برنامه درس: امواج و نوسانات

به عنوان یک معلم فیزیک دبیرستان یا کارشناسی ارشد یا علوم زمین ، می توانید از این مجموعه از ابزارهای مبتنی بر رایانه برای آموزش در مورد خصوصیات ، خواص و انواع امواج و نوسانات استفاده کنید ، و اینکه چگونه پویایی موج جوی احتمالاً بر وقایع شدید آب و هوا تأثیر می گذارد.

یک موج نوسان مداوم از یک زمینه در مورد مقدار تعادل آن است. موج از طریق محیط عبور می کند اما وقتی برخی از قسمت های محیط ثابت می شوند ، امواج در این نقطه ثابت منعکس می شوند ، ثابت می شوند و امواج ایستاده می نامند. امواج ایستاده در جو اغلب به دلیل گرمایش در مناطق گرمسیری ، ویژگی های سطح زمین مانند کوه ها و شیب دمای آب در آب رخ می دهد. تحقیقات اخیر حاکی از آن است که تعامل امواج روسبی در حالت ایستاده و مسافرتی می تواند منجر به وقایع شدید آب و هوایی مانند امواج گرما و سیل شود.

بنابراین ، استفاده از این برنامه درسی به شما امکان می دهد تا آموزش یک موضوع علوم آب و هوا را با یک موضوع اصلی در فیزیک یا علوم زمین ادغام کنید.

برنامه درسی با معلمان توسط جوی مروین مونتیرو ، هند.

آیا می خواهید در مورد چگونگی مشارکت بیشتر بدانید؟با ما تماس بگیرید.

حرکت هارمونیک ساده

امواج راسبی

پرسش

از این برنامه درس برای کمک به دانش آموزان خود برای یافتن پاسخ به:

1. بین حرکت هارمونیک ساده و امواج تمایز قائل شوید.

1. امواج ایستاده چیست؟خصوصیات آنها را شرح دهید.

1. امواج راسبی چیست و چگونه آنها بر الگوهای آب و هوایی زمین تأثیر می گذارند؟

1. چگونه می توان تداخل امواج روسبی جوی باعث وقوع حوادث شدید آب و هوایی شد؟

درباره برنامه درس

امواج ثابت ، امواج ایستاده ، امواج راسبی

تداخل موج ، اجبار موج ، ارتباطات از راه دور

فهرست

خواندن که موضوع امواج و نوسانات را با جزئیات معرفی می کند و خصوصیات آنها را با استفاده از بازنمایی های گرافیکی و عبارات ریاضی توصیف می کند.

در اینجا یک راهنمای گام به گام برای استفاده از این برنامه درس در کلاس/آزمایشگاه آورده شده است. ما این مراحل را به عنوان یک برنامه عملی ممکن پیشنهاد کرده ایم. شما می توانید برنامه درسی را با توجه به ترجیحات و الزامات خود سفارشی کنید.

مرحله 1: مقدمه و بحث موضوع

حرکت هارمونیک ساده (SHM) نوسان یک ذره واحد در حدود یک نقطه تعادل است. معمولاً ذرات به خودی خود وجود ندارند و بخشی از رسانه ای مانند گاز ، مایع یا جامد هستند. اگر برخی از ذرات انرژی لازم برای انجام SHM را فراهم کنند ، این انرژی را به ذرات همسایه خود منتقل می کنند ، که در این صورت خود SHM حرکت هارمونیک ساده را انجام می دهند. این انتقال انرژی تا زمانی که بیشتر ذرات موجود در محیط در SHM قرار بگیرند ، ادامه می یابد. اگر منبع انرژی مداوم وجود نداشته باشد ، ذرات در ابتدا SHM را انجام می دهند تا استراحت کنند ، اما انرژی منتقل می شود. این پدیده انتقال انرژی از یک ذره به همسایه خود موجی است. خود ذرات خیلی دور حرکت نمی کنند ، اما انرژی موجود در آنها مسافت بسیار طولانی را طی می کند.

بنابراین ، یک موج یک نوسان مداوم از یک زمینه در مورد مقدار تعادل آن است. این میدان می تواند یک محیط فیزیکی مانند آب ، زمین ، هوا باشد یا می تواند میدان های الکتریکی و مغناطیسی باشد. در مورد قبلی ، موج موج مکانیکی نامیده می شود و در حالت دوم ، موج موج الکترومغناطیسی نامیده می شود.

از فصل کتاب درسی ، 8. 1 ‘: مقدمه ای برای امواج" توسط دینا ژابینسکایا و همکاران ، LibreTexts TM استفاده کنید تا به طور مفصل به دانشجویان خود آموزش دهید.

