- Преподавателю
- Физика
- Открытое занятие Механические колебания. Звук. Подготовка к ГИА
Открытое занятие Механические колебания. Звук. Подготовка к ГИА
Раздел | Физика |
Класс | - |
Тип | Конспекты |
Автор | Караева М.Н. |
Дата | 25.10.2014 |
Формат | doc |
Изображения | Есть |
Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №5 г. Алагира РСО-Алания
«Механические колебания и волны. Звук. »
Подготовка к ГИА 9 кл.
Учитель: Караева М.Н.
«Мир, в котором мы живем, удивительно склонен к колебаниям». ( Р. Бишоп)
Алагир 2014 г.
Содержание:
-
Интерактивное сообщение: «Колебания и волны в природе, технике и в быту». стр.3
-
Изучение структуры и содержания КИМ ГИА по физике в 2014 году. стр.10
-
Решение задач ГИА 2009/2013 г.г.
- примеры заданий части А стр.12
- примеры заданий части В стр.16
- текстовые задания стр.17
- экспериментальные задания стр.19
-
Работа с бланками стр.22
-
Тесты стр.24
Цель: повторение основных понятий и законов, графиков и формул, связанных с механическими колебаниями и волновым движением, а также типовых задач по теме в соответствии с кодификатором ГИА и планом демонстрационного варианта экзаменационной работы.
Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.
Методы: обобщающая беседа, решение задач, эксперимент, компьютерное тестирование.
Оборудование: Компьютеры, проектор с экраном, маятник на нити, штатив с муфтой, секундомер, раздаточный материал.
Материалы открытого урока:
-
Интерактивное сообщение.
Вся Вселенная находится в состоянии вибрации, и каждая вещь порождает свою собственную уникальную частоту.
«Не будет преувеличением сказать, что среди процессов, как свободно протекающих в природе, так и используемых в технике, колебания, понимаемые в широком смысле этого слова, занимают во многих отношениях выдающееся и часто первенствующее место» Академик Н.Д. Папалекси
Колебания - один из самых распространенных процессов в природе и технике. Колеблются высотные здания и высоковольтные провода под действием ветра, маятник заведенных часов и автомобиль на рессорах во время движения, уровень реки в течение года и температура человеческого тела при болезни. Звук - это колебания плотности и давления воздуха, радиоволны - периодические изменения напряженностей электрического и магнитного полей, видимый свет - тоже электромагнитные колебания, только с несколько иными длиной волны и частотой. Землетрясения - колебания почвы, приливы и отливы - изменение уровня морей и океанов, вызываемое притяжением Луны и достигающее в некоторых местностях 18 метров, биение пульса - периодические сокращения сердечной мышцы человека и т.д. Смена бодрствования и сна, труда и отдыха, зимы и лета...
Даже наше каждодневное хождение на работу и возвращение домой попадает под определение колебаний, которые трактуются как процессы, точно или приближенно повторяющиеся через равные промежутки времени (повторяющееся движение по одной и той же траектории).
Колебания бывают:
механические,
электромагнитные,
химические,
термодинамические
и различные другие. Несмотря на такое разнообразие колебаний, все они имеют между собой много общего.
Многие ученые внесли большой вклад в изучение колебаний.
Галилео Галилей 1564-1642
Галилей установил изохронизм (независимость периода от амплитуды) малых колебаний,
наблюдая за раскачиванием люстры в соборе и отмеряя время по ударам пульса на руке.
Христиан Гюйгенс (1629-1695)
Создатель первой волновой теории света «Трактат о свете» (1690). Впервые использовал маятник для достижения регулярного хода часов и вывел формулу для периода колебаний маятников. Гюйгенс изобрел первые часы с маятником (1657) и во втором издании своей монографии «Маятниковые часы» (1673) исследовал ряд проблем, связанных с движением маятника, в частности нашел центр качания физического маятника.
У. Томсон (лорд Кельвин)
1824-1907
Теоретически исследует вопрос о распространении электрических импульсов вдоль кабелей и приходит к заключениям величайшей практической важности, давшим возможность осуществить телеграфирование через океан. Попутно Томсон выводит условия существования колебательного электрического разряда лёгшие в основание всего учения об электрических колебаниях.
