Temat

Stosowanie zależności między okresem i częstotliwością oraz prędkością i długością fal w obliczeniach

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

VIII. Ruch drgający i fale. Uczeń:

5) posługuje się pojęciami amplitudy, okresu, częstotliwości i długości fali do opisu fal oraz stosuje do obliczeń związki między tymi wielkościami wraz z ich jednostkami.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Rozwijanie umiejętności rozwiązywania zadań problemowych.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Rozwijanie umiejętności posługiwania się pojęciem amplitudy, częstotliwości oraz długości fali.

2. Wykorzystywanie wiedzy przy rozwiązywaniu zadań typowych.

3. Wykorzystywanie wiedzy przy rozwiązywaniu zadań problemowych.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- sprawnie posługuje się wielkościami opisującymi ruch drgający i falowy,

- potrafi przy współpracy w grupie rozwiązywać zadania problemowe, typowe i nowe.

Metody kształcenia

1. Metoda samodzielnego dochodzenia do wiedzy poprzez rozwiązywanie powstałych problemów.

2. Metoda formułowania problemów i pomysłów ich rozwiązywania.

Formy pracy

1. Samodzielne rozwiązywanie zadań.

2. Współpraca w grupie przy rozwiązywaniu zadań problemowych.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Proszę przygotuj odpowiedzi na następujące pytania:

1. Co to jest ruch drgający?
2. Zdefiniuj podstawowe wielkości opisujące ruch drgający.
3. Co to jest wahadło matematyczne?
4. Co to jest częstotliwość drgań własnych?
5. Przedstaw na wykresie zależność wychylenia od czasu w ruchu harmonicznym nietłumionym oraz w tłumionym.
6. Opisz przezmiany energii mechanicznej zachodzące podczas ruchu oscylatora harmonicznego.
7. Co to jest fala mechaniczna i na czym polega rozchodzenie się fali mechanicznej?
8. Zdefiniuj podstawowe wielkości opisujące rozchodzącą się falę.
9. Dokonaj podziału fal ze względu na kierunek rozchodzenia się fali i kierunek drgań.
10 Co to jest dźwięk?
11. Wymień i opisz cechy dźwięku.
12. Co to jest echo i pogłos?
13. Co to są ultradźwięki i infradźwięki?

Realizacja lekcji

Rozwiąż test podsumowujący wiadomości z zakresu drgania i fale harmoniczne.

Podsumowanie lekcji

Długość fali (λ) jest to odległość pomiędzy kolejnymi powtórzeniami kształtu fali. Inaczej mówiąc jest to najmniejsza odległość, mierzona równolegle do kierunku rozchodzenia się fali, pomiędzy punktami będącymi w tej samej fazie drgań.

Długość fali najłatwiej jest określić podając odległości pomiędzy dwoma sąsiednimi grzbietami fali lub pomiędzy jej sąsiednimi dolinami.

Dla fali rozprzestrzeniającej się z prędkością v jej długość można wyrazić:

gdzie: 
T – okres drgań.

Fala poruszająca się z prędkością v podczas jednego okresu pokona dystans równy jej długości.

Okres fali jest to czas, w którym dowolny punkt fali wykona jedno pełne drganie.

Częstotliwość (f) fali jest wielkością informującą o szybkości powtarzania się drgań danego punktu ośrodka, w którym rozchodzi się fala. Ponieważ okres jest czasem trwania jednego pełnego cyklu drgań, to częstotliwość (informująca o liczbie cykli w jednostce czasu) musi być równa jego odwrotności:

Wstawiając ostatnie wyrażenie do wzoru na długość fali otrzymamy: