Главная / Методические материалы / Преподавание физики
Урок по теме: Динамика свободных колебаний, 10-й класс
Автор(ы): Анашкина Ирина Владимировна, заместитель директора по УВР, учитель физики
Notice: Undefined variable: content in /home/area7ru/area7.ru/docs/metodic-material.php on line 278
Цели и задачи урока:
Образовательные: - добиться усвоения учащимися вывода уравнения движения пружинного и математического маятников и формул периода колебаний;
- продолжить формирование понятия о гармоническом колебании;
- познакомить учащихся с причинами и особенностями колебаний пружинного и математического маятников;
- продолжить развивать умения сравнивать явления, выделять основное, применять законы механики к анализу колебательного движения;
- сформировать умение решать задачи по данной теме.
Развивающие: - развивать мотивацию изучения физики, используя разнообразные приемы.
Воспитательные: - используя опережающие задания, развивать умение работы с дополнительной литературой;
- способствовать развитию умения самостоятельной работы с учебником.
Тип урока: комбинированный урок изучения нового материала.
Оборудование: учебник “Физика-10” С.В.Громова, тестовое задание, слайды, нитяной и пружинный маятники.
Эпиграф: “Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой тянись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет.”
Фирдоуси (персидский и таджикский поэт 940–1030 гг.)
План урока:
| Этап урока | Цель | Время | Методы и приемы | | Организационный момент | Положительный настрой на изучение темы | 1 мин. | Рассказ | | Мотивация и целепологание | Сформулировать цели и задачи урока | 2 мин | Рассказ. Записи в тетради. | | Актуализация знаний | Проверить исходный уровень знаний по пройденной теме | 7 мин | Фронтальная беседа. Решение задачи. Записи на доске и в тетради. | | Изучение нового материала | Рассмотреть динамику свободных колебаний | 20 мин | Объяснение. Демонстрация эксперимента, слайдов. Самостоятельная работа с учебником. Аналогия, сравнение, моделирование. | | Закрепление изученного материала | Научиться решать задачи по изученной теме | 7 мин | Абстрагирование, моделирование. Запись на доске и в тетради | | Первичная проверка усвоения материала | Проверить знания учащихся по теме | 5 мин | Тестирование. Взаимоконтроль | | Рефлексия | | 1 мин | Беседа | | Домашняя работа | | 2 мин | Сообщение | ХОД УРОКА
1. Организационный момент.
Здравствуйте, ребята и уважаемые гости. Я рада приветствовать вас на уроке физики. Физики, которую любят многие, и на уроке, которого ждут с нетерпением. (Слайд)
2. Мотивация и целеполагание.
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 прошлом уроке мы познакомились с кинематическими характеристиками колебаний. Тема сегодняшнего занятия “Динамика свободных колебаний”. Запишем ее в тетрадь. 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. (Слайд 1 с эпиграфом) (Слайд 2 с целью урока) Цель нашего урока – проанализировать причины и основные закономерности свободных колебаний.
3. Актуализация знаний.
Для достижения цели урока нам необходимо вспомнить материал прошлого занятия.
Фронтальная беседа.
- Что такое механические колебания?
- Какие колебания называют свободными?
- Какие условия необходимы для возникновения свободных колебаний?
- Какие колебания называются гармоническими?
- Перечислите основные кинематические характеристики колебательного движения.
Вставка к понятию амплитуда: амплитуда колебаний вершины Останкинской башни в Москве (высота 540 м) при сильном ветре около 2,5 м.
- По графику определить основные кинематические характеристики колебательного движения, давая им определения. Получить уравнение зависимости х от t (Слайд 3 с графиком). Учащиеся в тетрадях выполняют работу, один у доски, одновременно даются определения величинам.
4. Изучение нового материала.
Динамику колебаний рассмотрим на двух классических примерах – на примере колебаний тела, прикрепленного к пружине, и на примере колебаний груза, подвешенного на нити (Слайд 4).
Анализ этих примеров мы будем проводить по общему плану:
1) определение колебательной системы;
2) формулировка упрощающих предположений;
3) составление уравнения движения;
4) выяснение причин колебаний
5) определение периода колебания.
Пример 1. Математический маятник (Слайд 5).
1) Математический маятник – это материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити, находящейся в поле тяжести Земли. Идеальный и реальный маятники.
2) Прежде, чем приступить к выводу уравнения движения математического маятника, примем два упрощающих условия:
- силы трения должны быть малы, и потому их можно не учитывать;
- будем рассматривать лишь малые колебания маятника с небольшим углом размаха.
3) На слайде рисунок
По второму закону Ньютона произведение массы тела на его ускорение равно сумме всех сил приложенных к телу. Этих сил в данном случае две: сила натяжения нити и сила тяжести. Поэтому уравнение движения маятника принимает вид: ma=T+mg, Перепишем уравнение в проекциях на ось ОХ. Имеем: Таким образом max = - mg/Ix. Отсюда
a =.
4) Для установления причин свободных колебаний математического маятника рассмотрим процесс колебания более подробно (Cлайд 6).
Причинами свободных колебаний математического маятника являются:
- действие на маятник силы натяжения и силы тяжести, препятствующей его смещению из положения равновесия и заставляющей его снова опускаться;
- инертность маятника, благодаря которой он, сохраняя свою скорость, не останавливается в положении равновесия, а продолжает движение.
5) Для нахождения периода свободных колебаний математического маятника воспользуемся формулой . Эта формула содержит циклическую частоту , которая измеряется в 1/с и должна выражаться через те характеристики пружинного маятника, которые входят в его уравнение движения. В этом уравнении в качестве коэффициента перед координатой х стоит отношение g/i. В каких единицах измеряется это соотношение? м/с2/м=1/с2 1/с2= (1/с)2. Таким образом Подставляя в формулу для периода, получаем
Применение – точное определение g/Аномалии – залежи руды.
Устали? Тогда я предлагаю отвлечься на небольшую историческую паузу (Выступление уч-ся, слайд 7).
Галилео Галилей – великий итальянский ученый – один из создателей точного естествознания, всю свою жизнь посвятил физике и астрономии, сделав ряд важных открытий. Родился в городе Пизе, известном своей наклонной башней. Учился сначала в монастырской школе, а затем в университете. Уже в студенческие годы Галилей увлекся изучением колебаний. Он обнаружил, что колебания маятника не зависят от его массы, а определяются длиной подвеса. Сохранилось предание о том, как молодой студент медицинского факультета Галилео Галилей в одно из воскресений 1583 года с интересом следил за качаниями зажженных лампад в церкви. По ударам пульса он определил время, необходимое для полного размаха лампад. С этого времени медицину пришлось ему оставить и сосредоточиться на физике.
Пример 2. Пружинный маятник (Слайд 8).
1) Колебательная система в этом случае представляет собой совокупность некоторого тела и прикрепленной к нему пружины. Вертикальный и горизонтальный маятники.
2) Попробуем вместе по аналогии с математическим маятником принять упрощающие предположения. Анализ свободных колебаний, совершаемых пружинным маятником, значительно упрощается, если:
-силы трения, действующие на тело, пренебрежимо малы и, поэтому их можно не учитывать;
- деформации пружины в процессе колебаний тела невелики, так что можно их считать упругими и пользоваться законом Гука.
3) Предлагаю получить уравнение свободных колебаний учащегося. Получим уравнение движения пружинного маятника.
- запишем 2 закон Ньютона в векторном виде и в проекциях на ось ОХ. ma=F(упр) ; ma= -kx; a= -k/m*x. Это уравнение называют уравнением свободных колебаний пружинного маятника.
4) Для установления причин свободных колебаний пружинного маятника рассмотрим процесс колебания более подробно.
Задание классу: прочитать: §37 с последнего абзаца на стр 114. Таким образом, колебания пружинного маятника имеют следующие причины:
-действие на тело силы упругости, пропорциональной смещению тела от положения равновесия и направленной к этому положению;
-инертность колеблющегося тела, благодаря которой оно не останавливается в положении равновесия, а продолжает двигаться в прежнем направлении.
5) Для нахождения периода свободных колебаний пружинного маятника воспользуемся формулой . Эта формула содержит циклическую частоту , которая измеряется в 1/с и должна выражаться через те характеристики пружинного маятника, которые входят в его уравнение движения. В этом уравнении в качестве коэффициента перед координатой х стоит отношение km. В каких единицах измеряется это соотношение? Жесткость измеряется в Н/м, а 1Н-это 1кг· м/с2. Поэтому для наименований отношения km получаем: Н/м/кг= кг ·м/ с2· м· кг = 1/с2= (1/с)2. Таким образом . Подставляя в формулу для периода, получаем
Полученное выражение позволяет найти массу тела, если известны период и жесткость. Такой способ определения массы может быть использован в состоянии невесомости, когда обычные весы непригодны. Если сравнить это уравнение с уравнением колебаний математического маятника, то между ними можно заметить много общего: и в том и в другом случае проекция ускорения тела пропорциональна координате тела, взятой с противоположным знаком.
Отвлечемся еще на одну историческую п...
ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами методического материала урезан на треть (33%)!
Чтобы просматривать этот и другие тексты полностью, авторизуйтесь на сайте:
|
|
Добавлено: 2011.07.04 | Просмотров: 3431
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательна!
|