РЭЛЕЙ, ДЖОН УИЛЬЯМ (1842-1919)
Занимался теорией колебаний (и стал одним из ее основоположников), акустикой, теорией теплового излучения, молекулярной физикой, электромагнетизмом, оптикой. Исследуя колебания упругих тел, установил ряд свойств колебательных систем, в частности первым обратил внимание на автоколебания. Изучал поверхностные волны, в 1885 предсказал существование особых волн этого вида («волны Рэлея»). В 1904 был удостоен Нобелевской премии по физике.
Александр Степанович Попов (1859 - 1906)
Физик, электротехник, изобретатель, известный как русский создатель радио. Попов создал радиоприемник, который представил в апреле 1895 года. Начиная с 1897 года, Александр Попов в своей биографии проводил радиотелеграфические опыты на кораблях. В это время Рыбкин и Троецкий (ассистенты Попова) подтвердили возможность принятия сигналов на слух, после чего Попов модифицировал структуру своего изобретения.
Петр Николаевич Лебедев
(1866-1912)
Впервые получил (1895) и исследовал миллиметровые электромагнитные волны. Открыл и измерил давление света на твердые тела (1900) и газы (1908), количественно подтвердив электромагнитную теорию света. Имя Лебедева носит Физический институт РАН.
Алексей Николаевич Крылов
1863-1945
Советский кораблестроитель, механик и математик, академик. Труды Крылова посвящены теории корабля, теории магнитных и гироскопических компасов, артиллерии, математике .
Крылову принадлежат выдающиеся работы по строительной механике корабля. Им начата разработка динамических проблем в кораблестроении, создана теория вибрации судов, предложен оригинальный метод расчёта балок, лежащих на упругом основании, имеющий большое значение не только для расчёта судовых корпусов, но и для развития строительной механики в целом.
МАНДЕЛЬШТАМ ЛЕОНИД ИСААКОВИЧ
(1879-1944)
Л. Мандельштам прославился также работами по нелинейной теории колебаний, по новым методам возбуждения колебаний, а также созданием в 1931 г. параметрического генератора переменного тока с периодически меняющейся индуктивностью.
Академик Николай Дмитриевич Папалекси
1880-1997
Н. Н. Боголюбов
1909 -1992
А. А. Андронов
1901-1952
А. Я. Хинчин А. Н. Колмогоров
1903-1987
1894-1959
-
Изучение структуры и содержания КИМ ГИА по физике в 2014 году.
Часть 1 (19 заданий, 20 баллов):
-
механические явления (1-6);
-
тепловые явления (7-9);
-
электромагнитные явления (10-14);
-
квантовые явления (15);
-
методология (16);
-
текст физического содержания (17, 18, 19).
Часть 2 (4 задания, №20-23, 8 баллов ):
-
на соответствие (задание 20 - соответствие между физическими величинами и единицами, приборами, формулами);
-
на соответствие (задание 21 - на изменение физических величин при некотором процессе);
-
на множественный выбор (задание 22 - анализ физического процесса);
-
на множественный выбор (методологическое задание 23 на анализ проведенных экспериментальных наблюдений и исследований).
Часть 3 (4 задания, №24-27, 12 баллов ):
-
экспериментальное задание (задание 24)
-
качественная задача (задание 25)
-
расчетные задачи (задания 26 и 27)
Число заданий стало равным 27
Время выполнения - 180 минут
Максимальный балл - 40
Рекомендуемая шкала
пересчета первичного балла в школьную отметку
Отметка по 5 балльной шкале
2
3
4
5
Первичный тестовый
балл
0-8
9-18
19-29
30-40
-
Решение задач ГИА 2009/2013 г.г.
Подборка заданий по кинематике
(из заданий ГИА 2009-2013 гг.)
ГИА-2010-4. Какова длина математического маятника с периодом колебаний Т = 1 с?
