Учителю
Конспект урока по физике по теме 'Колебания математического и пружинного маятников'

Конспект урока по физике по теме 'Колебания математического и пружинного маятников'

Автор публикации: Шинжанов Б.К.

Дата публикации: 31.12.2015

Краткое описание:

предварительный просмотр материала

Сабақ - Урок №26 Предмет: физика Сынып - Класс: 9 Дата: _________

Тақырып / Тема: Колебания математического и пружинного маятников.

Оқыту мен тәриелеудің міндеттері / Учебно-воспитательные задачи:

образовательная:

закрепить знания по предыдущим темам, показать аналогичность колебательных процессов различной природы;
научить практически применять знания, полученные на уроках физики,
активировать и систематизировать знания учащихся о механических колебаниях;

развивающая:

развивать физическое мышление учащихся, их творческие способности,
развивать умение самостоятельно формулировать выводы,
развивать умения анализировать, устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала;

воспитательная:

воспитывать инициативу, творческое отношение к учебной деятельности;
воспитать наблюдательность, навыки и культуру проведения физического эксперимента,
учить делать выводы по результатам проведенной работы;

Мақсат / Цель: сформировать понятие математического и пружинного маятников.. ИзучитЬ формулы определения

периода колебаний.

Әдіс - тәсілдер / метод: объяснение материала с закреплением

Сабақ түрі / Тип урока: комбинированный с применением информационных технологий

Құрал - жабдықтар / Оборудование для демонстраций: шарик на нити, грузы на пружинах на разной жесткости,

модель ДВС, проектор, компьютер, штативы, презентация

Оборудование для эксперимента: шарик на нити, груз на пружине, штатив.

Демонстрация: колебаний маятников.

Что должны знать учащиеся: теоретический материал по изучаемой теме, формулы.

Что должны уметь учащиеся: Вычислять основные характеристики колебательного движения по формулам,

вычислять период колебаний маятников.

Сабақ барысы / Ход урока.

1. Орг. момент.

Ребята! Сегодня на уроке мы познакомимся с решением некоторых практических задач по теме «Математический маятник». Вы будите одновременно и учениками и авторами сборника задач, который мы издадим в конце урока.

Итак, начинаем урок.

Урок начинается с демонстраций: 1) Колебание груза на пружине. 2) Колебание шарика на нити. 3) Работа метронома. 4) Работа двигателя внутреннего сгорания.

Учитель: Что общего в этих движениях? ( Повторение)

Учитель: Как можно назвать эти движения?( Колебания)

Учитель: Какие тела совершают колебания?(колеблющихся тел из демонстраций, которые они наблюдали и из окружающей жизни.)

2. Повторение пройденного материала.

3. Мозговой штурм. Тестирование. Время тестирования 5-7 мин.

1. Атом состоит из?

А) Молекул Б) Ядра В) Ядра и электронов Г) протона и нейтронов

2.ФОРМУЛА КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ИМЕЕТ ВИД:

А) … = кх²/2 Б) … = mυ² / 2 В) … = кА²/2 Г) …. = Е_к + Е_п .

3.Формула потенциальной энергии имеет вид:

А) … = кх²/2 Б) … = mυ² / 2 В) … = кА²/2 Г) …. = Е_к + Е_п

4.Время, за которое совершается одно полное колебание, называется …….

А) амплитуда Б) период В) частота Г) цикл

5. Приставка «мили» означает ….

А) 0, 001 Б) 0,0001 В) 0,1 Г) 0,01

6. 2 МПа - это ..

А) 2 000 Па Б) 20 000 Па В) 200 000 Па Г) 2 000 000 Па

4. Изложение нового материала.

Итак, давайте вспомним один из видов движения - колебательное движение. Колебательное движение широко распространено в окружающей нас жизни. Примером такого движения является: движение качелей, маятника часов, вагона на рессорах и т.д.

Что называют колебаниями? Какие виды колебаний вы знаете?

Какие колебания называют свободными? Какие колебания называют вынужденными?

Что такое период? Единица, обозначение, формула.

Что такое частота? Единица, обозначение, формула. Т = t / N, (c) ; V = N / t, (Гц)

Дайте ответ на вопросы:

Амплитуда измеряется в …

Амплитуда - это …

Вынужденные колебания - …

Затухающие колебания - …

Что такое маятник?

Устройства, в которых могут осуществляться колебательные процесс, называются колебательными системами.
Простейшая такая система - это маятник.
Маятник - любое тело, подвешенное так, что его центр тяжести находиться ниже точки подвеса.

Рассмотрим математический маятник

Условия для существования математического маятника

** Длина нити гораздо больше размера груза

** Масса нити мала

** Растяжение нити невелико

Математическим маятником называют тяжелый шарик малого размера, подвешенный на длиной, невесомой нерастяжимой нити.

Далее учащимся предлагается выяснить, от чего зависит период колебаний математического маятника. Для этого, приведя шарик на нити в колебательное движение, уменьшают длину подвеса. Заметно, что период колебаний уменьшается с уменьшением длины. При увеличении длины нити, период колебаний увеличивается. Выводится формула периода колебаний математического маятник.

