Механические колебания и волны. Звук Подготовка к ГИА

и волны. Звук Подготовка к ГИА

механическими колебаниями и волновым движением, а также типовых задач по

теме в соответствии с кодификатором ГИА и планом демонстрационного варианта экзаменационной работы

Цель:

и технике.
крылья насекомых и птиц в полете,
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.

Промежуток времени, через который движение повторяется называется периодом.

описываются одними и теми же уравнениями.
Механические
Электромагнитные
Химические
Движение, повторяющееся через определенный промежуток

времени, называется колебательным

Признаком колебательного движения является его периодичность

точку) действует только возвращающая сила.
Свободные колебания являются незатухающими, если не

происходит рассеяния энергии в окружающее пространство.
В этом случае полная механическая энергия колебательной системы остается постоянной

Реальные колебательные процессы являются затухающими, так как на колеблющееся тело действуют силы сопротивления движению.
Вынужденные колебания совершаются под действием внешней периодически изменяющейся силы, которую называют вынуждающей.

Свободные и вынужденные колебания

- модуль наибольшего смещения колеблющегося тела (материальной точки) от положения

равновесия. Единица измерения амплитуды – 1 метр.
ω - круговая (циклическая) частота

Т - период колебаний – время, за которое колеблющееся тело совершит одно полное колебание
ν - частота (величина, обратная периоду) показывает, сколько колебаний совершается за единицу времени

Амплитуда

Период

в противоположные стороны – колебания происходят в противоположных фазах.
В любой

момент времени скорости маятников направлены в противоположные стороны – колебания происходят в противоположных фазах.

Колебания происходят с определенной разностью фаз

тела от положения равновесия совершается по закону синуса или косинуса

и наоборот
Для груза на пружине
Для математического маятника
Превращения энергии при

свободных механических колебаниях

hm – максимальная высота подъема маятника в поле тяготения Земли;
xm и υm = ω0xm – максимальные значения отклонения маятника от положения равновесия и его скорости

с частотой w0 собственных колебаний системы, то амплитуда вынужденных колебаний

достигает максимального значения – наступает резонанс.
Резонансные кривые при различных уровнях затухания:
1 – колебательная система без трения; при резонансе амплитуда xm вынужденных колебаний неограниченно возрастает;
2, 3, 4 – реальные резонансные кривые для колебательных систем с различной добротностью: Q2 > Q3 > Q4.
На низких частотах (ω << ω0) xm ≈ ym.
На высоких частотах (ω >> ω0) xm → 0.
Автоколебания - процесс незатухающих колебаний в системах, в которых незатухающие колебания возникают не за счет периодического внешнего воздействия, а в результате имеющейся у таких систем способности самой регулировать поступление энергии от постоянного источника
Функциональная схема автоколебательной системы

называется механической волной.
Механические волны бывают
поперечными и
продольными:
колебания частиц поперечной

волны происходят перпендикулярно (поперек) направлению распространения волны
колебания частиц продольной волны – вдоль этого направления

среды. Поэтому такие волны могут существовать в любых телах –

твердых, жидких, газообразных.
Поперечные волны могут существовать лишь в твердых телах (для распространения такой волны необходимо "жесткое" расположение частиц среды, чтобы между ними могли возникать силы упругости).
Простейшая одномерная модель твердого тела

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/a57a06f5-66cb-4403-8416-ad9b2b2cbe80/view/ и вставьте его на этот слайд. При вставке установите

«при показе слайдов воспроизводить автоматически», на вкладке «Параметры» поставьте галочку в поле «Во весь экран»

колебаний ее частиц (T), называется скоростью волны
Расстояние между двумя ближайшими

частицами среды, находящимися в одинаковом состоянии, называется длиной волны.
Период колебаний частиц равен периоду колебаний возбудителя волны.
Скорость распространения волн в различных средах различна

λ

частоты колебаний и длины волны»
Скачайте фильм по адресу: http://school-collection.edu.ru/catalog/res/2af127cf-cdc5-4dd4-b048-ec3cfe4a9a19/view/ и

вставьте его на этот слайд. При вставке установите «при показе слайдов воспроизводить автоматически», на вкладке «Параметры» поставьте галочку в поле «Во весь экран»

способностью отражаться от границы раздела двух сред.
Преломление волн - при

распространении механических волн можно наблюдать и явление преломления.
Дифракция волн (лат. "дифрактус" – преломленный) - отклонение волн от прямолинейного распространения, то есть огибание ими препятствий.
Дифракция наиболее отчетливо проявляется, если длина набегающей волны больше размеров препятствия. Позади него волна распространяется так, как будто препятствия не было вовсе.
Интерференция волн - взаимовлияние двух волн (лат. "интер" – взаимно, "ферио" – ударяю).

