfläche spielen Schwerkraft und Oberflächenspannung (Oberflächenwellen) eine Rolle.
Wellenimpuls und harmonische Wellen
Wellen können unterschiedliche Formen haben. Ein Wellenimpuls (oder eine einzelne Welle) ist eine relativ kurze Störung (Ausbruch) beliebiger Form. Ein solcher Impuls entsteht zum Beispiel bei einem an der Wand befestigten Gummiseil, wenn man mit der Hand einmal geschwenkt und gehalten wird
Kohl gegenüberliegendes Ende der Dehnung | gestrickte Kordel (Abb. 4.2). | Wenn eine Störung der Umgebung verursacht - | Xia-Zeitschrift äußere Kraft, sich im Laufe der Zeit ändernd entsprechend Harmonisches Gesetz, dann nennt man die dadurch verursachten Wellen harmonisch. Dabei treten an jedem Punkt des Mediums harmonische Schwingungen mit einer Frequenz auf Äußerer Einfluss. Wir werden in erster Linie harmonische oder harmonische Wellen betrachten. Dies ist die einfachste Art der Wellenbewegung. Das Studium harmonischer Wellen ist von größter Bedeutung bei der Entwicklung der Theorie jeglicher Wellenbewegung.
Das Hauptmerkmal der Wellenbewegung
Eine visuelle Darstellung der Hauptmerkmale der Wellenbewegung kann durch die Betrachtung von Wellen auf der Wasseroberfläche erhalten werden. Die Wellen sehen aus wie abgerundete, nach vorne verlaufende Wellen (Abb. 4.3). Die Abstände zwischen den Schächten bzw. Graten sind ungefähr gleich. Wenn Sie jedoch einen leichten Gegenstand ins Wasser werfen, beispielsweise eine Streichholzschachtel, wird dieser von der Welle nicht mitgerissen, sondern beginnt auf und ab zu schwingen und bleibt fast genau an einer Stelle.
Wenn sich eine Welle ausbreitet, bewegt sich die Form (bewegt einen bestimmten Zustand eines schwingenden Mediums), überträgt jedoch nicht die Substanz, in der sich die Welle ausbreitet. Wasserstörungen, die an einer Stelle entstehen, beispielsweise durch einen Steinwurf, übertragen sich auf benachbarte Gebiete und breiten sich nach und nach in alle Richtungen aus. Es gibt keinen Wasserfluss, nur die Form seiner Oberfläche bewegt sich.
Wellengeschwindigkeit
Das wichtigste Merkmal einer Welle ist die Geschwindigkeit ihrer Ausbreitung. Wellen jeglicher Art breiten sich nicht sofort durch den Raum aus. Ihre Geschwindigkeit ist endlich. Man kann sich zum Beispiel vorstellen, dass eine Möwe so über das Meer fliegt, dass sie immer über dem gleichen Wellenberg landet. Die Geschwindigkeit der Welle entspricht in diesem Fall der Geschwindigkeit der Möwe. Wellen auf der Wasseroberfläche eignen sich gut zur Beobachtung, da ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit gering ist.
Transversal- und Longitudinalwellen
Es ist nicht schwer, Wellen zu beobachten, die sich entlang einer Gummischnur ausbreiten. Wenn ein Ende der Schnur befestigt ist und das andere Ende durch leichtes Ziehen mit der Hand in eine oszillierende Bewegung versetzt wird, läuft eine Welle entlang der Schnur (Abb. 4.4). Je schneller an der Schnur gezogen wird, desto höher ist die Wellengeschwindigkeit. Die Welle erreicht den Ankerpunkt, wird reflektiert und läuft zurück. Hier kommt es bei der Ausbreitung der Welle zu Veränderungen der Form der Schnur. Jeder Abschnitt der Schnur schwingt relativ zu seiner konstanten Gleichgewichtsposition. Bitte beachten Sie, dass bei der Ausbreitung einer Welle entlang der Schnur ihre einzelnen Abschnitte in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen.
6 - 5654
Reis. 4.4
Schwingungsrichtung
Wellenausbreitung
Richtung
Reis. 4,5 Wellen (Abb. 4.5). Solche Wellen nennt man Transversalwellen.
Aber nicht jede Welle ist transversal. Schwingungen können auch entlang der Wellenausbreitungsrichtung auftreten (Abb. 4.6). Dann heißt die Welle longitudinal. Es ist praktisch, eine Longitudinalwelle mit einer langen, weichen Feder mit großem Durchmesser zu beobachten. Indem Sie mit der Handfläche auf eines der Enden der Feder schlagen (Abb. 4.7, a), können Sie sehen, wie die Kompression (elastischer Impuls) entlang der Feder verläuft. Durch eine Reihe aufeinanderfolgender Schläge ist es möglich, eine Welle in der Feder anzuregen, die eine aufeinanderfolgende Kompression und Ausdehnung der Feder darstellt, die nacheinander abläuft (Abb. 4.7,6). Schwingungen jeder Windung der Feder erfolgen in Richtung der Wellenausbreitung.