1) 100 см
2) 55 см
3) 25 см
4) 15 см
ГИА-2011-6. Эхо, вызванное ружейным выстрелом, дошло до стрелка через 4 с
после выстрела. На каком расстоянии от стрелка произошло отражение звуковой волны, если скорость звука в воздухе равна 330 м/с?
1) 330 м
2) 660 м
3) 990 м
4) 1320 м
ГИА-2010-4. Период колебаний математического маятника может быть значительно уменьшен путем
1) увеличения массы груза маятника
2) уменьшения объема груза маятника
3) уменьшения длины маятника
4) уменьшения амплитуды колебаний маятника
ГИА-2012-4. На рисунке отображен шнур, по которому распространяется поперечная волна в некоторый момент времени. Расстояние между какими точками равно половине длины волны?
1.)OB
2.)AB
3.)OD
4.)AD
ГИА-2010-4. На рисунке показан профиль волны, распространяющейся по воде. Расстояние между какими точками на рисунке равно длине волны?
1.)1 - 2
2.)1 - 3
3.)1 - 4
4.)2 - 5
ГИА-2011-6. Динамик подключен к выходу звукового генератора. Частота колебаний 170 Гц. Определите длину звуковой волны в воздухе, зная, что скорость звуковой волны в воздухе 340 м/с.
1.)0,5м
2.)1м
3.)2 м
4.)57 800 м
ГИА-2010-6. Высота звука зависит от:
1) амплитуды колебаний
2) частоты колебаний
3) скорости звука
4) длины волны
ГИА-2010-6. Громкость звука зависит от:
1) частоты звука
2) амплитуды колебаний
3) скорости звука
4) длины звуковой волны
ГИА-2009-11. При увеличении в 4 раза массы груза, подвешенного на пружине, его период свободных колебаний ...
1.) увеличивается в 16 раз.
2.) увеличивается в 4 раза.
3. )увеличивается в 2 раза.
4.) уменьшается в 2 раза.
5.) уменьшается в 4 раза.
(ГИА 2009 г.)- 6. Верхняя граница частоты колебаний звуковых волн, воспринимаемая ухом человека, с возрастом уменьшается. Для детей она составляет 22 кГц, а для пожилых людей - 10 кГц. Скорость звука в воздухе равна 340 м/с. Звук с длиной волны 0,017 м.
1.)услышит только ребенок
2.)услышит только пожилой человек
3.)услышит и ребенок, и пожилой человек
4.)не услышит ни ребенок, ни пожилой человек
ГИА-2010-15. Какой из двух экспериментов подтверждает гипотезу, что звук распространяется только в материальной среде?
I. Через получасовые интервалы стреляли из пушки, расположенной на расстоянии 30 км, и наблюдатели отмечали промежуток времени между появлением вспышки и моментом, когда был услышан звук.
II. Колокол помещали в сосуд, из которого можно было откачивать воздух. Туда же помещали механизм, который позволяет колоколу звонить автоматически. Слух отчетливо улавливал ослабление звука по мере уменьшения давления воздуха в сосуде.
1.)только I 2.)только II
3.)и I, и II 4.)ни I, ни II
ЕГЭ 2012 г., ДЕМО -А6.На рисунке показан график колебаний одной из точек струны. Согласно графику, период этих колебаний равен:
1.)1×10- 3 с 2.)2×10- 3 с
3.)3×10- 3 с 4.)4×10- 3 с
ЕГЭ 2009 г., ДЕМО- В1. Груз массой m, подвешенный на пружине, совершает гармонические колебания с периодом T и амплитудой x0. Что произойдет с максимальной потенциальной энергией пружины, периодом и частотой колебаний, если при неизменной амплитуде уменьшить массу груза?К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
ПРИБОР
А) период колебаний
1) увеличится
Б) частота колебаний
2) уменьшится
В) максимальная потенциальная энергия пружины
3) не изменится
А
Б
В
2
1
3
Фрагмент из демонстрационного варианта КИМ для проведения в 2013 году ГИА по физике:
Работа с текстом: Прочитайте текст и выполните задания 17-19
Механические волны
Бросим камень в воду, увидим, что вокруг места его падения расходятся по воде круги. Возникшие в одном месте колебания части воды передаются соседним участкам и постепенно распространяются во все стороны, вовлекая в колебательное движение все новые частицы воды. Такое распространение колебаний называют волной. Говоря о колебательном движении, мы имеем в виду не общее перемещение частиц, а лишь передачу колебательного процесса от одних частиц среды другим. Эта передача возможна лишь в том случае, если между частицами существуют некие силы, подобные силам упругости пружины. Таким образом, для существования механических волн необходима упругая среда. Такой средой могут быть, например, пружина, воздух и т.п.
