Урок физики в 8 классе по теме «Механические колебания. Превращение энергии при колебаниях'

8 класс

Тема урока: Механические колебания. Превращение энергии при колебаниях.

Цель урока:

Способствовать восприятию и усвоению учебного материала по теме «Механические колебания. Превращение энергии при колебаниях»; научить применять полученные знания для объяснения явлений окружающего мира, решения физических задач.

Задачи:

- обучающие: изучение свойств и основных характеристик периодических (колебательных) движений; изучение возможных превращений энергии в колебательных системах; подтверждение справедливости закона сохранения механической энергии в колебательных системах.

- развивающие: формирование навыков исследовательской деятельности, формирование информационной компетентности учащихся, повышение коммуникативной культуры, расширение кругозора, повышение эрудиции, развитие интереса к физике;

- воспитательные: воспитание внимательного, доброжелательного отношения к ответам одноклассников, воспитание умения общаться друг с другом, умения излагать и отстаивать свою точку зрения, вовлечение каждого ученика в активный познавательный процесс.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Формы работы учащихся: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Оборудование: нитяной и пружинный маятники, компьютер, видеопроектор, интерактивная доска.

Используемые ЦОР:

Ресурс:

Анимация "Получение графика гармонических колебаний" (N 186429)

Вид ЦОР:

Анимация

Поставщик ЦОР:

ЗАО "Просвещение-МЕДИА"

Аннотация:

Анимированная модель установки для получения графика гармонических колебаний математического и пружинного маятника.

Ресурс:

Видеоролик "Энергия при колебаниях маятника" (N 186552)

Вид ЦОР:

Видеофрагмент

Поставщик ЦОР:

ЗАО "Просвещение-МЕДИА"

Аннотация:

Анимационная модель для изучения превращения энергии при колебаниях маятника.

Презентация «Величины, характеризующие колебательное движение».

Ход урока:

I Организационный момент. Актуализация знаний.

II Анализ итогов контрольной работы.

Подведение итогов контрольной работы, краткий анализ. Типичные ошибки:

- отсутствие перевода единиц в систему СИ;

- ошибки при выполнении преобразования формул;

- ошибки при выполнении арифметических операций.

В качестве примера оформить решение задачи № 5 2 варианта.

III Изучение нового материала.

1. Постановка целей и задач урока.

2. Получение новых знаний.

Демонстрация двух типов движений - движение груза, закрепленного на нити, и груза на пружине. Отличительной чертой этих движений является периодичность, т.е. повторяемость через определенные интервалы времени.

Механические колебания - движения, которые точно или приблизительно повторяются через одинаковые промежутки времени.

Еще одной отличительной особенностью систем, в которых происходят колебания, является наличие у них положения устойчивого равновесия. За положение равновесия принимают ту точку, в которой при отсутствии движения груза результирующая сила равна 0.

Презентация «Величины, характеризующие колебательное движение».

Слайд №2. Сравним колебания двух одинаковых маятников. Первый маятник колеблется с большим размахом, т. е. его крайние положения находятся дальше от положения равновесия, чем у второго маятника.

Максимальное отклонение колеблющегося тела от положения равновесия называется амплитудой колебаний. Мы будем рассматривать колебания, происходящие с малыми амплитудами. Амплитуду обозначают буквой А и измеряют в метрах (м),

Амплитуда колебаний нитяного маятника равна длине отрезка ОВ или ОА.

Если колеблющееся тело пройдет от начала колебаний путь, равный четырем амплитудам, то оно совершит одно полное колебание.

Слайд №3. Амплитуда колебаний вершины Останкинской башни в Москве (высота 540 м) при сильном ветре около 2,5 м.

Слайд №4. Промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебаний. Период колебаний обозначается буквой Т и в СИ измеряется в секундах (с).

Число полных колебаний в единицу времени называется частотой колебаний. Обозначается частота буквой v. Если за 1 с совершается одно колебание, то частота равна 1 Гц (в честь немецкого ученого Генриха Герца).

Если, например, маятник в одну секунду совершает 2 колебания, то частота его колебаний равна 2 Гц (или 2 с^-1), а период колебаний (т. е. время одного полного колебания) равен 0,5 с.

Таким образом, период колебания Т и частота колебаний v связаны следующей зависимостью:

Период и частоту можно находить, зная произвольное время t и число колебаний n за этот отрезок: Таким образом, колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой и периодом.

Так как в процессе колебаний положение тела меняется, то удобно изменение смещения тела от положения равновесия во времени представлять графически.

ЦОР:

Анимация "Получение графика гармонических колебаний"

Графиком зависимости координаты колеблющегося тела от времени является синусоида.

Колебания, при которых координата колеблющегося тела меняется с течением времени по закону синуса (или косинуса), называются гармоническими.

Слайд №5. Определите по графику амплитуду, период и частоту колебания.

ЦОР:

Видеоролик "Энергия при колебаниях маятника"

Рассмотрим колебания тела прикреплённого к нити. Любая колебательная система будет совершать колебания до тех пор, пока обладает энергией. Отводя тело от положения равновесия, мы сообщаем системе начальную энергию. Она равна потенциальной энергии тела Е_р. Отпустив тело, мы видим, что скорость его возрастает, а значит, возрастает и его кинетическая энергия. Из закона сохранения механической энергии уменьшение Е_р приводит к эквивалентному увеличению E_k . Для любой точки траектории, если в системе нет сил трения, справедлив закон сохранения энергии. Если тело находится в крайних положениях, система обладает полной энергией Е, определяемой только потенциальной энергией. А в положении равновесия полная энергия равна максимальной кинетической энергии груза.

Важно понять, что составляющие полной энергии E_k и Е_р не просто изменяются во времени, а изменяются периодически с заданным периодом колебаний в системе.

По ходу объяснения и просмотра видеоролика учащиеся делают выводы о превращениях энергии и заполняют таблицу в тетради Cлайд 6.

IV Закрепление изученного материала. Решение задач

Слайд № 7. Сердце - это орган, имеющий массу 300 г. С 15 до 50 лет оно бьется со скоростью 70 раз в минуту. В период между 60 и 80 годами оно ускоряет свое движение, достигая примерно 79 ударов в минуту. В среднем это составляет 4,5 тысячи пульсаций в час и 108 тысяч в день. Сердце велосипедиста может быть вдвое больше, чем у человека, не занимающегося спортом, - 1250 кубических сантиметров вместо 750. В обычном режиме этот орган перекачивает 360 литров крови в час, а за всю жизнь - 224 миллиона литров. Столько же, сколько река Сена за 10 минут! Чему равен период колебаний работы сердца? (0,86 с)

Слайд № 8. Небольшие размеры колибри и их способность сохранять постоянную температуру тела требуют интенсивного обмена веществ. Ускоряются все важнейшие функции в организме, сердце делает до 1260 ударов в минуту, увеличивается ритм дыхания - до 600 дыхательных движений за одну минуту. Высокий уровень обмена веществ поддерживается интенсивным питанием - колибри почти непрерывно кормятся нектаром цветов. Определите частоту колебаний сердца колибри. (21 Гц - частота сокращения сердца.)

Самостоятельная работа с самопроверкой. Слайды № 9-12.

Слайд №13. Вариант 1: D, B, C, B. Вариант 2: C, D, A, A.

Решение задач № 91, 93, 95

V Подведение итогов урока.

VI Домашнее задание § 17, 18 пересказ, № 92, 94.