Aus mechanischen Wellen Höchster Wert Schallwellen haben. Allerdings ist die Untersuchung von Schallwellen eine komplexere Aufgabe als die Untersuchung von Willen entlang einer Schnur oder Feder. Wir werden uns später ausführlich mit ihnen befassen.
Wellenenergie
Wenn sich eine Welle ausbreitet, wird Bewegung von einem Körperteil auf einen anderen übertragen. Die Bewegungsübertragung durch eine Welle ist mit der Übertragung von Energie ohne Übertragung von Materie verbunden. Die Energie kommt von einer Quelle, die am Anfang einer Schnur, Schnur usw. Schwingungen anregt und sich zusammen mit der Welle ausbreitet. Diese Energie setzt sich beispielsweise in einer Schnur aus kinetischer Richtung zusammen
Richtung der Wellenausbreitungsschwingungen
Reis. 4.7
dshshshshr
b) die Bewegungsenergie von Abschnitten der Schnur und potenzielle Energie seine elastische Verformung.
Die Energie der Welle eines ins Wasser geworfenen Steins erhöht die kinetische Energie des Schwimmers auf der Wasseroberfläche und kann auch die potentielle Energie eines in Ufernähe schwimmenden Steins erhöhen.
Während sich die Welle ausbreitet, nimmt die Schwingungsamplitude aufgrund der Umwandlung eines Teils der mechanischen Energie in innere Energie allmählich ab. Wenn diese Verluste vernachlässigt werden können, fließt pro Zeiteinheit die gleiche Menge mechanischer Energie durch den Querschnitt beispielsweise einer Schnur.
Elektromagnetische Wellen
Mechanische Wellen breiten sich in Materie aus: Gas, Flüssigkeit oder Feststoff. Es gibt jedoch noch eine andere Art von Welle, für deren Ausbreitung keine Substanz erforderlich ist. Dabei handelt es sich um elektromagnetische Wellen, zu denen insbesondere Radiowellen und Licht zählen. Ein elektromagnetisches Feld kann im Vakuum (im Nichts) existieren, also in einem Raum, der keine Atome enthält. Trotz der ungewöhnlichen Natur dieser Wellen und ihres starken Unterschieds zu mechanischen Wellen verhalten sich elektromagnetische Wellen bei ihrer Ausbreitung ähnlich wie mechanische Wellen. Insbesondere elektromagnetische Wellen breiten sich auch mit endlicher Geschwindigkeit aus und tragen Energie mit sich. Dies sind die wichtigsten Eigenschaften aller Wellenarten.
In der Kindheit lässt sich ein angenehmes Bild beobachten: die ruhige Wasseroberfläche am Fluss. Und alles, was Sie tun müssen, ist einen kleinen Kieselstein zu werfen – schon ändert sich dieses Bild. Rund um die Stelle, an der der Stein auf das Wasser trifft, zerstreuen sich Wellen im Kreis. Jeder hat Geschichten über Seereisen gelesen, über die ungeheure Kraft der Meereswellen, die große Schiffe leicht ins Wanken bringen. Bei der Beobachtung dieser Phänomene weiß jedoch nicht jeder, dass das Geräusch eines Wasserspritzers durch Wellen in der Luft, die wir atmen, unser Ohr erreicht und dass das Licht, mit dem wir unsere Umgebung visuell wahrnehmen, ebenfalls eine Wellenbewegung ist. Wellen auf der Wasseroberfläche, Licht- und Schallwellen können miteinander kombiniert werden. Dies sind alles Beispiele für Wellenbewegungen. Aber die Wellen sehen anders aus. Was ist aus physikalischer Sicht eine Welle? Eine Welle ist eine Schwingung, die sich im Laufe der Zeit durch den Raum ausbreitet. Die Haupteigenschaft von Wellen besteht darin, dass sie sich ausbreiten, ohne Materie zu übertragen. Zum Beispiel, wenn ein kleines Blatt eines Baumes auf der Wasseroberfläche liegt. Lasst uns einen Stein ins Wasser werfen. Wie bereits erwähnt, breiten sich die Wellen vom Stein aus in alle Richtungen aus. Gleichzeitig werden sie das Blatt nicht zwingen, sich in Richtung der Welle zu bewegen, sobald sie es erreicht haben. Das Blatt bleibt an Ort und Stelle, macht aber gleichzeitig oszillierende Bewegungen auf und ab. Das heißt, es ändert sich nur die Form des Wassers, es entsteht jedoch keine Strömung. Eine der wichtigsten Eigenschaften von Wasser ist die Geschwindigkeit seiner Ausbreitung. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit jeder Welle ist immer endlich. Die Geschwindigkeit der Wellen auf der Wasseroberfläche ist relativ gering und daher sehr gut zu beobachten.
Es ist auch einfach, Wellen zu beobachten, die sich entlang einer Gummischnur ausbreiten. Wenn ein Ende der Schnur befestigt ist und das andere Ende durch leichtes Ziehen mit der Hand in eine oszillierende Bewegung versetzt wird, läuft eine Welle entlang der Schnur. Je schneller an der Schnur gezogen wird, desto höher ist die Wellengeschwindigkeit. Die Welle erreicht den Punkt, an dem das Kabel befestigt ist, wird reflektiert und läuft zurück. In diesem Experiment kommt es bei der Ausbreitung der Welle zu Veränderungen in der Form der Schnur. Jeder Abschnitt der Schnur schwingt um seine konstante Gleichgewichtsposition. Beachten wir die Tatsache, dass bei der Ausbreitung einer Welle entlang der Schnur Schwingungen in einer Richtung senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung auftreten. Solche Wellen nennt man Transversalwellen.
In diesem Fall kommt es in solchen Wellen zu einer elastischen Verformung, die als Scherverformung bezeichnet wird. Einzelne Materieschichten verschieben sich relativ zueinander. Bei der Scherverformung entstehen in einem festen Körper elastische Kräfte, die dazu neigen, den Körper in seinen ursprünglichen Zustand zurückzuführen. Es sind die elastischen Kräfte, die die Partikel des Mediums in Schwingungen versetzen. Es können aber auch Schwingungen mittlerer Teilchen entlang der Wellenausbreitungsrichtung auftreten. Eine solche Welle nennt man Longitudinalwelle. Es ist praktisch, eine Longitudinalwelle an einer langen, weichen Feder mit großem Durchmesser zu beobachten. Indem Sie mit der Handfläche auf eines der Enden der Feder schlagen, können Sie sehen, wie die Kompression (elastischer Impuls) entlang der Feder verläuft. Durch eine Reihe aufeinanderfolgender Schläge ist es möglich, eine Welle in der Feder anzuregen, die eine aufeinanderfolgende Kompression und Ausdehnung der Feder darstellt, die nacheinander abläuft.
Die Druckverformung erfolgt in einer Longitudinalwelle. Mit dieser Verformung verbundene elastische Kräfte treten sowohl in Festkörpern als auch in Flüssigkeiten und Gasen auf.
Beispiele für Longitudinalwellen sind akustische Wellen, also diejenigen, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden. Wenn sich eine mechanische Welle ausbreitet, wird Bewegung von einem Teilchen des Mediums auf ein anderes übertragen. Mit der Bewegungsübertragung ist die Übertragung von Energie verbunden. Die Haupteigenschaft aller Wellen, unabhängig von ihrer Natur, besteht darin, dass sie Energie übertragen, ohne Materie zu übertragen. Die Energie kommt von einer Quelle, die am Anfang einer Schnur, Schnur usw. Schwingungen anregt und sich zusammen mit der Welle ausbreitet. Energie wird durch jeden Querschnitt übertragen, beispielsweise durch eine Schnur. Diese Energie besteht aus kinetische Energie Bewegung der Teilchen des Mediums und die potentielle Energie ihrer elastischen Verformung. Die allmähliche Abnahme der Amplitude der Teilchenschwingungen während der Wellenausbreitung ist mit der Umwandlung eines Teils der mechanischen Energie in innere Energie verbunden.
Wie breiten sich mechanische Wellen aus? Verfolgen wir die Bewegung einzelner Materieteilchen während der Wellenbewegung. Betrachten wir zunächst eine Transversalwelle, die sich beispielsweise entlang einer Gummischnur ausbreitet. Jeder Abschnitt der Schnur hat Masse und Elastizität. Wenn die Schnur in irgendeinem Abschnitt verformt wird, treten elastische Kräfte auf. Diese Kräfte neigen dazu, das Kabel in seine ursprüngliche Position zurückzubringen. Aufgrund der Trägheit stoppt der Abschnitt der Schwingschnur nicht in der Gleichgewichtslage, sondern durchläuft diese und bewegt sich weiter, bis elastische Kräfte diesen Abschnitt im Moment der maximalen Abweichung von der Gleichgewichtslage stoppen. Nehmen wir statt einer Kordel eine Kette aus identischen Metallkugeln, die an Fäden aufgehängt sind. Die Kugeln sind durch Federn miteinander verbunden (Abb.). Die Masse der Federn ist viel geringer als die Masse der Kugeln. In diesem Modell werden die Trägheitseigenschaften (Masse) und die elastischen Eigenschaften getrennt: Die Masse konzentriert sich hauptsächlich auf die Kugeln und die Elastizität konzentriert sich auf die Federn. Diese Unterteilung ist bei der Betrachtung der Wellenbewegung nicht von Bedeutung. Wenn Sie die linke äußere Kugel in einer horizontalen Ebene senkrecht zur Kugelkette ablenken, verformt sich die Feder und es beginnt eine Kraft auf die zweite Kugel zu wirken, die dazu führt, dass sie in die gleiche Richtung wie die erste Kugel abgelenkt