Размещено на http://www.allbest.ru/

Урок по теме:

Цели и задачи урока:

физика урок колебание маятник

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:

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 k\m. В каких единицах измеряется это соотношение? Жесткость измеряется в Н/м, а 1Н-это 1кг· м/с2. Поэтому для наименований отношения k\m 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 паузу (Выступление уч-ся, слайд 9).

Христиан Гюйгенс - голландский физик, математик, механик и астроном. Родился в Гааге. Обучался в Лейденском университете юридическим наукам, но не прекращал занятия математикой. Опираясь на исследования Галилея, он решил ряд задач механики. В 1656 году в возрасте 27 лет им были сконструированы первые маятниковые часы со спусковым механизмом. Создание часов, измеряющих время с невиданной для той поры точностью, имело далеко идущие последствия для развития физического эксперимента и практической деятельности человека. До этого ведь время измеряли по истечению воды, горению факела или свечи. Созданная Гюйгенсом к 1673 году теория колебаний явилась одним из оснований для понимания потом природы света.

Воспользуемся полученными знаниями для решения задач

5. Закрепление изученного материала

№173 и №175 на странице 327 учебника.

6. Первичная проверка усвоения материала

Тестовое задание с взаимопроверкой. Варианты правильных ответов на слайде 10. По количеству правильных ответов поставьте оценку соседу по парте.

Предлагаю поднять руки учащимся, получившим те или иные оценки.

6. Рефлексия

- Что заинтересовало вас сегодня на уроке более всего?

- Как вы усвоили пройденный материал?

- Какие были трудности? Удалось ли их преодолеть?

- Помог ли сегодняшний урок лучше разобраться в вопросах темы?

- Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?

7. Итоги урока. Оценки за урок

8. Домашнее задание: §37, №174, 176. № 178 по желанию (Слайд 11)

Физик видит то, что видят все: предметы и явления. Он, так же как все восхищается красотой и величием мира, но за этой, всем доступной красотой, ему открывается еще одна: красота закономерностей в бесконечном разнообразии вещей и событий. Физику доступна редкая радость - понимать Природу и даже беседовать с ней.

Вспомним Ф.И.Тютчева.

Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушный лик.

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык…

Язык Природы - это язык предметов и явлений, и “беседовать” с Природой можно только на этом языке.

Размещено на Allbest.ru