При выяснении величин, от которых зависит период колебаний пружинного маятника, учащимся предлагается рассмотреть колебания одного и двух грузов на пружине. Заметно, что при увеличении массы груза, период колебаний возрастает. Затем демонстрируется колебания одинаковых грузов на пружинах разной жесткости. Учащиеся делают вывод, что на пружине с большей жесткостью период колебаний меньше. Выводится формула периода колебаний пружинного маятника. В ходе объяснения материала демонстрируются слайды.

Период колебаний математического маятника Т = 2π√L/g

Пружинный маятник и его основные характеристики

Период - Т, с Т = 2π √m/k

Fупр Частота - v, Гц Под действием силы тяжести

Жесткость пружины - k, Н/м груз движется вниз,

F тяж Масса груза - m, кг а под действием силы упругости

вверх.

Период колебаний математического маятника не зависит ни от амплитуды, ни от массы груза, а зависит от длины нити и ускорения свободного падения

5. Переходим к выполнению экспериментов.

Тема исследования: «Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы груза».

№

опыта

Длина

маятника,l, м

Число

колебаний, N

Время

колебаний t, c

Масса, кг

Период

колебаний Т,

Измерьте период колебания и длину математического маятника

Измените длину маятника вдвое и вновь измерьте период

Сделайте вывод о зависимости периода маятника от его длины. Заполнить таблицу.

Перед классом ставится задача: выяснить, от чего зависит период колебаний математического маятника. Разбивается класс на 3 группы «экспериментаторов». (Слайд) Каждая руппа получает задание:

Задание для группы 1. Определить опытным путем зависит ли период колебаний математического маятника от его массы.

Оборудование: штатив с муфтой, нить, набор грузов, секундомер.

Задание для группы 2. Определить, зависит ли период колебаний математического маятника от амплитуды колебаний.

Оборудование: штатив с муфтой, маятник произвольной длины, транспортир, секундомер.

Задание для группы 3. Определить, зависит ли период колебаний математического маятника от его длины.

Оборудование: штатив с муфтой, маятник произвольной длины, сантиметровая лента, секундомер.

Учащиеся самостоятельно приходят к выводу: период колебаний математического маятника не зависит от массы тела, не зависит от амплитуды колебаний, а зависит только от длины математического маятника.

Вывод:

Период математического маятника не зависит от массы груза

Период математического маятника не зависит от амплитуды колебаний

Период колебаний пружинного маятника зависит от массы груза

Период колебаний пружинного маятника зависит от жесткости пружины

6. Физкультминутка

График незатухающих колебаний

Выясним, как же зависит координата от времени

Рассмотрим пример

Фаза колебаний

Фаза колебаний-φ (аргумент синуса или косинуса)-величина стоящая под знаком косинуса или синуса

Циклическая частота

Величина ω₀ - собственная частота колебаний - число полных колебаний за время 2π секунд

Т = 2 π √l / g

Т = 2 π √m / k

ω₀ = 2π / Т ω₀ = 2πν

Циклическая частота зависит только от параметров колебательной системы

ω₀ = √g / l ω₀ = √k / m

Уравнение гармонических колебаний координаты

Х = х_mсоs ω₀t Х = х_msin ω₀t

Поскольку синус отличается от косинуса сдвигом аргумента на четверть периода, т.е на π/2, соsφ =

Sin (φ + π /2), то уравнение колебаний можно записать так: Х = х_msin(ω₀t + π /2)

где π/2 -начальная фаза колебаний φ₀ (в момент времени t=0)

7. Жаңа білімді бекіту / Закрепление новых знаний

Найти ошибку в рассуждениях:

- Период математического маятника зависит от массы груза.

- при увеличении времени в 2 раза период колебаний тоже увеличится в 2 раза.

- Если к пружине подвесить груз массой в 4 раза больше прежней, то частота колебаний увеличится в 2 раза.

Какие формулы можно получить из формулы периода математического маятника (пружинного маятника)?

Ответить на вопросы: Как изменится период математического маятника с железным шариком, если под

ним поместить магнит?

Рассмотрим пример:

Найдем амплитуду, период и частоту колебаний.

Запишем уравнение гармонических колебаний:

Хm=15 см=0,15м, Т=4 с, ν= 1/Т=0,25 Гц

Общий вид уравнения колебаний выглядит так:

х = х_m cos (ω0 t) ω₀ = 2πν = 0,5π

Подставим все величины в уравнение:

X=0,15cos (0,5πt)

Решить задачу

Х = 0,5 соsπt /2 А = 0,5 м Х = А соs2πt/Т 2π/Т = π/2 => Т = 4с ν = 1 / Т = 0,25 с^-1

А, Т, ν - ?

Упр 22(1,2) новый 9 кл

8. Самостоятельная работа

Найдите амплитуду, период и частоту колебаний.