wird. Aufgrund der Trägheit erfolgt die Bewegung der 2. Kugel nicht koordiniert mit der 1. Kugel. Seine Bewegung, die die Bewegung des ersten Balls wiederholt, wird zeitlich verzögert. Wenn die erste Kugel gezwungen wird, mit einer Periode T zu schwingen (einfach von Hand oder mithilfe eines Mechanismus), beginnt die zweite Kugel nach der ersten ebenfalls zu schwingen, jedoch mit einer gewissen Verzögerung in der Phase. Die dritte Kugel beginnt unter dem Einfluss der elastischen Kraft, die durch die Bewegung der zweiten Kugel entsteht, ebenfalls zu schwingen, fällt in der Phase noch weiter zurück usw. Schließlich beginnen alle Kugeln, erzwungene Schwingungen mit der gleichen Frequenz auszuführen , aber mit unterschiedlichen Phasen. In diesem Fall läuft eine Transversalwelle entlang der Kugelkette. Die Abbildungen a, b, c, d, e, f zeigen den Prozess der Wellenausbreitung. Dargestellt sind die Positionen der Kugeln zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten im Abstand von einem Viertel der Schwingungsperiode (Draufsicht). Die Pfeile auf den Kugeln sind die Vektoren ihrer Bewegungsgeschwindigkeiten zu den entsprechenden Zeitpunkten. Am Modell eines elastischen Körpers in Form einer Kette massiver Kugeln, die durch Federn verbunden sind (Abb. a), kann man den Ausbreitungsprozess von Longitudinalwellen beobachten. Die Kugeln sind so aufgehängt, dass sie nur entlang der Kette schwingen können. Wird die 1. Kugel in eine Schwingungsbewegung mit der Periode T versetzt, so läuft entlang der Kette eine Longitudinalwelle, bestehend aus abwechselnden Verdichtungen und Verdünnungen der Kugeln (Abb. B). Diese Abbildung entspricht Abbildung e für den Fall der Scherwellenausbreitung.
Wir beschäftigen uns nun mit der Untersuchung der Ausbreitung von Schwingungen. Wenn wir über mechanische Schwingungen sprechen, d.h. oszillierende Bewegung Teilchen eines festen, flüssigen oder gasförmigen Mediums, dann bedeutet die Ausbreitung von Schwingungen die Übertragung von Schwingungen von einem Teilchen des Mediums auf ein anderes. Die Übertragung von Schwingungen erfolgt dadurch, dass benachbarte Bereiche des Mediums miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Sie kann insbesondere durch elastische Kräfte verursacht werden, die durch Verformung des Mediums während seiner Schwingungen entstehen. Infolgedessen führt eine auf irgendeine Weise an einer Stelle verursachte Schwingung dazu, dass sukzessive Schwingungen an anderen Orten auftreten, die immer weiter von der ursprünglichen entfernt sind, und es entsteht eine sogenannte Welle.
Mechanische Wellenphänomene sind von großer Bedeutung für Alltagsleben. Zu diesen Phänomenen gehört die Ausbreitung von Schallschwingungen, die durch die Elastizität der Luft um uns herum verursacht werden. Dank elastischer Wellen können wir aus der Ferne hören. Kreise, die von einem geworfenen Stein auf die Wasseroberfläche gestreut werden, kleine Wellen auf der Seeoberfläche und riesige Meereswellen sind ebenfalls mechanische Wellen, wenn auch von anderer Art. Dabei erfolgt die Verbindung zwischen benachbarten Abschnitten der Wasseroberfläche nicht durch elastische Kräfte, sondern durch Schwerkraft (§38) oder Oberflächenspannungskräfte (siehe Band I, § 250). Durch die Luft können sich nicht nur Schallwellen ausbreiten, sondern auch zerstörerische Druckwellen explodierender Granaten und Bomben. Seismische Stationen zeichnen Bodenerschütterungen auf, die durch Erdbeben in Tausenden von Kilometern Entfernung verursacht werden. Dies ist nur möglich, weil sich seismische Wellen – Schwingungen in der Erdkruste – vom Ort des Erdbebens ausbreiten.
Auch Wellenphänomene ganz anderer Art, nämlich elektromagnetische Wellen, spielen eine große Rolle. Diese Wellen stellen die Übertragung von Schwingungen elektrischer und magnetischer Felder dar, die durch elektrische Ladungen und Ströme erzeugt werden, von einem Ort im Raum zum anderen. Kommunikation zwischen benachbarten elektrischen Abschnitten Magnetfeld aufgrund der Tatsache, dass jede Änderung elektrisches Feld verursacht die Entstehung eines Magnetfelds und umgekehrt erzeugt jede Änderung des Magnetfelds ein elektrisches Feld (§ 54). Ein festes, flüssiges oder gasförmiges Medium kann die Ausbreitung stark beeinflussen Elektromagnetische Wellen, aber die Anwesenheit eines solchen Mediums ist für diese Wellen nicht notwendig. Elektromagnetische Wellen können sich überall dort ausbreiten, wo ein elektromagnetisches Feld existieren kann, also im Vakuum, also in einem Raum, der keine Atome enthält.
