Мектеп ұжымында “Механикалық тербелістер мен толқындар” тарауының әдістемесі

Пән: Педагогика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 17 бет
Таңдаулыға:

Мектеп физика курсында, механикалық (акустикалық) тербелістер мен толқындар, электромагниттік толқындар, электр тербелістері, электромагниттік толқындар, жарық толқындары жеке-жеке тараулар болып әр түрлі сыныптарда оқытылып келеді. Бұл тарауларды оқытуда қажетсіз қайталаулардың салдарынан көп уақыт босқа ысрапқа ұшырады және олардың арасында өзара байланыс болмағандықтан оқушылардың білімінің берік қалыптасуына айтарлықтай нұқсан келтірді. Мұндай әдістемелік кемшіліктердің түзетудің жолы-табиғаты әр түрлі тербелістермен толқындарды бірдей физикалық құбылыс ретінде біріктіріп оқытудың әдістемелік тәсілін жасауда екендігі байқалады. Ұзақ жылдар бойы зеттеулер нәтижесінде 1970-ші жылдары Н. М. Шахмайев жасаған осындай әдістеме мектеп бағдарламалары мен оқулықтарына ендірді. Мұндай идеяны бұдан бұрын, алғаш рет М. В. Ломоносов, Л. И. Мендельштам т. б ұсынған болатын.

Табиғатты әр түрлі тербелістер мен толқындарды ортақ физикалық заңдылықтарға бағынатын құбылыс ретінде оларды бірізділік принцип тұрғысында түсіндірудің тиімділігі мынандай методикалық себептерге байланысты екендігі анықталған.

а) Қазіргі заманда физикамен техника саласында әр түрлі толқындық процестердің барлық жағдайда, күнделікті сан рет қайталанып қолданылып отыратындығы айқындалған. Оларды, механикалық тербелістер немесе электрлік толқын, қайсібірін жарық толқындары деп әр мезетте жеке дара бөліп қарастырып жатуға болмайды . Сондықтан оларды физикалық қасиеттері мен бақылауы бойынша біртекті бірдей процесс деп қарастырған жөн.

ә) Табиғаты бірдей емес, әр түрлі тербелмелі және толқынды процестер заңдылықтарының жалпы әмбебептық сипаты бар. Мұндай жағдайда оларды жеке-жеке бөліп жарып, қайта-қайта талдап оқытудың не қажеті бар?Олардың бәрін де бір заңдылық негізінде түсіндіру тиімді емес пе?

б) Тербелістердің жиілігі, амплитудасы, фазасы ығысу сияқты ұғымдар-табиғаты әр түрлі тербелмелі және толқындық пероцестерге қатысты жалпы ұғымдар. Бұл ұғымдар механикалық және акустикалық тербелістер үшін - ортаның бөлшектері тербелістеріне, ал айнымалы ток үшін - электромагниттік өрістің Е және В векторларының периодтты өзгеруіне қатысты деп түсіну керек.

в) Резонанс, интерференция дифракция, спектр, суперпозиция ұғымдарының мәні табиғаты әр түрлі толқындық процеске бірдей ортақ.

Пайда болу табиғатына байланыссыз барлық тербелістік және толқындық процестерді біріыңғай физикалық құбылыстар ретінде түсіндіру әдістемесінің бар мән мағынасы мен тиімді ерекшелігін мынадан аңғаруымыз тиіс, яғни оларды түрлері мен “өмір сүру ”және қасиеттері бойынша жаңаша класификатциалау қажет:

а) күллі тербелістер мен толқындарды үш түрлі топқа жіктеу;

ә) барлық тербелмелі толқындық процестің болу шарттарын жүйелі анықтау;

б) әр түрлі толқындардың ортақ қасиеттерін айқындау;

в) оларды түсіндіруге керекті демонстрацилық эксперименттің жүиесін сабақта ” Н. М. Шахмайев генераторымен”жүргізе білу;

Мұндай жаңа әдістеме негізінде барлық тербелістер - еркін тербелістер, еріксіз тербелістер, автотербелістер болып үш түрге топталады. Жаңа әдістеме бойынша кез келген тербелісв процесінің пайда болуы және жалғасуы шарттары мына жүйеде түзіледі.

Тербелістің шығу жағдайы.
Өмір сүру жағдайы.
Энергетикалық түрленуі.
Тербеліс периоды (Т) мен жиілігі (υ) .
Ығысу күші (Ғ) .
Тербеліс фазасы.