1. برای آموزش به دانش آموزان خود به جنبه های مختلف امواج- خصوصیات و ویژگی های آنها ، از طریق بخش های مختلف این فصل حرکت کنید.
2. برای توضیح بهتر مفاهیم مختلف از نمونه ها و تمرینات موجود در متن استفاده کنید.

مرحله 2: درک ویژگی های امواج را گسترش دهید

سرعتی که یک موج از یک رسانه عبور می کند توسط خواص محیط تعیین می شود. اگر موج از دو رسانه مختلف عبور کند ، جهت انتشار با عبور از یک رسانه به محیط دیگر تغییر می کند. این تغییر در جهت متناسب با زاویه ای است که در آن موج در رابط بین دو رسانه اتفاق می افتد. این چرخش امواج را انکسار می نامند.

همچنین ممکن است که موج نتواند از رابط بین رسانه عبور کند و در عوض "به عقب برگردد" به واسطه ای که از آن آمده است. این "بازگشت به عقب" امواج بازتاب نامیده می شود. اگر واسطه ای که از طریق آن یک موج مکانیکی در حال عبور است کاملاً الاستیک باشد ، خود محیط هیچ یک از انرژی منتقل شده توسط موج را جذب نمی کند. بیشتر رسانه های واقعی کاملاً الاستیک نیستند و از این رو انرژی منتقل شده توسط موج با عبور موج از محیط کاهش می یابد. این پدیده جذب موج توسط محیط نامیده می شود.

به عنوان مثال ، هنگامی که برخی از قسمت های محیط ثابت هستند ، اگر انتهای طناب را با استفاده از ناخن ها گره بزنید- آنگاه امواج در این نقطه ثابت منعکس می شوند و ثابت می شوند. به این موج ایستاده گفته می شود.

از این ویدئو ، "امواج ایستاده روی رشته ها" توسط آکادمی خان استفاده کنید تا توضیح دهید که امواج ایستاده چیست ، چگونه آنها شکل می گیرند و ویژگی های آنها چیست.

1. توضیح دهید که چگونه این امواج ایستاده در امواج مسافرتی تداخل دارند و طول موج ها و دامنه های خالص تغییر یافته را نشان می دهند.
2. از این فیلم برای تأکید بر جنبه های مختلف فوق العاده این امواج به دلیل تداخل مانند تداخل مخرب و سازنده استفاده کنید.

مرحله 3: در مورد نمونه ای از تداخل موج و پیامدهای آن در جو زمین بحث کنید

1. با استفاده از Micro Evide ، "امواج راسبی و هوای شدید" توسط Kai Kohuber ، انستیتوی پوتسدام برای تحقیقات در مورد آب و هوا ، برای معرفی دانش آموزان خود با امواج روسبی جوی استفاده کنید.
2. با استفاده از این ویدئو ، چگونگی تأثیر امواج راسبی را بر آب و هوا بین مناطق قطب شمال و میانه عرض جغرافیایی توصیف کنید.
3. در مورد تداخل امواج روسبی با جریان آزاد با امواج ایستاده طبیعی که به دلیل محدوده کوهستان و شیب دمای آب زمین تشکیل شده اند ، بحث کنید.
4. سرانجام ، توضیح دهید که چگونه این تعامل امواج ایستاده و مسافرتی نیز می تواند منجر به وقایع شدید آب و هوایی مانند امواج گرما و سیل شود.
5. بر افزایش فراوانی چنین رویدادهایی تأکید کنید و در مورد چگونگی تداخل امواج راسبی می تواند مسئول این جنبه از تغییرات آب و هوا باشد.

سوالات/تکالیف پیشنهادی برای ارزیابی یادگیری:

1. بین حرکت هارمونیک ساده و امواج تمایز قائل شوید.
2. امواج ایستاده چیست؟خصوصیات آنها را شرح دهید.
3. امواج راسبی چیست و چگونه آنها بر الگوهای آب و هوایی زمین تأثیر می گذارند؟
4. چگونه می توان تداخل امواج روسبی جوی باعث وقوع حوادث شدید آب و هوایی شد؟

ابزارهای موجود در این برنامه درس دانش آموزان را قادر می سازد:

1. در مورد امواج ، نوسانات و خصوصیات آنها بیاموزید
2. درک کنید که چگونه امواج ایستاده شکل می گیرند و چگونه در امواج مسافرتی دخالت می کنند
3. در مورد تأثیر امواج راسبی در الگوهای آب و هوایی زمین بحث کنید
4. توضیح دهید که چگونه تداخل امواج روسبی جوی می تواند باعث بروز حوادث آب و هوایی شدید شود

اگر شما یا دانش آموزان خود دوست دارید موضوع را بیشتر بررسی کنید ، این منابع اضافی مفید خواهد بود.

خدمات ملی اقیانوس ، اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) < Pan> در مورد امواج ، نوسانات و خواص آنها بیاموزید