Zu den durch elektromagnetische Wellen verursachten Phänomenen gehört beispielsweise Licht. So wie ein bestimmter Frequenzbereich mechanischer Schwingungen von unserem Ohr wahrgenommen wird und uns die Wahrnehmung von Schall vermittelt, so wird ein bestimmter (und, wie wir sehen werden, sehr enger) Frequenzbereich elektromagnetischer Schwingungen von unserem Auge empfangen und abgegeben uns das Gefühl von Licht.
Durch die Beobachtung der Lichtausbreitung kann man direkt nachweisen, dass sich elektromagnetische Wellen im Vakuum ausbreiten können. Wenn wir eine elektrische Glocke oder eine Glocke unter die Glasglocke einer Luftpumpe legen und die Luft abpumpen, stellen wir fest, dass das Geräusch beim Abpumpen allmählich nachlässt und schließlich aufhört. Das sichtbare Bild von allem, was sich unter und hinter der Glocke befindet, erfährt keine Veränderung. Es ist schwierig, diese Eigenschaft elektromagnetischer Wellen zu überschätzen. Mechanische Wellen gehen nicht darüber hinaus Erdatmosphäre; Elektromagnetische Wellen eröffnen uns die weitesten Weiten des Universums. Lichtwellen erlauben Sie uns, die Sonne, Sterne und andere Himmelskörper zu sehen, die durch riesige „leere“ Räume von uns getrennt sind; Mit Hilfe elektromagnetischer Wellen sehr unterschiedlicher Länge, die uns von diesen entfernten Körpern erreichen, können wir die wichtigsten Rückschlüsse auf den Aufbau des Universums ziehen.
Im Jahr 1895 Der russische Physiker und Erfinder Alexander Stepanowitsch Popow (1859-1906) entdeckte ein neues, weites Anwendungsgebiet elektromagnetischer Wellen. Er erfand Geräte, die es ermöglichten, diese Wellen zur Signalübertragung zu nutzen – die Telegrafie ohne Kabel. So entstand die drahtlose Kommunikation oder das Radio, dank derer eine große Bandbreite elektromagnetischer Wellen, die viel länger als Lichtwellen sind, eine außerordentliche praktische und wissenschaftliche Bedeutung erlangte (§ 60).
Die aktuelle Entwicklung dieser größten Erfindung ist so weit, dass man das Radio mit Fug und Recht als eines der Wunder der modernen Technologie bezeichnen kann. Heutzutage ermöglicht der Funk nicht nur die drahtlose Telegrafen- und Telefonkommunikation zwischen beliebigen Punkten Globus, aber auch um Bilder zu übertragen (Fernsehen und Fototelegrafie), Maschinen und Projektile aus der Ferne zu steuern (Telecontrol), entfernte Objekte zu erkennen und sogar zu sehen, die selbst keine Radiowellen aussenden (Radiolocation), Schiffe und Flugzeuge auf einem bestimmten Kurs zu leiten (Radio). Navigation), Beobachtung der Radioemission von Himmelskörpern (Radioastronomie) usw.
Im Folgenden gehen wir näher auf einige der hier genannten Anwendungen elektromagnetischer Wellen ein. Aber selbst eine einfache (und bei weitem nicht vollständige) Auflistung dieser Anwendungen sagt Bände über die außergewöhnliche Bedeutung dieser Wellen.
Trotz der unterschiedlichen Natur mechanischer und elektromagnetischer Wellen gibt es viele allgemeine Muster, die allen Wellenphänomenen innewohnen. Eines der Hauptgesetze dieser Art ist, dass sich jede Welle nicht augenblicklich, sondern mit einer bestimmten Geschwindigkeit von einem Punkt zum anderen ausbreitet.
- Organisation des Unterrichtsbeginns.
- Neues Material lernen
- Festigung neuen Wissens.
- Zusammenfassung der Lektion.
- Organisationsphase
- Motivationsphase. Festlegung von Zielen und Vorgaben für den Unterricht.
- Welche Arten von Wellen hast du gesehen?
- Neues Material lernen
- Wellenkonzept
- Bedingungen für das Auftreten einer Welle
- Wellenquelle
- Arten von Wellen (Definitionen)
- Transversal – bei dem Schwingungen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Welle auftreten. Kommt nur in Feststoffen vor.
Unterrichtsart: Neues Material lernen.
Methoden: verbal, visuell, praktisch.
Ausrüstung: Computer, Präsentation.
Demos:
Unterrichtsplan:
WÄHREND DES UNTERRICHTS
Mit
Planen:
Welle- Schwingungen, die sich im Laufe der Zeit im Raum ausbreiten. Wellen entstehen hauptsächlich durch elastische Kräfte.
Wave-Funktionen:
Die Quelle der Wellen
Damit eine mechanische Welle entsteht, ist Folgendes erforderlich:
1. Vorhandensein eines elastischen Mediums
2 . Vorhandensein einer Schwingungsquelle – Verformung des Mediums
Wellentypen:
Wir kommen zu dem Schluss: mechanische Welle:
- es findet keine Stoffübertragung statt;
Welche Größen charakterisieren die Welle?