Барлық толқындарға ортақ мынадай қасиеттер қарастырылады:

1. Шағылуы, 2. Сынуы, 3. Дисперсиясы, 4. Интерференсиясы, 5. Дифракциясы, 6. Поляризациясы, 7. Доплер эффектісі.

Әрине бұл жаңа әдістемені әлі де тереңірек зерттеп мектеп практикасында оның әр түрлі тәсілдерімен формаларын тексеріп көріп әдістемелік тиімділігін одан әрі айқындай түсу қажет. Механикалық тербелістер периоды үшін

T=2π

Формуласы қорытып шығарады да, электр тербелістеріне қатысты T = 2π формуласы дәлелденбей ақ анология бойынша даяр күйінде беріледі.

Мектеп оқулығында табиғаты әр түрлі толқындық процестерді көбінесе математикалық жолмен диференциалды формада түсіндіру әдетке айналған. Бұл тәсілмен түсіндіру толқындық процестердің физикалық мәнін

жеткілікті ашуға мүмкіндік бермегінін әркашан ескерген жөн. Бұлда әлі зерттелуді қажет ететін мәселе екендігін ұмытпуымыз қажет.

Тербелістер мен толқындарды осындай жаңаша әдістемелік ұстаным негізінде түсіндіру оқушыларды “оптика ” және “ядролық физика” мәселелерін таңғылықты оқып игеруге қолайлы жағдай жасайды.

Соңғы жылдары “тербелістер физикасы” өз алдына физика ғылымының арнаулы бір саласына айналды. Ол табиғаты әр түрлі тербеліс процестерін біріктіріп, бірдей заңдылықтар негізінде қарастырады. Демек, физика ғылымы дамуының бұл кезеңі, пайда болу табиғаты әр түрлі болғанмен барлық тербелістік және толқындық процестерді біріктіріп, физикалық тұрғыдан бәрін бірдей құбылыс деп түсіндіретін Н. М. Шахмаев ұсынған.

“Тербелістер физикасы” не себепті “толқындар физикасы” деп аталып, физика ғылымының жеке саласы болмайды. Немесе екеуінде неге бірге қосып айипаймыз деген сұрақтың тууыда әбден мүмкін. Бұл үшін “тербеліс ”және “толқын” ұғымдарының мініне назар аударған жөн. Яғни тербелістер деп дене тепе теңдік қалпына шығарылғаннан кейін белгілі бір уақыт интервалы арасында өздігінен қайталанып отырыатын қозғалыстарды айтамыз, ал кеңістікте тарайтын тербелістер толқындар деп аталады. Ендеше, тербеліссіз толқын айда болмайды деп түсінуіміз тиіс олай болса, тербелістер физикасына толқындық қозғалыстар өзінен өзі кірігеді деп ұғынуымыз керек.

Механикалық тербелістер мен толқындар тақырыбында мектеп оқулығындағы ең алғашқы мағлұматтар ІХ-сынып физикасында қарастырылады. ІХ-сынып физикасында механикалық тербелістер мен толқындар тарауында мынандай тақырыптар берілген:Тербелмелі қозғалыс, тербелмелі қозғалысты сипатайтын шамалар, механикалық тербелістер кезіндегі энергия, толқындық қозғалыс, дыбыс толқындары.

Оқушыларға механикалық тербелістер мен толқындар тақырыптарын жақсылап түсінгенін тексеру үшін қайталау сабақты сұрақ- жауап ретінде өткен тиімді деп ойлаймыз

Сабқтын тақырыбы: Механикалық тербелістермен толқындар

тарауларын қортындылау .

Сабақтын мақсаты:

а) Білімділік мақсаты: Механикалық тербелістермен толқындар үғымын бойынша алған білімдерін қортындылау, бекіту;

ә) Дамытушылық мақсаты: пән аралық байланыстарды қамту арқылы пәнге қызығуын, ойлау есте сақтау қабілеттерін дамыту, белсенділіктерін арттыру.

б) Тәрбиелік мақсаты: белсенділік, зейіндік білімін практика жүзінде қолдана білуге, өз бетінше іздене білуге тәрбиелеу.

Сабақтың типі . :Қортындылау жүйелеу

Сабақтың көрнекілігі: Сөзжұмбақ, карточкалар, плакаттар.

Сабақтың әдіс тәсілі : Сұрақ жауап, .

Пән аралық байланыс: Математика.

Сабақтың барысы: .

