Презентация по физике на тему Механические колебания и волны.Звук (9 класс)


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Механические колебания и волны. Звук. для изучения темы в курсе 9 класса Учитель физики БОУ «Тарская гимназия №1 им. А. М. Луппова» Гайсина И. В. Механические колебания и волны 1. Колебания, виды колебаний2. Свободные колебания3. Математический маятник4. Пружинный маятник5. Основные характеристики колебаний6. Гармонические колебанияа) понятиеб) уравнение и графикив) превращение энергии7. Вынужденные колебания8. Резонанс9. Волны, поперечные и продольные волны 10. Звуковые волны * * Звуковые волныЗвук, ультразвук, инфразвукИсточники звукаВысота звука1) Чистый тон2) Основная частота3) Обертоны4) Тембр звукаГромкость звукаЕдиница громкости звука, уровень громкостиАкустический резонанс Решение задач * Механические колебания – это движения или процессы, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени. Колебания механических величин (смещения, скорости, ускорения, энергии и т. п.)Виды колебаний:Свободные колебания - колебания, происходящие после выведения системы из положения равновесия.Вынужденные колебания - колебания, совершаемые телом под действием внешней периодически изменяющейся силы.Колебательные системы - системы тел, способные совершать свободные колебания. Механические колебания Свободные Колебания, возникающие при однократном воздействии внешней силы (первоначальном сообщении энергии) и при отсутствии внешних воздействий на колебательную систему. Условия возникновения свободных колебаний1. Колебательная система должна иметь положение устойчивого равновесия.2. При выведении системы из положения равновесия должна возникать равнодействующая сила, возвращающая систему в исходное положение.3. Инертность системы.4. Силы трения (сопротивления) очень малы. * Математический маятник  это материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Реальный маятник можно считать математическим, если длина нити  много больше размеров подвешенного на ней тела, масса нити ничтожна мала по сравнению с массой тела, а деформации нити настолько малы, что ими вообще можно пренебречь.Колебательную систему в данном случае образуют нить, присоединенное к ней тело и Земля, без которой эта система не могла бы служить маятником.Причинами свободных колебаний математического маятника являются: 1.  Действие на маятник силы натяжения и силы тяжести, препятствующей его смещению из положения равновесия и заставляющей его снова опускаться. 2. Инертность маятника, благодаря которой он, сохраняя свою скорость, не останавливается в положении равновесия, а проходит через него дальше..Период свободных колебаний математического маятника не зависит от его массы, а определяется лишь длиной нити и ускорением свободного падения в том месте, где находится маятник. Период свободных колебаний математического маятника * Пружинный маятник Материальная точка, закрепленная на абсолютно упругой пружине. Циклическая частота и период колебаний равны: * * * Гармонические колебания – это колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем по закону синуса или косинуса. х = хmcosωt =ωt – фаза колебаний (аргумент синуса или косинуса). хm - амплитуда колебаний – наибольшее по модулю отклонение тела от положения равновесия.Точка поворота – точка, в которой скорость колеблющегося тела равна нулю. Гармонические колебания Превращение энергии график зависимости потенциальной и кинетической энергии пружинного маятника от координаты х. качественные графики зависимостей кинетической и потенциальной энергии от времени. * ВынужденныеКолебания, возникающие под действием внешних, периодически изменяющихся сил (при периодическом поступлении энергии извне к колебательной системе). Частота вынужденных колебаний равна частоте изменения внешней силы.Если F(t) изменяется по закону синуса или косинуса, то вынужденные колебания будут гармоническими. * Резонанс – это явление, при котором резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний (происходит наиболее полная передача энергии от одной колебательной системы к другой). Чем меньше трение, тем больше возрастает амплитуда резонансных колебаний.Резонанс наблюдается, когда частота собственных колебаний совпадает с вынужденной частотой  = o. * РЕЗОНАНС – резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при совпадении собственной частоты колебательной системы с частотой вынуждающей силы (с частотой внешнего воздействия). * волны Распространение колебаний от точки к точке (от частицы к частице) в пространстве с течением времени. * Основные характеристики волн Волны Волны – возмущения, распространяющиеся в пространстве, удаляясь от места их возникновения (возмущения – изменения некоторых физических величин, характеризующих состояние среды, таких как сила упругости в пружине, ускорение и скорость движения колеблющихся витков, их смещение от положения равновесия).Упругие волны – механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде. Длина волны (λ) - расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в одинаковых фазах. * Скорость распространения волн = λ/Т Поперечные -это волны, в которых частицы среды колеблются перпендикулярно направлению волны.Деформация сдвига в твердых телах, на поверхности жидкости.. Продольные – это волны, в которых частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны.Деформация сжатия в газах, жидкостях, твердых телах. Причины возникновения механических волн 1.Упругая среда (частицы среды взаимодействуют за счет сил упругости)2.Инертность частиц Волны и энергия1.Вместе с колебаниями волной переносится энергия колебаний, хотя сами носители этой энергии, колеблющиеся частицы, с волной не переносятся.2.Волна является переносчиком энергии. * Звук – продольная механическая волна определенной частоты.Звуковые волны с частотами от 16 до 20000 Гц воздействуют на органы слуха человека, вызывают слуховые ощущения и называются слышимыми звуками. Звуковые волны с частотами менее 16 Гц называются инфразвуками, а с частотами более 20000 Гц – ультразвуками.Высота тона зависит от частоты: чем больше частота, тем выше тон.Громкость звука зависит от интенсивности звука, т.е. определяется амплитудой колебаний в звуковой волне. Наибольшей чувствительностью органы слуха обладают к звукам с частотами от 700 до 6000 Гц. * Звуковые колебания Источником звука, всегда бывают колеблющиеся тела: струна, камертон, столб воздуха в духовых инструментах, голосовые связки человека и т.п. Звуковые колебания - механические колебания частотой от 16Гц до 20000Гц.Ультразвуковые колебания - колебания частотой более 20000Гц.Инфразвук - колебания частотой менее 16Гц. * Источники звука * Звуковые явления Проводником звука может быть любая упругая среда.Звук распространяется в любой упругой среде, но не распространяется в вакууме.Скорость звука в воздухе при 00С и нормальном атмосферном давлении равна 332 м/с, при 200С - 343 м/с.Скорость звука при 200С в воде 1483м/с, в стали - 5000 - 6100м/с. * Высота звука Высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый звук.Чистый тон – звук источника, совершающего гармонические колебания одной частоты.Основная частота – самая низкая частота сложного звука ( соответствующий ей звук определенной высоты – основной тон).Обертоны – все остальные тоны сложного звука (частота всех обертонов данного звука в целое число раз больше частоты основного тона).Тембр звука определяется совокупностью его обертонов. * Громкость звука Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.Громкость звука зависит также от его длительности и от индивидуальных особенностей слушателя.Сон – единица громкости звука.В фонах измеряется уровень громкости (уровень звукового давления измеряется в белах(Б) или децибелах(дБ)).Уровень шума 20 – 30 дБ - безвредно для здоровья, 80 дБ - допустимая граница, 130 дБ - вызывает у человека болевые ощущения в ухе и даже чувствует кожей, 150 дБ - непереносимость (в Средние века «казнь под колоколом»). * Характеристики звука Объективные физические характеристики звука: амплитуда, период, частота.Субъективные физические характеристики звука: высота (определяется высотой основного тона), громкость (характеризует уровень слухового ощущения), тембр звука (определяется спектральным составом).Восприятие звука органами слуха зависит от того, какие частоты входят в состав звуковой волны. Задание: По приведенным графикам определите объективные характеристики звука: амплитуду, период, частоту. Какой звук выше, и какой громче? От чего это зависит?  * Графики * Графики * Акустический резонанс Знаменитый певец Шаляпин мог запеть так, что лопались плафоны в люстрах.Резонанс вызван совпадением частоты собственных колебаний стеклянного сосуда с частотой звука, но петь при этом необходимо так же громко, как Шаляпин. * Акустический резонанс широко применяется в музыкальных инструментах : пустые полости в них имеют такой объем и форму, что усиливают извлекаемый звук, издаваемый струнами. * Акустический резонанс Аналогично, для усиления звука проектируются объем и форма внутренних помещений, в которых планируется петь или играть музыку. * Ящик камертона, корпус музыкальных инструментов, трубы духовых инструментов – резонаторы, усиливающие их звучание. Человек имеет собственный резонатор – полость рта. * Задача №1: Камертон один раз зажат в тисках, а другой раз стоит на резонаторном ящике. В обоих случаях камертон возбуждается одинаковыми по силе ударами. В каком случае камертон будет звучать дольше?Ответ: Камертон без резонаторного ящика звучит гораздо слабее, чем с ящиком, и, следовательно, теряет меньше энергии в единицу времени на излучение звуковых волн. Поэтому камертон, зажатый в тисках, будет звучать дольше. * Задача №2: Пружины жесткости k1 и k2 соединены так, как показано на рисунке. К ним прикреплено тело массой m, которое может скользить по горизонтальной поверхности без трения. Чему равен период колебаний тела? Решение: При смещении тела на величину x от положения равновесия силы, действующие на него со стороны пружин, равны F1=k1x, F2=k2x. При этом восстанавливающая сила F=F1+F2, тогда kx=k1x+k2x ; k=k1+k2, T=2π * Задача №3: Найти жёсткость пружины, если скреплённое с ней тело массой 30 г совершает за 1 минуту 300 колебаний. * Задача №4: Точка совершает гармонические колебания с периодом T. Определите время t, через которое точка сместится из положения равновесия на половину амплитуды. Решение: Уравнение колебаний точки * В момент времени t координата точки поэтому Решение задач Задача №5: Определите длину волны сигналов, испускаемых летучими мышами (1= 100кГц) и дельфинами (2= 1МГц).Ответ: 1,5мм; 3,43мм. * Спасибо за внимание! *

Приложенные файлы


Добавить комментарий