Hauptmerkmale: λ=v*T, λ – Wellenlänge m, v – Ausbreitungsgeschwindigkeit m/s, T – Wellenperiode s.
4. Festigung neuen Wissens.
- Was ist eine Welle?
- Bedingungen für die Entstehung von Wellen?
- Welche Arten von Wellen kennen Sie?
- Was ist Wellenlänge?
Probleme lösen:
- Eine Welle breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 6 m/s entlang der Wasseroberfläche eines Sees aus. Ein Baumblatt schwimmt auf der Wasseroberfläche. Bestimmen Sie die Schwingungsfrequenz und -periode des Blattes, wenn die Wellenlänge 3 m (0,5 m, 2 s-1) beträgt.
Betrachten wir es als interessant
5. Zusammenfassung der Lektion.
Fassen wir also zusammen.
- Oh, wie müde ich von diesem ganzen Trubel bin...
- Das Studium des Themas „Mechanische Wellen“ ist gar nicht so einfach!
6.Informationen zu Hausaufgaben.
Dokumentinhalte anzeigen
„Lektion zum Thema „Wellenausbreitung. Wellengeschwindigkeit.“
Gemeindehaushalt Bildungseinrichtung- Durchschnitt
Allgemeinbildende Schule Nr. 2, benannt nach A.I. Herzen, Klintsy, Gebiet Brjansk
Lektion zum Thema
Vorbereitet und durchgeführt:
Physik Lehrer
Prochorenko Anna
Alexandrowna
Klinzy, 2013
Inhalt:Unterrichtsziel 3
Methodische Aufgaben 3
Unterrichtstyp 3
FORTSCHRITT VON LEKTION 4
1. Organisationsphase 4
2. Motivationsphase. Festlegung von Zielen und Vorgaben für den Unterricht. 4
3. Neues Material lernen 4
4. Festigung neuen Wissens. 6
5. Zusammenfassung der Lektion. 7
6 Hausaufgabeninformationen 7
Selbstbeobachtung 8
Lektion zum Thema„Wellenphänomen. Ausbreitung mechanischer Wellen. Wellenlänge. Wellengeschwindigkeit. »
Der Zweck der Lektion: Einführung in die Konzepte Welle, Wellenlänge und -geschwindigkeit, Wellenausbreitungsbedingungen und Wellentypen, lehren Sie die Schüler, Formeln zur Ermittlung von Wellenlänge und -geschwindigkeit anzuwenden; die Gründe für die Ausbreitung von Transversal- und Longitudinalwellen untersuchen;
Methodische Aufgaben:
Lehrreich: Schüler mit der Herkunft des Begriffs „Welle, Wellenlänge, Wellengeschwindigkeit“ vertraut machen; Zeigen Sie den Schülern das Phänomen der Wellenausbreitung und beweisen Sie durch Experimente auch die Ausbreitung von zwei Arten von Wellen: Quer- und Längswellen.
Entwicklung: Förderung der Entwicklung von Sprache, Denken, kognitiven und allgemeinen Arbeitsfähigkeiten; fördern die Beherrschung der Techniken wissenschaftliche Forschung: Analyse und Synthese.
Lehrreich: eine gewissenhafte Haltung gegenüber wissenschaftlicher Arbeit, positive Lernmotivation, Kommunikationsfähigkeit entwickeln; Tragen Sie zur Bildung von Menschlichkeit, Disziplin und ästhetischer Wahrnehmung der Welt bei.
Unterrichtsart: neues Material lernen.
Methoden: verbal, visuell, praktisch.
Ausrüstung: Computer, Präsentation.
Demos:
Transversal- und Longitudinalwellen.
Ausbreitung von Transversal- und Longitudinalwellen.
Organisation des Unterrichtsbeginns.
Motivationsphase. Festlegung von Zielen und Vorgaben für den Unterricht.
Neues Material lernen
Festigung neuen Wissens.
Zusammenfassung der Lektion.
Informationen zu Hausaufgaben.
- Organisationsphase
- Motivationsphase. Festlegung von Zielen und Vorgaben für den Unterricht.
Was ist Ihnen in diesen Videoclips aufgefallen? (Wellen)
Welche Arten von Wellen hast du gesehen?
Basierend auf Ihren Antworten werden wir versuchen, Ziele für die heutige Lektion festzulegen. Erinnern wir uns dazu daran, wie der Plan für das Studium des Konzepts aussieht in diesem Fall Konzept einer Welle? (Was ist eine Welle, d. h. Definition, Arten von Wellen, Eigenschaften von Wellen)
In der heutigen Lektion werde ich Ihnen mit den Konzepten Welle, Wellenlänge und Geschwindigkeit, den Bedingungen der Wellenausbreitung und Wellentypen helfen und den Schülern beibringen, Formeln zum Ermitteln von Wellenlänge und Geschwindigkeit zu verwenden. die Gründe für die Ausbreitung von Transversal- und Longitudinalwellen untersuchen; Mit eine gewissenhafte Haltung gegenüber wissenschaftlicher Arbeit, positive Lernmotivation und Kommunikationsfähigkeit zu entwickeln; Tragen Sie zur Bildung von Menschlichkeit, Disziplin und ästhetischer Wahrnehmung der Welt bei.
- Neues Material lernen
Jetzt müssen Sie gemäß dem Plan, der auf dem Bildschirm und auf den Zetteln auf Ihren Schreibtischen angezeigt wird, nach dem Lesen der Absätze 42 und 43 die erforderlichen Informationen finden und aufschreiben.
Planen:
Wellenkonzept
Bedingungen für das Auftreten einer Welle
Wellenquelle
Was ist nötig, damit eine Welle entsteht?
Arten von Wellen (Definitionen)
Welle– Schwingungen, die sich im Raum über die Zeit ausbreiten. Wellen entstehen hauptsächlich durch elastische Kräfte.
Wave-Funktionen:
Mechanische Wellen können sich nur in einem bestimmten Medium (Substanz) ausbreiten: in einem Gas, in einer Flüssigkeit, in einem Feststoff.
Im Vakuum kann keine mechanische Welle entstehen.
Die Quelle der Wellen sind oszillierende Körper, die im umgebenden Raum Umweltverformungen erzeugen. (Reis)
Damit eine mechanische Welle entsteht, ist Folgendes erforderlich:
1. Vorhandensein eines elastischen Mediums
2 . Vorhandensein einer Schwingungsquelle – Verformung des Mediums
Wellentypen:
Transversal – bei dem Schwingungen senkrecht zur Richtung der Wellenbewegung auftreten. Kommt nur in Feststoffen vor.
Längsrichtung – bei der Schwingungen entlang der Wellenausbreitungsrichtung auftreten. Sie kommen in jeder Umgebung vor (Flüssigkeiten, Gase, Feststoffe).
Betrachten Sie eine Tabelle, die das Vorwissen zusammenfasst. (Schauen Sie sich die Präsentation an)
Wir kommen zu dem Schluss: mechanische Welle:
der Prozess der Schwingungsausbreitung in einem elastischen Medium;
in diesem Fall erfolgt die Energieübertragung von Teilchen zu Teilchen;
es findet keine Stoffübertragung statt;
Um eine mechanische Welle zu erzeugen, ist ein elastisches Medium erforderlich: Flüssigkeit, solide oder Gas.
Betrachten wir nun die Hauptmerkmale von Wellen und schreiben sie auf.
Welche Größen charakterisieren die Welle?
Jede Welle breitet sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus. Unter Wellengeschwindigkeit v versteht man die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Störung. Die Geschwindigkeit einer Welle wird durch die Eigenschaften des Mediums bestimmt, in dem sich die Welle ausbreitet. Wenn eine Welle von einem Medium in ein anderes übergeht, ändert sich ihre Geschwindigkeit.
Die Wellenlänge λ ist die Entfernung, über die sich die Welle in einer Zeit ausbreitet, die der Schwingungsperiode in ihr entspricht.
Hauptmerkmale: λ=v*T, λ- Wellenlänge m, v – Ausbreitungsgeschwindigkeit m/s, T – Wellenperiode s.
4. Festigung neuen Wissens.
Was ist eine Welle?
Bedingungen für die Entstehung von Wellen?
Welche Arten von Wellen kennen Sie?
Kann sich eine Transversalwelle im Wasser ausbreiten?
Was ist Wellenlänge?
Wie groß ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle?
Wie hängen Geschwindigkeit und Wellenlänge zusammen?
Wir betrachten 2 Typen und bestimmen, welche Wellen welche sind?
Probleme lösen:
Bestimmen Sie die Wellenlänge bei einer Frequenz von 200 Hz, wenn die Wellengeschwindigkeit 340 m/s beträgt. (68000 m=68 km)
Eine Welle breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 6 m/s entlang der Wasseroberfläche eines Sees aus. Ein Baumblatt schwimmt auf der Wasseroberfläche. Bestimmen Sie die Schwingungsfrequenz und -periode des Blattes, wenn die Wellenlänge 3 m (0,5 m, 2 s -1) beträgt.
Die Wellenlänge beträgt 2 m und die Ausbreitungsgeschwindigkeit beträgt 400 m/s. Bestimmen Sie, wie viele vollständige Schwingungen diese Welle in 0,1 s ausführt (20)
Betrachten wir es als interessant: Wellen auf der Oberfläche einer Flüssigkeit verlaufen weder longitudinal noch transversal. Wenn Sie einen kleinen Ball auf die Wasseroberfläche werfen, werden Sie sehen, dass er sich, auf den Wellen schwankend, auf einer Kreisbahn bewegt. Somit ist eine Welle auf der Oberfläche einer Flüssigkeit das Ergebnis der Addition von Längs- und Wellen seitliche Bewegung Wasserpartikel.