1. Ұйымдастыру кезеңі: Оқушыларды сабаққа ұйымдастырып ”Бәріміз біріміз үшін, біріміз бәріміз үшін”деген ұранмен оқушылардың зейінін саббаққа аудару. Сыныпты екі топқа боліп ойындар ұйымдастыруБірінші топ :Тербелістер. Екінші топ: Толқындар

2. Қайталау сабағының міндеті мен мақсатын түсіндіру :

-Тербеліс термен толқындардың қасиеті;

-Олардың нақты тұжырымдамас;

-Жоспарланған тәжірибелер;

-Қолданған құралдар;

-Қолданылатын, пайдасымен зияныы пуралы қойылатын сұрақтарға әр топ өзіне тиісті жауап беруі керек.

3. Білімдерін тексеру кезең.

Алдыменбұл тарауды қаншалықты менгергенін білу үшін мөз жұмбақ шешеміз

Т:

: О

Т:

: Л

Т:

: Қ

Т:

: Ы

Т:

: Н

1. Адамның даусына өзіндік немесе аспаптың үніне өзіндік бояу беретін дауыстың сапасы.

2. Ауасыз кеңістікте, яғни вакуумда тарайтын толқындар.

3. Сепімді ортада тарайтын толқындар.

4. Бөлшектердің тербелісі толқынның таралу бойында жүретін толқындар.

5. Тербеліс жиілігі 16Гц-тен 20 000 Гц-ке дейінгі механикалық толқындар адамда ……. . тудырады.

6. Бөлшектерінің тербелісі толқынның торалу бағытынаперпендикуляр бағытта жүзеге асатын толқындар.

4. Сөзжұмбақ соңында оқушыларға қосымша сұрақтар беріледі

5. Механикалық тербелістермен толқындарға арналған әр топқа денгейлік есептер беріледі.

Сабақтың соңында топтардың берген жауаптарына қарай, оқушылардың білімін бағалау

Тербелмелі қозғалыс

Механикалық тербелісттер деп-дененің бірдей уақыт аралығындағы дәлме-дәл немесе жуықтап қайталанып отыратын қозғалысын айтады. Күнделікті өмірде біз тербелмелі қозғалыстар немесе жай ғана тербелістер деп аталатын қозғалыстар мен жиі ұштасамыз. Мәселен, жел соққан кезде талдың бұтақтары тербеледі, бір шеті қысқышқа бекітілген металл пластинанны майыстырып тұрып жібере салса ол да тербеліске түседі. Сол сияқты вертикаль күйінен ауытқыған әткеншек бесік қабырғаға сағаттың маятнигі, серіппеге ілінген жүк, домбыра шегі таразы сілтемесі және т. б. тербеледі.

Тербелмелі қозғалыс табиғатпен техникадағы ең көп тараған қозғалыс.

Механикалық тербелістердің физикалық процесс ретіндегі жалпы белгісі қозғалыстың белгілі уақыт аралығында қайталанып отыруы болып табылады. Дене қозғалысы толығымен қайталанып отыратын ең аз уақыт аралығын тербеліс периоды деп атайды. Тербеліс периоды (с) өлшенеді және оны Т әріпімен белгілейді.

Бірлік уақыт ішіндегі тербелістер саны тербеліс жиілігі деп аталады. Жиіліктің гректін ν әріпімен белгіленуі бізге жақсы таныс.

Тербелмелі қозғалысты сипаттайтын келесі бір негізгі шама амплитуда. Тербеліс амлитидуда деп дененің тепе-тендік күйінен ең үлкен ығысуының мәнін айтады. Амплитуда А мен белгінеді

Толқындық қозғалыс

Толқын дегеніміз не? Толкын деп уақыт бойынша кеңістікте таралатын тербелістерді айтады.

Ауада, қатты денелерде және сұйық ішінде механикалық толқындар серпінділік күштері арасында пайда болады. Осы күштер дененің жеке бөліктерінің арасын байланыстырып тұрады. Су бетіндегі толқындардың пайда болуында ауырлық күші мен беттік керілу күшінің ролі бар .

Тербелістердің өзара байланысқан тербелмелі жүйе жиынының арасындағы тербелістердің таралу процесін толқындық қозғалыс деп атаймыз.