Вар 1:

x _m=0,1м ; T=4c; ν = 0,25Гц

Х= 0,1 cos (0,5πt) φ= 0,5π ·1= 0,5π

Вар 2:

x _m=0,06м; T=0,4 c; ν=2,5Гц

X= 0,06 sin (5πt) φ=5π ·0,1= 0,5πапишите уравнение гармонических колебаний, определите фазы колебаний в момент времени равный Т/4 Вариант 1 Вариант 2

От чего зависит период колебаний математического маятника:

Подвешенный на нити груз совершает малые колебания. Укажите все правильные утверждения:

А. Чем длиннее нить, тем больше период колебаний. Б. Частота колебаний зависит от массы груза. В. Груз проходит положение равновесия через равные интервалы времени

Подвешенный на нити груз совершает малые незатухающие колебания, укажите все правильные утверждения

А. Чем длиннее нить, тем больше частота колебаний Б. При прохождении грузом положения равновесия скорость груза максимальна В. Груз совершает периодическое движение

Характеристики колебательного движения: амплитуда, период и частота.

9. Үйге тапсырма беру / Задание на дом:

А) Прочитать §§ 26 - 27, выучить конспект

В) Ответить на 3,5 вопросы после § 27 письменно

С) Решить Упр 22 (4,5)

Д)Изучить описание лабораторной работы № 3 на стр 107 - 108.

9. Сабақты қорытындылау / Итог урока.

Рефлексия:

- Что нового и интересного было на уроке?

- Достигли ли мы цели урока?

- Что научились делать?

Тестирование «Колебания маятника»

1. Как называется движение, при котором траектория движения тела повторяется через одинаковые промежутки времени?

А) Поступательное; В) равномерное; С) свободное падение; Д) механические колебания

2. Амплитуда - это …?

А) наибольшее по модулю смещение тела от положения равновесия; В) расстояние, которое тело проходит за время, равное периоду колебаний; С) расстояние, которое тело проходит от крайнего левого положения тела до правого положения тела; Д) это перемещение тела за единицу времени.

3. При свободных колебаниях шар на нити проходит от левого крайнего положения до правого крайнего положения за 0.4 с. Каков период колебаний шара?

А) 0.4 с В) 0.8 с С) 1 с Д) 1.6 с

4. Как изменится период колебаний математического маятника, если длину нити увеличить?

А) уменьшится; В) увеличится; С) не изменится; Д) сначала увеличится, потом уменьшится.

5. Как изменится период колебаний математического маятника, если его перенести на Луну?

А) уменьшится; В) увеличится; С) не изменится; Д) сначала увеличится, потом уменьшится.

6. В Исаакиевском соборе в Петербурге висел маятник. Чему равен период его колебаний, если частота колебаний 2Гц.

А) 2 с; В) 20 с; С) 0.5 с; Д) 10 с.

7. Как изменится период колебаний пружинного маятника, если массу тела увеличить в 4 раза?

А) уменьшится в 4 раза; В) увеличится в 4 раза; С) уменьшится в 2 раза; Д) увеличится в 2 раза.

8. Как изменится период колебаний пружинного маятника, если коэффициент жесткости увеличить в 9 раз?

А) уменьшится в 9 раз; В) увеличится в 9 раз; С) уменьшится в 3 раза; Д) увеличится в 3 раза.

9. Формула потенциальной энергии - …

А) Е=mgh B) E=kx²/2 C) Е=mgh, E=kx²/2 Д) E=mv²/2

10. Формула кинетической энергии - ….

А) Е=mgh B) E=kx²/2 C) А=mgh Д) E=mv²/2

Тестирование «Колебания маятника»

А) Поступательное; В) равномерное; С) свободное падение; Д) механические колебания

2. Амплитуда - это …?

А) 0.4 с В) 0.8 с С) 1 с Д) 1.6 с

4. Как изменится период колебаний математического маятника, если длину нити увеличить?

А) уменьшится; В) увеличится; С) не изменится; Д) сначала увеличится, потом уменьшится.

5. Как изменится период колебаний математического маятника, если его перенести на Луну?

А) уменьшится; В) увеличится; С) не изменится; Д) сначала увеличится, потом уменьшится.

А) 2 с; В) 20 с; С) 0.5 с; Д) 10 с.

7. Как изменится период колебаний пружинного маятника, если массу тела увеличить в 4 раза?

А) уменьшится в 4 раза; В) увеличится в 4 раза; С) уменьшится в 2 раза; Д) увеличится в 2 раза.

8. Как изменится период колебаний пружинного маятника, если коэффициент жесткости увеличить в 9 раз?

А) уменьшится в 9 раз; В) увеличится в 9 раз; С) уменьшится в 3 раза; Д) увеличится в 3 раза.

9. Формула потенциальной энергии - …

А) Е=mgh B) E=kx²/2 C) Е=mgh, E=kx²/2 Д) E=mv²/2

10. Формула кинетической энергии - ….

А) Е=mgh B) E=kx²/2 C) А=mgh Д) E=mv²/2

⇧

⇩

скачать материал