Fale mechaniczne

Temat: Zjawisko ruchu falowego.

Cele ogólne: ( wymagania z podstawy programowej odnoszące się do efektów kształcenia oraz kryteriów weryfikacji )

• Znajomość i umiejętność wykorzystania pojęć i praw fizyki do wyjaśnienia mechanizmu powstawania fali mechanicznej
• Budowa prostych modeli fizycznych i matematycznych do opisu fali podłużnej i poprzecznej
• Planowanie i wykonywanie prostych doświadczeń, analiza ich wyników

 Cele szczegółowe:

• Analiza ruchu pod wpływem siły sprężystości
• Wyjaśniania mechanizmu powstawania fali mechanicznej
• Opisuje drgania wymuszone
• Stosuje zasadę zachowania energii w ruchu harmonicznym
• Odróżnia fale poprzeczną od podłużnej

  Metody pracy:

• Rozmowa kierowana
• Działania praktyczne ( proste doświadczenia )
• Obserwacja
• Dyskusja
• Burza mózgów

  Środki dydaktyczne:

• Cztery ciężarki, cztery jednakowe sprężyny, dwa statywy i kilka metrów sznurka oraz długi pręt
• Rzutnik pisma, naczynie ze szklanym dnem i woda
• Trzy jednakowe monety
• Aplety interaktywne i filmy edukacyjne.

   Przebieg lekcji:

1. Na początku nauczyciel prosi o podanie przykładów fal, a następnie zwraca uwagę, że niektóre z nich to fale EM, które mogą rozchodzić się w próżni. Natomiast lekcja będzie poświęcona falom mechanicznym, które potrzebują ośrodka żeby się mogły rozchodzić.
2. Nauczyciel przygotowuje wcześniej zestaw do demonstracji fali podłużnej gdzie cztery jednakowe wahadła matematyczne zawieszone na pręcie łączy sprężynami i prosi o przeprowadzenie doświadczenia grupę wybranych uczniów prosząc o zwrócenie uwagi na kierunek drgań zawieszonych mas w stosunku do kierunku rozchodzenia się fali.
3. Fale poprzeczną pokazujemy uczniom za pomocą sznura i też analizujemy ruch jego elementów w stosunku do kierunku rozchodzenia się fali.
4. Prosimy uczniów o ponowne przykłady fal z wyraźnym podziałem na fale podłużne, poprzeczne i takie które są ich złożeniem jak np. fale sejsmiczne.
5. Następnie przeprowadzamy doświadczenie z falami na wodzie za pomocą wanienki wypełnionej wodą i rzutnikiem pisma. Tu zwracamy uwagę na różny kształt fal w zależności od źródła fali takie jak płaskie i koliste oraz wspominamy o kulistych falach dźwiękowych.
6. Kolejne zagadnienie, które omawiamy to różne ośrodki, w których fale się rozchodzą. Przeprowadzamy eksperyment z trzema monetami gdzie jedna jest przytrzymywana palcem dotyka kolejną, a z przeciwnej stronie w tak ustawione monety na stole  uderzamy lekkim popchnięciem trzecią monetą co skutkuje wytworzeniem się fali podłużnej w monecie przytrzymywanej palcem  i odbiciem monety, która ją dotyka.
7. Następnie analizujemy czy każdy ośrodek przenosi falę mechaniczną, czy dotyczy to tylko ośrodków sprężystych.
8. Na zakończenie zajęć warto wykorzystać aplety pokazujące różne rodzaje fal ze stron https://www.vascak.cz/physicsanimations.php?l=pl, https://phet.colorado.edu/.

       Podsumowanie:

               Lekcja powinna się zakończyć wspólnym rozwiązywaniem prostych zagadnień dotyczących fal

               mechanicznych w postaci testów i zadań otwartych. 

             21.10.2021