Толқындық қозғалыстың ең басты ерекшеліктерін нағыз көрнекті түрде су бетіндегі толқындардан көруге болады. Толқындар дөңгелек жолдар түрінде ілгері жөңкіп бара жатқандай. Сонда жолдардың немесе өркештердің аралы бірдей дерлік болады. Дегенмен, егер суға жеңіл нәрсе, мысалы сіріңке қорабын тастап жіберсек ол толқын мен ілесіп алға кетпей дәл бір орында тұрып жоғары -төмен тербеле бастайды.

Толқын таралған кезде ішінде толқын таралатын зат тасымалданбайды тербелуші ортаның айрықша күйінің орын ауыстыруы болады. Бір жерде пайда болған судың ұйытқуы көршілес бөліктерге беріліп осылай біртіндеп жан-жаққа тарайды ал су ақпайды, орын ауыстыратын тек оның бет пішіні ғана болады. Толқын аса маңызды сипаттамасы -оның таралу жылдамдығы қандай толқын болсада кеңістікте- лезде таралмайды . Олардын жылдамдығы шектеулі . Мәселен теңіз үстіндегі үнемі жотасының үстімен ұшады дерлік, бұл жағдай толқынның жылдамдығы шағаланың жылдамдығына тең. Су бетіндегі үлкен емес болғандықтан да бұл құбылыс бақылау үшін ыңғайлы.

Резеңке баудың бойымен тарайтын толқындарды да бақылау қиын емес. Егер баудың бір ұшын бекітіп, оны аздап қолмен созып екінші ұшын тербелмелі қозғалысқа келтірсе сонда баудың бойымен толқын жүгіреді. Бауды неғұрлым күштірек созсақ, толқын жылдамдығы соғұрлым үлкен болады. Толқын бауды бекіткен нүктеге жетіп барып шағылады да кері қайтады. Мұнда толқын таралу кезінде баудың пішіні өзгереді, ал баудың әр бөлігі өзінің өзгермейтін тепе теңдік қалпына қатысты тербеледі. Мынаған назар аударыңдар:Толқын баудың бойымен таралғанда баудың жеке бөліктері толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағытында тербеледі осындай толқындарды көлденең толқындар деп атайды.

Бірақ кез келген толқын көлденең толқын болмайды Толқынның таралу бағыты бойымен жасалатын тербелістер де бар, ондай толқын қума толқын деп аталады. Қума толқынның диаметрі үлкен ұзын жұмсақ серіппенің көмегігі мен бақылау ыңғайлы. Серіппенің бір ұшынан алақан мен қағып қалып, сығылудың серіппе бойымен қалай жүгіріп өтетінін бақылауға болады. Серіппенің кез келген орамы толқынның таралу бағытына бойымен тербеледі.

Механикалық толқын таралған кезде дененің бір бөлігінен екінші бөлігіне қозғалыс жеткізіліп тұрады. Қозғалыс жеткізілгенде онымен ілесе энергия жеткізіледі. Барлық толқындардың табиғатына байланыссыз, ең негізгі қасиеті -олардың затты тасымалдамай, энергияны тасымалдауда.

Толқынның маңызды сипаттамасына толқын ұзындығы жатады толқын ұзындығы гректің λ әріпімен белгіленеді.

Толқын ұзындығы -Т периодқа тең уақыт аралығында толқын таралатын ара қашықтық . Басқаша айтқанда, толқын ұзындығы деп толқын ішіндегі бірдей қозғалатын және тепе теңдідік күйінен ауытқулары да бірдей болатын ең жақын жатқан екі нүктенің ара қашықтығын айтамыз.

Механикалық толқынлардың мысалдары. 1) серпімді жіпке таралатын көлденең толқындармен танысайық. Жоғарыға серпімді резеңкеден немесе пласмассадан жасалған жіп іліп қоямыз да, оның бос ұшынан ұстап, бір тербеліс жасайтындай етіп, тербеліске түсіреміз Жіптің бойымен дара тоқын жүріп өтеді. Мұндай толқынды жүгірме толқын деп атайды. 2) Ұзын шыны түтіктің бір басына поршен орналастырамыз, Егер поршенді тербелуге мәжбүр етсек, онда поршеннің айналасында біресе қысымның артуы, біресе қысымның төмендеуі пайда болады. Поршеньге тақау жатқан ауа бөлшектері де тербеліс жасай бастайды . Біразқ уақыт өткен соң түтіктің ауа бөлшектері тербелмелі қозғалысқа түседі, оны түтіктің екінші басына орналасқан микрофон қабылдайды және гальвонометр тілінің тербелісі көрсетіледі.

. Дыбыс сипаттамалары

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.