Конспект урока 'Механические колебания'

Общеобразовательный лицей

Тюменского государственного нефтегазового университета

Слинкина Н.А.

Раздел: Механические колебания и волны.

Тема урока: Механические колебания.

Тип урока: изучение нового материала.

Цели урока.

• Образовательная: ввести понятия колебательного движения, колебательной системы, свободных и вынужденных колебаний, амплитуды колебаний, смещения, периода, частоты колебаний; выяснить условия существования колебаний, особенности свободных и вынужденных колебаний; вывести формулы периода и частоты колебаний (в общем виде), связи периода и частоты колебаний, зависимость амплитуды колебаний от угла отклонения; выявить качественную зависимость периода колебаний от амплитуды.

• Развивающая: развивать логическое мышление (сравнение, анализ, синтез, конкретизация, обобщение), умение делать выводы, умение формулировать цель, поддерживать познавательный интерес.

• Воспитательная: развитие коммуникативной компетентности.

1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ.

Приветствие обучающихся.

2. ЭТАП МОТИВАЦИИ.

СЛАЙД 1 (изображение тел, совершающих колебания).

Учитель. Скажите, человек любопытен? Наблюдателен? Любая вещь, окружающего нас мира, что-то значит для нас? Как, вы думаете, какое отношение к теме урока имеют данные снимки? О чем мы сегодня начнем говорить на уроке?

(Принимаются ответы обучающихся. На основе ответов формулируется тема урока: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.)

Учитель. Мы с вами изучаем темы в определенной последовательности. Электрический ток - Магнитное поле. Почему? (ответы обучающихся. Потому что, электрический ток порождает магнитное поле.)

Магнитное поле - Электромагнитная индукция. Почему? (ответы обучающихся. Потому что, переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле, которое порождает переменный электрический ток.)

Далее был урок, посвященный... (переменному электрическому току). А при чем же колебания? (ответы обучающихся. При вращении рамки в магнитном поле, появляется электрический ток, который меняет направление и изменяется по модулю. Возможно он подчиняется законам колебательных процессов).

3. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ УРОКА

Учитель. (Что нужно знать о колебаниях и что нужно уметь делать после изучения темы механические колебания?)

(ответы обучающихся. Определение колебаний, физические величины, характеризующие колебания, связь между величинами, уметь вычислять характеристики колебаний, уметь измерять физические величины, характеризующие колебания.)

СЛАЙД 2 (знать и уметь)

Учитель. Вы определили круг задач, которые нам необходимо решить. Начинаем нашу работу...

СЛАЙД 3 (определение колебаний и условия существования колебаний)

Учитель. Сформулируем определение механических колебаний.

(Принимаются ответы обучающихся. Явление при котором периодически изменяется положение тела в пространстве, тело проходит положение равновесия в прямом и обратном направлениях.)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Механические колебания - это движение, при котором тело периодически проходит положение равновесия в прямом и обратном направлениях.

Учитель. Задание 1. Выберите из определения основные признаки колебаний (без этих признаков определение становится некорректным).

Ответ. (опрос выборочный, или по желанию) Периодичность и сменяемость направления.

Учитель. Выясним условия возникновения и существования колебаний.

(Принимаются ответы обучающихся. Вывести из положения равновесия (толкнуть тело, сообщить энергию), наличие силы, направленной к положению равновесия, само положение равновесия, малое трение в системе).

Учитель. Задание 2. Определение видов энергии, сообщаемых колеблющемуся телу.

(опрос по желанию или выборочно, 3 человека)

Ответ. Потенциальная энергия, кинетическая энергия, потенциальная энергия)

Демонстрация - сообщение телу энергии (потенциальной и кинетической).

1. Груз на нити отводим в сторону - сообщаем потенциальную энергию.

2. Груз на нити толкаем - сообщаем кинетическую энергию.

3. Пружину с грузом растягиваем или сжимаем - сообщаем потенциальную энергию.

Слайд 4 (наличие возвращающей силы)

Математический маятник - сила тяжести.

Пружинный маятник - сила упругости.

Учитель. При изучении колебаний используют понятие колебательная система. Почему система?

Ответы обучающихся. В колебаниях участвует не одно тело , а несколько, например опора, груз, нить, Земля. Груз, пружина, опора, Земля.

Силы, действующие внутри системы, называются внутренними силами.

Силы, действующие со стороны тел не входящих в систему, называются внешними силами.

Виды колебаний:

1. Свободные колебания (собственные) - колебания, совершаемые в системе под действием внутренних сил.

Система предоставлена самой себе и совершает колебания за счет один раз сообщенной энергии.

Особенности:

- затухающие; параметры колебаний зависят от характеристик системы.

(на что затрачивается энергия, сообщенная системе? (на преодоление сил трения))

2. Вынужденные колебания - колебания, происходящие в системе под действием внешней периодической силы.

Особенности:

- незатухающие (пока действует внешняя сила); параметры колебаний зависят от внешней силы.