волны, воспринимаемые человеческим ухом.
Волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком,

а с частотой более 20 кГц – ультразвуком.
Скорость звука в воздухе ≈ 330 м/с.
Скорость распространения звуковых волн в разных средах неодинакова. Медленнее всего звук распространяется в газах.
В жидкостях звук распространяется быстрее.
В твердых телах – еще быстрее.
В стальном рельсе, например, звук распространяется со скоростью » 5000 м/с.
При распространении звука в газе атомы и молекулы колеблются вдоль направления распространения волны.

воздухе»
Скачайте фильм по адресу: http://school-collection.edu.ru/catalog/res/57062f4d-4448-4b1f-a04a-8f5a8ae254d6/view/ и вставьте его на этот

слайд. При вставке установите «при показе слайдов воспроизводить автоматически», на вкладке «Параметры» поставьте галочку в поле «Во весь экран»

его на этот слайд. При вставке установите «при показе слайдов

воспроизводить автоматически», на вкладке «Параметры» поставьте галочку в поле «Во весь экран»

Здесь должен быть видеофрагмент
«Звук от струн гитары»

громкий звук
Более высокий голос

слухового аппарата человека»
Скачайте фильм по адресу: http://school-collection.edu.ru/catalog/res/c9eb315f-52c2-4485-9bf4-120d39c58af3/view/и вставьте его на

этот слайд. При вставке установите «при показе слайдов воспроизводить автоматически», на вкладке «Параметры» поставьте галочку в поле «Во весь экран»

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/a8006565-bc53-4be4-afb3-9702ca9dd58b/view/ и вставьте его на этот слайд. При вставке установите

«при показе слайдов воспроизводить автоматически», на вкладке «Параметры» поставьте галочку в поле «Во весь экран»

1 с?
1) 100 см
2) 55 см
3) 25 см
4) 15 см

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

воздуха от координаты в некоторый момент времени при распространении звуковой

волны. Длина звуковой волны равна

0,4 м
0,8
1,2
1,6 м

жидкостях
3) только в твердых телах
4) в газах, жидкостях и твердых

телах

увеличения массы груза маятника
2) уменьшения объема груза маятника
3) уменьшения длины

маятника
4) уменьшения амплитуды колебаний маятника

в некоторый момент времени. Расстояние между какими точками равно половине

длины волны?

OB
AB
OD
AD

какими точками на рисунке равно длине волны?
1 – 2
1 –

3
1 – 4
2 - 5

камертон и точности такой же, как и первый. Третий —

настроен на меньшую частоту. Какой из камертонов начнет звучать с большей амплитудой?

второй
третий
оба камертона будут звучать одинаково
ни один из них

Гц. Определите длину звуковой волны в воздухе, зная, что скорость

звуковой волны в воздухе 340 м/с.

0,5м
1м
2 м
57 800 м

частотой 440 Гц. Сколько длин волн уложится на расстоянии, которое

звук, изданный камертоном, пройдет за 2 с? Скорость звука в воздухе 340 м/с.

880
660
990
1320

звука
4) длины волны

волны увеличилась в 3 раза. Как при этом изменилась высота

звука?

1) увеличилась в 3 раза
2) уменьшилась в 3 раза
3) не изменилась
4) увеличилась в 9 раз

высота звука при неизменной частоте звуковых колебаний?
уменьшилась в 5 раз

увеличилась в 5 раз
не изменилась
уменьшилась в 25 раз

звука
4) длины звуковой волны

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.

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.

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 17 мм

услышит только ребенок
услышит только пожилой человек
услышит и ребенок, и пожилой человек
не услышит ни ребенок, ни пожилой человек

в жидкостях
только в твердых телах
в газах, жидкостях и твердых телах

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.

только I
только II
и I, и II
ни I, ни II

с. Для того, чтобы увеличить период колебаний до 3 с

надо

маятника  груза на нити. Согласно этому графику, длина маятника

приблизительно равна…

1 м.
0,5 м
4 м.
1,5 м

координаты тела от времени при гармонических колебаниях. Какой из графиков

на рис.Б выражает зависимость импульса колеблющегося тела от времени?

1
2
3
4

координата тела изменяется по закону

Чему равна частота колебаний ускорения?

ОХ координата тела изменяется по закону (м). Какова амплитуда колебаний?
5

м
4,5 м
0,9 м
0,18 м

частотой от 20 до 20 000 Гц. Какой диапазон длин

волн соответствует интервалу слышимости звуковых колебаний? Скорость звука в воздухе примите равной 340 м/с.

