Конспект урока по теме 'Пружинный и математический маятники' (11 класс)

Цупа Ирина Дмитриевна

учитель физики

ГУО «Средняя школа №1 г. Пинска»

первая квалификационная категория

педагогический стаж - 15 лет.

Урок проводиться с целью объяснения нового материала по теме маятники, закрепления знаний по теме «Колебательное движение», формирование умений применять знания, полученные при изучении этих тем, на практике.

Урок физики в 11 классе

Пружинный и математический маятники.

Цель урока: уметь решать задачи по теме «Колебательное движение», знать суть понятий пружинный и математический маятник.

Задачи:

Применять знания по теме «Колебательное движение» в измененной ситуации;

Способствовать формированию навыков коллективной работы в сочетании с самостоятельной деятельностью;

Развивать умения учащихся применять знания на практике при решении задач.

Оборудование: Математический и пружинный маятники, пружины различной толщины, нитки, грузики, компьютер, экран, мультимедийный проектор, презентация Power Point

Надпись на доске: «Лучше всего продвигается естественное исследование, когда физическое завершается в математическом»

Ф. Бэкон.

Структура урока

1. Организационный момент

2. Актуализация ранее изученного материала

3. Целеполагание

4. Восприятие изучаемого материала

5. Физкультминутка

6. Первичное осмысление нового материала

7. Подведение итогов

8. Рефлексия

9. Домашнее задание §2Упр.26 (3)

Ход урока

1. Организационный момент

- проверка отсутствующих

- настроение класса.

2. Актуализация ранее изученного материала

1. Какое движение называется колебательным?

2. Какие колебания называются свободными?

3. Что такое линейная частота?

4. Что такое циклическая частота?

5. Что называется фазой гармонических колебаний?

6. Что называют периодом?

7. Что называют амплитудой?

8. Что называют частотой?

Дано

СИ

Формулы

Расчеты

t = 60 c

n = 120

A = 10cм

t₁₁ = 0

x₁₁ =5 cм

0,1 м

0,05 м

х = A sin (ω t + φ₀)

ω =

T =

X_{11 =} A sin (4π t + φ₀ )= A sin φ₀

T = = 0,5 c

0,05 = 0,1 sin φ₀

sin φ_{0 = =}

φ₀ =

x = 0,1 sin (4 πt +)

x(t) -?

Ответ: x = 0,1 sin (4 πt +)

3. Целеполагание

Учитель вместе с учащимися формулирует цель урока и задачи.

4. Восприятие изучаемого материала

Пружинным маятником называется груз, прикрепленный к одному концу пружины.

Демонстрация (приборы и видеофрагмент)

Примеры пружинного маятника

Второй закон Ньютона

ma = F_уп + mq + N

F_уп = k x

0X: ma =- k x

ma + k x = 0

Гармонический осциллятор

a + =0

T=2π

4. Физкультминутка

Капля первая упала - кап! (поднимают руки вверх)

И вторая пробежала - кап! (руки в стороны)

Мы на небо посмотрели, (голову поднять вверх)

Капельки кап-кап запели, (наклоны головы вправо-влево)

Намочились лица, (наклоны головы вперёд-назад)

Мы их вытирали. (поднять руки вверх и встряхнуть кистями рук)

Туфли - посмотрите -

Мокрыми стали. (наклоны вперёд)

Плечами дружно поведем (плечи вверх-вниз)

И все капельки стряхнем. (кисти рук встряхнули)

От дождя убежим, (бег на месте)

Под кусточком посидим. (сесть за парту)

Всюду в нашей жизни мы встречаемся с колебательными движениями: периодически движутся участки сердца и легких, колеблются ветви деревьев при порыве ветра, ноги и руки при ходьбе, колеблются струны гитар, колеблется спортсмен на батуте и школьник, пытающийся подтянуться на перекладине, пульсируют звезды (будто дышат), а возможно и вся Вселенная, колеблются атомы в узлах кристаллической решетки: Остановимся! На прошлых уроках мы уже познакомились с механическими колебаниями и их характеристиками. А сегодня наша задача - исследовать колебания математического маятника.

Ученый Л.И. Мандельштам говорил, что если посмотреть историю физики, то можно увидеть, что главные открытия были связаны по существу с колебаниями. И нам тоже сегодня предстоят открытия.

В сентябре1985 года в Мехико произошло землетрясение. Оно было очень разрушительным. Как установили эксперты, возникшие во время землетрясения колебания, случайно совпали с собственными колебаниями почвы под зданиями, а также с собственными колебаниями самих зданий. Длительность землетрясения привела к развитию резонансных явлений, которые и привели к разрушению зданий. Главной причиной разрушений в большинстве случаев была частота собственных колебаний зданий. Отсюда практический вывод: при строительстве в сейсмической зоне новых зданий следует неуклонно следить за тем, чтобы собственные колебания зданий не совпадали с собственными колебаниями грунта, - таким путем удастся значительно смягчить резонансный эффект. А для того, чтобы это уметь учитывать, нужно знать, от чего зависит частота и период колебаний.

Давайте выясним эту зависимость с помощью одной из колебательных систем - математического маятника. Итак, наша задача сегодня, выяснить, от чего зависит период колебаний математического маятника, и углубить знания по теме механические колебания.

Для того чтобы начать исследования, давайте сделаем предположения, выдвинем гипотезы отчего может зависеть период колебаний математического маятника.

Учащиеся выдвигают гипотезы:

Обсуждение условий проведения эксперимента.

Математическим маятником называется материальная точка массой m, подвешенная на нерастяжимой невесомой нити длиной l в поле каких-либо сил.

Демонстрация ( приборы и видеофрагмент )

Галилео Галилей экспериментально установил, что период математического маятника не зависит от амплитуды, массы.

Примеры математического маятника

Свойства независимости периода колебаний математического маятника от амплитуды называется изохронностью.

Формула Гейгенса

T=2π

Гармонические механические колебания

период

Собственная частота

Циклическая частота

амплитуда

фаза

Разность фаз

Т,с

ʋ, Гц

ω, рад/с

А, м

φ, рад

∆φ, рад

Основные уравнения гармонических колебаний

x = A sin (ωt + φ₀ )

x = A соs (ωt + φ₀ )

Математический маятник

T=2π

Пружинный маятник

T=2π

6. Первичное осмысление нового материала

Условие возникновения механических колебаний

• Наличие положения устойчивого равновесия, при котором равнодействующая сила равна нулю.

• Хотя бы одна из сил должна зависеть от координаты.

• Наличие в колеблющем теле положения равновесия.

• Силы трения в системе достаточно малы.

1. Какой маятник называется пружинный?

2. Какой маятник называется математическим?

3. Какое свойство называется изохронностью?

4. Чему равен период пружинного и математического маятника?

Упр 2(1)

Дано

СИ

Формулы

Расчеты

m = 100 г

k = 0,05Н/м

0,1 кг

T=2π

ν= 1/Т

Т= 8,9 с

ν = 0,1 Гц

T-?

ν-?

Ответ: Т= 8,9 с

ν = 0,1 Гц

№588

Дано

СИ

Формулы

Расчеты

T = 1c

g = 10Н/кг

T=2π

L=

L = 0,25 м

L-?

Ответ: L = 0,25 м

Решение Упр2(2)

7. Подведение итогов

8. Рефлексия

Австрийский физик П.Эренфест, выступая перед молодыми исследователями, сказал: "Ради бога, не бойтесь говорить глупости! Лучше 99 раз сказать ерунду, чтобы один раз что-нибудь выскочило!"

9. Домашнее задание §2Упр.26 (3)