Слайд 5 (Определение колебательной системы и видов колебательных систем)

Колебательная система - система тел, совершающих колебания.

Простейшие виды колебательных систем - пружинный маятник (груз на пружине), математический маятник (модель реального тела, совершающего колебания на нити, размерами которого можно пренебречь).

Слайд 6 Характеристики колебаний (смещение, амплитуда)

Смещение - физическая величина, показывающая отклонение системы от положения равновесия.

Х

Амплитуда - наибольшее отклонение от положения равновесия.

А

Вопрос. Как определить амплитуду? ( линейка, транспортир)

Если известен угол отклонения, то А= L sin

Задание 3 и 4 (группа выполняет задание 3 и 4)

Вопрос. Маятник отклонили на некоторый угол. Как изменится амплитуда колебаний, если, не изменяя длины нити угол отклонения увеличат в 2 раза? (увеличится в 2 раза, уменьшится в 2 раза, увеличится примерно в 2 раза, не изменится)

Слайд 6 (таблицы с ответами)

Длина нити 1 м

Угол 30⁰

Угол 60⁰

Амплитуда

Вывод: амплитуда увеличилась почти в 2 раза.

Вопрос. Маятник длиной L отклонили на угол . Затем на тот же угол отклонили маятник длиной 2L. При этом амплитуда колебаний второго маятника больше в 2 раза, меньше в 2 раза, больше почти в 2 раза, одинаковая.

Угол 60⁰

Длина нити 1 м

Длина нити 2 м

Амплитуда

Вывод: амплитуда увеличится в 2 раза.

Слайд 7 характеристики колебаний (период и частота)

Период - время одного полного колебания.

T

Вопрос. Как определить период колебаний?

- с помощью секундомера;

- по формуле Т= N - число колебаний, t - время всех колебаний.

Частота - физическая величина, показывающая, сколько колебаний совершает система за единицу времени.

= 1 с^-1= 1 Гц (герц)

Связь периода колебаний с частотой: Т= =

Задание 5 (пройденный путь и период)

Задание 6 (устно)

Итоги урока: Блиц-турнир (несколько вопросов)

Домашнее задание.....

Задания 1 ряд

1. Выберите из определения механических колебаний существенные признаки.

2. Какой вид энергии сообщается телам:

а) груз на нити отклоняют от положения равновесия - ….

б) груз на нити толкают из положения равновесия - …

в) пружину с грузом сжимают - …

3. Вычислите амплитуду колебаний груза на нити, если его отклонили на угол 30⁰. Длина нити 1 м.

4. Вычислите амплитуду колебаний груза на нити длиной 2 м. Маятник отклонили на угол 30⁰.

5. Груз на нити совершает свободные колебания. Какой путь пройдет шарик за ¼ периода.

6.

1. Маятник совершил 100 колебаний за 20 с. Частота….

2. Период колебаний 2 с. Частота колебаний….

3. За период колебаний маятник прошел путь 20 см. Амплитуда равна…

4. Пружину укоротили. Период колебаний маятника ….

5. Нить маятника стала больше. Частота колебаний….

Задания 2 ряд

1. Выберите из определения механических колебаний существенные признаки.

2. Какой вид энергии сообщается телам:

а) груз на нити отклоняют от положения равновесия - ….

б) груз на нити толкают из положения равновесия - …

в) пружину с грузом сжимают - …

3. Вычислите амплитуду колебаний груза на нити, если его отклонили на угол 45⁰. Длина нити 1 м.

4. Вычислите амплитуду колебаний груза на нити длиной 2 м. Маятник отклонили на угол 60⁰.

5. Груз на нити совершает свободные колебания. Какой путь пройдет шарик 1/2 периода.

6.

1. Маятник совершил 100 колебаний за 20 с. Частота….

2. Период колебаний 2 с. Частота колебаний….

3. За период колебаний маятник прошел путь 20 см. Амплитуда равна…

4. Пружину укоротили. Период колебаний маятника ….

5. Нить маятника стала больше. Частота колебаний….

Задания 3 ряд

1. Выберите из определения механических колебаний существенные признаки.

2. Какой вид энергии сообщается телам:

а) груз на нити отклоняют от положения равновесия - ….

б) груз на нити толкают из положения равновесия - …

в) пружину с грузом сжимают - …

3. Вычислите амплитуду колебаний груза на нити, если его отклонили на угол 60⁰. Длина нити 1 м.

4. Вычислите амплитуду колебаний груза на нити длиной 2 м. Маятник отклонили на угол 45⁰.

5. Груз на нити совершает свободные колебания. Какой путь пройдет шарик ¾ периода)?

6.

1. Маятник совершил 100 колебаний за 20 с. Частота….

2. Период колебаний 2 с. Частота колебаний….

3. За период колебаний маятник прошел путь 20 см. Амплитуда равна…

4. Пружину укоротили. Период колебаний маятника ….

5. Нить маятника стала больше. Частота колебаний….