Существуют продольные и поперечные волны. Волны, колебания частиц в которых происходят в направлении, перпендикулярном распространению волны, называются поперечными. Волны, колебания частиц в которых происходят в направлении, распространению волны, называются продольными. Упругие продольные волны могут распространяться во всех средах (твердых, жидких, газообразных), а поперечные -только в твердых.
Основными характеристиками механических волн являются скорость распространения v и длина волны λ.Скорость распространения зависит, в первую очередь, от плотности среды, в которой эта волна распространяется.
Существует связь длины волны и скорости её распространения:
λ= v ·Т
Здесь Т- период, т.к. волны обладают периодичностью распространения.
17. Чему равен период распространения волны?
1.)2с
2.)4с
3.)6с
4.)10с
18. В каких средах могут распространяться звуковые волны?
1.) только в твердых; 2.) только в жидких
3.) только в газообразных 4.) во всех трех
19. Почему механические волны не могут распространяться в вакууме?
Экспериментальные задания
Экспериментальное задание №24 в 2014 году контролирует:
- умение проводить косвенные измерения физических величин;
-умение представлять экспериментальные результаты в виде таблиц или графиков и делать выводы на основании полученных экспериментальных данных;
-умение проверять гипотезы.
Фрагмент из демонстрационного варианта КИМ для проведения в 2013 году ГИА по физике.
Критерии оценки выполнения задания
Баллы
Полностью правильное выполнение задания, включающее:
1) схематичный рисунок экспериментальной установки;
2) формулу для расчета искомой величины по доступным для измерения величинам;
3) правильно записанные результаты прямых измерений (указываются физические величины, прямые измерения которых необходимо провести в данном задании);
4) полученное правильное числовое значение искомой величины.
4
Приведены все элементы правильного ответа 1-4, но
- допущена ошибка при вычислении значения искомой величины;
ИЛИ
- допущена ошибка при переводе одной из измеренных величин в СИ, что привело к ошибке при вычислении значения искомой величины;
ИЛИ
- допущена ошибка в схематичном рисунке экспериментальной установки, или рисунок отсутствует.
3
Сделан рисунок экспериментальной установки, правильно приведены значения прямых измерений величин, но не записана формула для расчета искомой величины и не получен ответ.
ИЛИ
Правильно приведены значения прямых измерений величин, записана формула для расчета искомой величины, но не получен ответ и не приведен рисунок экспериментальной установки.
ИЛИ
Правильно приведены значения прямых измерений, приведен правильный ответ, но отсутствуют рисунок экспериментальной установки и формула для расчета искомой величины.
2
Записаны только правильные значения прямых измерений.
ИЛИ
Приведено правильное значение только одного из прямых измерений, и представлена правильно записанная формула для расчета искомой величины.
ИЛИ
Приведено правильное значение только одного из прямых измерений, и сделан рисунок экспериментальной установки.
1
Все случаи выполнения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления 1, 2, 3 или 4 баллов. Разрозненные записи. Отсутствие попыток выполнения задания.
0
Схема экспериментальной установки:
Формула:
Результаты измерений:
№ опыта
l, м
t, с
n
T, с
1
1
67
30
2,2
2
0,5
40
30
1,3
3
0,25
25
30
0,8
Вывод: период колебаний маятника прямо пропорционален длине маятника - чем больше длина маятника, тем больше период колебаний.
-
Работа с бланками.