от 20 до 20 000 м
от 6800 до 6 800 000 м
от 0,06 до 58,8 м
от 17 до 0,017 м

центра шара, подвешенного на пружине, от времени. Период колебаний равен

2 с
4 с
6 с
10 с

одной из точек струны. Согласно графику, период этих колебаний равен
110– 3 с
210–

3 с
310– 3 с
410– 3 с

со временем кинетической энергии ребенка, качающегося на качелях. В момент,

соответствующий точке А на графике, его потенциальная энергия, отсчитанная от положения равновесия качелей, равна

40 Дж
80Дж
100 Дж
120 Дж

установившихся колебаний маятника от частоты вынуждающей силы (резонансная кривая). Отношение

амплитуды установившихся колебаний маятника на резонансной частоте к амплитуде колебаний на частоте 0,5 Гц равно

10
2
5
4

и массу его груза увеличить в 4 раза, то период

свободных гармонических колебаний маятника

увеличится в 2 раза
увеличится в 4 раза
уменьшится в 4 раза
уменьшится в 2 раза

сопрано занимает частотный интервал от ν1 = 250 Гц до

ν2 = 1000 Гц. Отношение граничных длин звуковых волн этого интервала равно

1
2
1/4
4

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.

2

1

3

Как изменится потенциальная энергия пружины, если ее удлинение станет вдвое

больше?

увеличится в 2 раза
увеличится в 4 раза
уменьшится в 2 раза
уменьшится в 4 раза

меняется с течением времени в соответствии с уравнением υ =

3⋅10–2 sin2πt, где все величины выражены в СИ. Какова амплитуда колебаний скорости?

3⋅10–2 м/с
6⋅10–2 м/с
2 м/с
2π м/с

//[Электронный ресурс]// http://school-collection.edu.ru/catalog/res/b7ad9b74-6ecd-42bb-98c8-00d96af3da5e/view/;
Видеоролик - анимация "Принцип действия слухового аппарата человека".

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов //[Электронный ресурс]// http://school-collection.edu.ru/catalog/res/c9eb315f-52c2-4485-9bf4-120d39c58af3/view/;
Видеоролик " Работа эхолокатора". Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов //[Электронный ресурс]// http://school-collection.edu.ru/catalog/res/a8006565-bc53-4be4-afb3-9702ca9dd58b/view/;
Видеоролик "Звук от струн гитары". Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов //[Электронный ресурс]// http://school-collection.edu.ru/catalog/res/0e6b2d85-9242-4166-8058-eb5a79278ea3/view/;
Видеоролик "Поперечные волны". Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов //[Электронный ресурс]// http://school-collection.edu.ru/catalog/res/f07f54e1-74d0-45e1-b929-266b8457f5fb/view/;
Видеоролик "Продольные волны". Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов //[Электронный ресурс]// http://school-collection.edu.ru/catalog/res/a57a06f5-66cb-4403-8416-ad9b2b2cbe80/view/;
Видеоролик "Распространение звука в воздухе". Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов //[Электронный ресурс]// http://school-collection.edu.ru/catalog/res/57062f4d-4448-4b1f-a04a-8f5a8ae254d6/view/;
Видеоролик "Связь частоты колебаний и длины волны". Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов //[Электронный ресурс]// http://school-collection.edu.ru/catalog/res/2af127cf-cdc5-4dd4-b048-ec3cfe4a9a19/view/;
Гутник, Е. М., Физика. 7 класс. Учебник для общеобразовательных школ / Е. М. Гутник, А. В. Перышкин. - М.: Дрофа, 2009. – 302 с.
Зорин, Н.И. ГИА 2010. Физика. Тренировочные задания: 9 класс / Н.И. Зорин. – М.: Эксмо, 2010. – 112 с. – (Государственная (итоговая) аттестация (в новой форме).
Кабардин, О.Ф. Физика. 9 кл.: сборник тестовых заданий для подготовки к итоговой аттестации за курс основной школы / О.Ф. Кабардин. – М.: Дрофа, 2008. – 219 с;
Колебания. Материал из Википедии — свободной энциклопедии / http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B1%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F
КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ. Класс!ная физика для любознательных //[Электронный ресурс]// http://class-fizika.narod.ru/9_21.htm;
Механические колебания и волны. Электронная версия по физике для студентов Инженерно - Технического Факультета / http://e-lib.qmii.uz/ebooks/048_fizika_sadullayev_ru/Mehan.htm
Механические Колебания и Волны. Эта удивительная физика. Sfiz.ru/ http://www.fizika.asvu.ru/page.php?id=77
Перышкин, А. В., Физика. 7 класс. Учебник для общеобразовательных школ / А. В. Перышкин. - М.: Дрофа, 2009. – 198 с.
Перышкин, А. В., Физика. 8 класс. Учебник для общеобразовательных школ / А. В. Перышкин. - М.: Дрофа, 2009. – 196 с.
Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика ГИА-9 2010 г. / /[Электронный ресурс]// http://fipi.ru/view/sections/214/docs/
Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика ЕГЭ 2001-2010//[Электронный ресурс]// http://fipi.ru/view/sections/92/docs/