Изучение физики в школе. Обучающие программы.

Выберите, пожалуйста,
интересующую Вас тему:

Введение

Атомная физика

Электромагнетизм

Механика

Теплота и молекулярная физика

Волны

Оптика

Теория относительности

Колебания

Астрономия

>> Волны

Описание программы volna-ob

Скачать эту программу 41 Kb

                        Программа volna_ob.

   Предлагаемая программа,  обеспечивая те же демонстрации, что и
школьный прибор "Волновая машина", имеет ряд преимуществ:
   1.Простота обращения ;
   2.Возможность количественного  задания  параметров волны и га-
рантия их четкого выдерживания;
   3.Наличие поясняющих текстов, сопровождающих ряд демонстрации,
что позволяет учащемуся самостоятельно изучать материал;
   4.Цветные метки  облегчают  усвоения  понятий длины волны,  ее
амплитуды, (фазовой)скорости,  периода волны, а также того факта,
что колеблющиеся  в волне частицы не перемещаются вдоль луча вол-
ны;
   5.Поэтапно прослеживается  процесс   в о з н и к н о в е н и я
волн в упругих средах и условия их существования.
   6.Нагляднее показываются продольные волны.

   Методика работы такова.После запуска программы на дисплее  по-
является предложение  выбрать  вид  волн, которые предстоит  изу-
чать:для рассмотрения  поперечных  волн  следует  нажать  клавишу
"1",продольных - клавишу "2".Если выбран первый вариант, то прог-
рамма спросит,  надо ли показывать процесс возникновения волны (в
этом случае компьютер предлагается нажать клавишу "3"), или поль-
зователь будет вводить параметры уже сформированной бегущей волны
(применяем клавишу "4").
   Демонстрация возникновения поперечной волны происходит сначала
по шагам и сопровождается подробными объяснениями и  инструкциями
о том, как работать с программой. Затем можно наблюдать непрерыв-
но бегущую волну.  При желании дать пояснения, учитель останавли-
вает  картинку  и вновь запускает движение пробелом.  Если нажать
клавиши "с",то одна из частиц выделяется красным цветом. Это поз-
воляет наглядно показать,  что частицы волны не движутся поступа-
тельно, а лишь колеблются около своих положений равновесия. Крас-
ные метки помогут дать понятие длины волны (если введено рекомен-
дованное значение длины волны, равное 8 условным единицам), расс-
мотреть  запаздывание колебаний по фазе у точек,  более удаленных
от источника волн.
   Нажав клавишу v,  мы можем выделить точку волны, которая имеет
некоторую определенную фазу.Проследив за перемещением  выделенной
фазы, вводим понятие скорости волны (фазовой).
   Для вывода формулы, связывающей период и длину волны с ее ско-
ростью,  надо нажать "v" при демонстрации поперечной волны, кото-
рая распространяется с небольшой скоростью.  Затем учитель  оста-
навливает  картину  движения волны,  нажав пробел,  в тот момент,
когда отмеченная красным захватом точка волны окажется в  верхнем
положении и окрасится в фиолетовый цвет.  Напомнив учащимся,  что
скорость равномерного движения рассчитывается по формуле:

                                  s
                           v = -------,
                                  t

педагог предлагает проследить,  на какое расстояние  s  сместится
волна (ее фаза, отмеченная фиолетовым цветом) за время t = T, где
Т - период волны,  равный времени одного полного колебания  любой
ее точки.  Для этого половине учащихся(например,  тем,  кто сидит
слева ) дается задание:  после возобновления движения волны прос-
ледить за колебанием отмеченной захватом точки,  и как только она
завершит одно полное колебание, дать сигнал к остановке картинки.
Другая половина учащихся (соседи,  сидящие справа) должны, наблю-
дая за перемещением фиолетовой метки, фиксируют, на какое рассто-
яние s переместилась волна за это время,  и по окончании экспери-
мента сообщают классу,  что это расстояние равно длине  волны .
Так образом приходим к известной формуле:

                             длина волны       
                        v = -------------- = -----
                             период волны      T

   Для изменения параметров волны (ее длины, скорости, амплитуды)
следует нажать  клавишу  "s"  и  потом вводить новые данные.Заме-
тим, что если задать v=0, то будет демонстрироваться стоячая вол-
на.В этом случае следует обратить внимание учеников на особеннос-
ти стоячей волны:
   1.Существование "узлов",  в  которых колебания отсутствуют,  и
"пучностей", в которых колебания происходят с удвоенной  амплиту-
дой.
   2.Распределение узлов и пучностей в пространстве остается  не-
изменным, причем  расстояние  между  двумя ближайшими узлами (или
пучностями) равно половине бегущей волны.
   3.Амплитуды колебаний  точек в стоячей волне различны;они мак-
симальны в пучностях и равны нулю в узлах.
   4.Фазы колебаний всех точек, расположенных между соседними уз-
лами, одинаковы, а при переходе через узел меняются на противопо-
ложную.
   5.Стоячая волна не переносит  энергию.  В те моменты  времени,
когда точки узлов,  имея наибольшие скорости,  проходят положение
равновесия, в них сосредоточена максимальная  кинетическая  энер-
гия. Через четверть периода, когда эти точки достигнут максималь-
ного отклонения от положения равновесия, их скорость, а, следова-
тельно,  и  кинетическая  энергия  обратятся в нуль.Зато окажутся
сильно деформированными участки, расположенные вблизи узлов, поэ-
тому здесь окажется локализирована потенциальная энергия (учителю
следует остановить пробелом картинку в этот момент, чтобы учащие-
ся могли  убедиться  в  сильном  растяжении в узлах колеблющегося
шнура,  изображенного на экране).Таким образом энергия "перекачи-
вается" из пучностей (кинетическая энергия) к соседним узлам (по-
тенциальная энергия) и обратно, не перемещаясь поступательно.
   При желании  рассмотреть особенности продольных волн,  следует
вернуться в первоначальное меню клавишей "r",  а затем, как реко-
мендует экран, нажать клавишу "2".Изучение продольных волн анало-
гично рассмотренному изучению поперечных.
   Для выхода из программы пользоваться клавишей "Esc".