Для обработки экзаменационных материалов ГИА применяются следующие типы бланков:
-
бланк ответов №1,
-
бланк ответов №2,
-
дополнительный бланк ответов №2.
В зависимости от предмета структура бланка ответов № 1 может отличаться.
- Все бланки ответов заполняются яркими черными гелевыми или капиллярными ручками.
- Участник ГИА должен изображать каждую цифру и букву во всех заполняемых полях бланков, тщательно копируя образец ее написания из строки с образцами написания символов, расположенной в верхней части бланка ответов №1.
Категорически запрещается:
-делать в полях бланков, вне полей бланков или в полях, заполненных типографским способом, какие-либо записи и пометки, не относящиеся к содержанию полей бланков;
-использовать для заполнения бланков цветные ручки вместо черной, карандаш (даже для черновых записей на бланках), средства для исправления внесенной в бланки информации («замазку» и др.);
-делать ксерокопии бланков ответов и КИМов (т.к. в этом случае полностью исключается возможность автоматизированной обработки как копии, так и оригинала индивидуального комплекта).
При недостатке места для ответов на основном бланке ответов № 2 участник ГИА может продолжить записи на дополнительном бланке ответов № 2, выдаваемом организатором в аудитории по требованию участника в случае, когда на основном бланке ответов № 2 не осталось места. В случае заполнения дополнительного бланка ответов № 2 при незаполненном основном бланке ответов №2 ответы, внесенные в дополнительный бланк ответов № 2, оцениваться не будут.
-
Тесты.
1- Вариант
1. Какое из перечисленных колебаний является вынужденным? А) колебание груза, подвешенного на нити, один раз отведенного от положения равновесия и отпущенного Б) колебание качелей, раскачиваемых человеком, стоящим на земле:
А) Только А
Б) Только Б
В) А и Б
Г) ни А, ни Б
2. На графике показано, как меняется скорость груза, подвешенного на нити. Амплитуда колебаний скорости груза равна:
А) 20 см/с
Б) 40 м/с
В) 1 см/с
3. Как изменится период колебаний груза на пружине, если жесткость пружины увеличить в 4 раза?
А) увеличиться в 4 раза
Б) уменьшится в 2 раза
В) увеличиться в 2 раза
Г) уменьшится в 4 раза
4. Груз на нити (см. рис.) начинает двигаться из точки А и далее совершает колебания, проходя последовательно точки А-Б-В-Б-А и т.д. В каком положении груза сила натяжения нити минимальна?
А) Только А
Б) Только Б
В) Только В
Г) В точках А и В
5. Координата колеблющегося тела изменяется по закону X = 5cos(πt/2) (м). Чему равен период колебаний? Все величины выражены в единицах СИ.
А) ¼ с Б) ½ с
В) 4 с Г) 2 с
2 -Вариант
1. Какие из перечисленных ниже волн являются продольными:
А. Волны на поверхности воды
Б. Звуковые волны в газах
В. Радиоволны
Г. Звуковые волны в космосе
Д. Среди ответов А - Г нет правильного.
2. На рисунке представлен профиль волны в определенный момент времени. Чему равна длина волны?
A. 0,1м. Г. 4 м
Б. 0,2 м. В. 2 м Д. Среди ответов А - Г нет правильного.
3. На рисунке представлен профиль волны в определен-ный момент времени. Чему равен период колебаний?
A.1 с Г. 4 с
Б. 2 с Д. Среди ответов А - Г нет правильного.
B.3 с
4. Чем определяется высота звука?
А.Частотой колебания. Г. Фазой колебаний.
Б. Длиной волны. Д. Среди ответов А - Г нет
В. Амплитудой колебаний. правильного.
5. Чем определяется громкость звука при неизменной частоте колебаний?
А.Амплитудой колебания. Г. Скоростью распространения
Б. Фазой колебаниязвуковой волны
В. Длиной волны.
Д. Среди ответов А - Г нет правильного.
«Всё, что казалось трудным нам сначала, к концу, обычно, трудным не бывало». (Руни)