5. Zusammenfassung der Lektion. Fassen wir also zusammen.
Mit welchen Worten würden Sie den Zustand nach der Lektion beschreiben?:
Wissen ist nur dann Wissen, wenn es durch die Anstrengung der eigenen Gedanken und nicht durch das Gedächtnis erworben wird;
Oh, wie müde ich von diesem ganzen Trubel bin.....
Du hast die Glückseligkeit des Studiums, das Glück, das Gesetz und das Geheimnis verstanden
Das Studium des Themas „Mechanische Wellen“ ist nicht so einfach!!!
6 .Informationen zu Hausaufgaben.
Bereiten Sie Antworten auf Fragen nach Plan anhand der §§42-44 vor
Es ist gut, Formeln und Definitionen zum Thema „Wellen“ zu kennen.
Optional: Erstellen Sie ein Kreuzworträtsel zum Thema „Mechanische Wellen“
Der Fischer bemerkte, dass der Schwimmer in 10 Sekunden 20 Schwingungen auf den Wellen ausführte und der Abstand zwischen benachbarten Wellenbuckeln 1,2 m betrug. Wie groß ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle? (T=n/t; T=10/5=2s; λ=υ*ν; ν=1/T; λ=υ/T; υ=λ*T*υ=1*2=2(m/s ))
Die Länge der Welle beträgt 5 m und ihre Frequenz beträgt 3 Hz. Bestimmen Sie die Geschwindigkeit der Welle. (1,6 m/s)
Selbstbeobachtung
Der Unterricht fand in der 11. Klasse zum Thema „Wellenphänomen“ statt. Ausbreitung mechanischer Wellen. Wellenlänge. Wellengeschwindigkeit. Ist die dreizehnte Lektion im Abschnitt Physik“ Mechanische Vibrationen und Wellen.“ Unterrichtsart: Neues Material lernen.
Der Unterricht berücksichtigte das dreifache didaktische Ziel: Bildung, Entwicklung, Bildung. Ich habe mir als pädagogisches Ziel gesetzt, die Schüler mit der Herkunft des Begriffs „Welle, Wellenlänge, Wellengeschwindigkeit“ vertraut zu machen; Zeigen Sie den Schülern das Phänomen der Wellenausbreitung und beweisen Sie durch Experimente die Existenz von zwei Arten von Wellen: Quer- und Längswellen. Als Entwicklungsziel setze ich den Schülern die Entwicklung klarer Vorstellungen über die Bedingungen für die Wellenausbreitung voraus; Entwicklung des logischen und theoretischen Denkens, der Vorstellungskraft und des Gedächtnisses bei der Lösung von Problemen und der Festigung von Wissen. Ich lege das Bildungsziel fest : eine gewissenhafte Haltung gegenüber wissenschaftlicher Arbeit, positive Lernmotivation und Kommunikationsfähigkeit zu entwickeln; Tragen Sie zur Bildung von Menschlichkeit, Disziplin und ästhetischer Wahrnehmung der Welt bei.
Während des Unterrichts haben wir folgende Schritte durchlaufen:
Organisationsphase
Motivation und Festlegung von Zielen und Vorgaben für den Unterricht. In dieser Phase legten wir anhand des angeschauten Videoausschnitts die Ziele und Zielsetzungen für den Unterricht fest und führten eine Motivation durch. Verwendung: einer verbalen Methode in Form eines Gesprächs, einer visuellen Methode in Form des Ansehens eines Videofragments.
Neues Material lernen
In dieser Phase habe ich bei der Erklärung des neuen Materials für eine logische Verbindung gesorgt: Konsistenz, Zugänglichkeit, Verständlichkeit. Die Hauptmethoden des Unterrichts waren: verbal (Konversation), visuell (Demonstrationen, Computermodellierung). Arbeitsform: individuell.
Neues Material konsolidieren
Zur Festigung des Wissens der Schüler nutzte ich interaktive Aufgaben aus dem Multimedia-Handbuch im Abschnitt „Mechanische Wellen“ und löste Aufgaben an der Tafel mit Erklärungen. Die Hauptmethoden des Unterrichts waren: praktisch (Problemlösung), verbal (Diskussion über Themen)
Zusammenfassend.
Zu diesem Zeitpunkt nutzte ich die verbale Methode in Form eines Gesprächs, die Jungs beantworteten die gestellten Fragen.
Es wurde eine Reflexion durchgeführt. Wir haben herausgefunden, ob die zu Beginn der Unterrichtsstunde gesetzten Ziele erreicht wurden, was für sie in dieser Unterrichtsstunde schwierig war. Zwei Studierende erhielten Noten für die Aufgaben und mehrere Studierende erhielten Noten für die Antworten.
Informationen zu Hausaufgaben.
Zu diesem Zeitpunkt wurden die Schüler gebeten, etwas aufzuschreiben Hausaufgaben in Form einer Antwort auf eine Frage nach Plan und ein paar Aufgaben auf einem Blatt Papier. Und optional ein Kreuzworträtsel erstellen.
Ich glaube, dass das dreifache didaktische Ziel des Unterrichts erreicht wurde.
