Механические колебания - rita.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Механические колебания - страница №1/1



Тема урока: «ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПериодА колебаний

математического и пружинного

маятникОВ ОТ ПАРАМЕТРОВ

колебательной СИСТЕМЫ»
Предмет: физика

Класс: 9

Тип урока: комбинированный: урок формирования новых знаний и закрепление ранее

изученного.



Форма организации урока: фронтальная, групповая и индивидуальная.

Продолжительность урока: 40 минут.

Цели:

  • Выяснить, от каких параметров колебательной системы зависит период колебаний математического и пружинного маятников;

  • Совершенствовать умения анализировать, сравнивать, обобщать полученные зависимости периода колебаний маятников от параметров колебательной системы;

  • Формировать практические навыки решения задач по данной теме.

Задачи урока:

    • проверить знания, умения и навыки по теме механические колебания;

    • создать и отработать алгоритм проведения эксперимента по определению периода колебаний математического и пружинного маятников;

    • вывести формулы для расчета периода колебаний математического и пружинного маятников;

    • закрепить навыки расчета периода колебаний по данной теме.

УУД:

Познавательные:

  • отбирать необходимые для решения проблемной задачи источники информации среди предложенных;

  • добывать новые знания, извлекая информацию, представленную в разных формах;

  • перерабатывать полученную информацию, представлять результаты измерения в разных видах, делать выводы на основе обобщения знаний.

Регулятивные:

  • самостоятельно определять цели, после предварительного обсуждения;

  • учиться определять степень успешности выполнения своей работы и работы в паре, исходя из имеющихся критериев.

Коммуникативные:

  • доносить свою позицию до других, оформлять свои мысли в устной и письменной речи с учётом своих учебных и жизненных ситуаций;

  • высказывать свою точку зрения и пытаться её обосновать, приводя аргументы.

Оборудование: интерактивная доска, компьютер, проектор,

1) Штативы – 7 штук.


2) Груз на нити – 4 шт.
3) Пружины с разной жесткостью – 5 шт.

4) Набор грузов разной массы– 5 штук.


5) Линейка (50 см) –2 шт.
6) Электронный секундомер–6 шт.
Методика проведения урока

1. Организационный момент (3 мин.)

Учитель: Добрый день. Сегодня мы продолжаем изучать тему “Механические колебания”. На прошлых уроках мы говорили о том, что всюду в нашей жизни мы встречаемся с колебательными движениями. Например биение сердца, движение лёгких, колебания веток деревьев при порыве ветра, ноги и руки при ходьбе, струны гитары, пульсация звёзд Вселенной, колебания атомов в узлах кристаллической решетки и т.д. Рассмотрели, какие процессы можно назвать колебательными. Какие движения называют механическими колебаниями и провели классификацию колебаний. Сегодня мы продолжим изучение механических колебаний.

Давайте вспомним основные моменты. Как говорил (сов. геолог и географ) Обручев В. А.: « Способности как мускулы, растут при тренировке».



2. Повторение материала, необходимого на уроке (2-3 мин.)

Актуализация знаний: Предлагается ребятам ответить на следующие вопросы:

(слайд 4, 5, 6, 7)



  1. Какие движения называются колебательными?

  2. В чём состоит главное отличие колебательного движения от других видов движения?

  3. Какие характеристики колебательного движения вы знаете?

  4. Какую физическую величину называют амплитудой колебаний?

  5. Какую физическую величину называют периодом колебаний?

  6. Какую физическую величину называют частотой колебаний?

  7. Как связаны между собой период и частота колебаний?

  8. Какие модели колебательных систем вы знаете?

3. Организационный момент: (10 мин.)

а) Мотивация.
Учитель: Маятники используют для регулировки хода часов, поскольку любой маятник имеет вполне определённый период колебаний. Маятник находит также важное применение в геологической разведке. Известно, что в разных местах земного шара значения g различны. Почему?

Уч-ся. Различны они потому, что Земля — не вполне правильный шар. Кроме того, в тех местах, где залегают плотные породы, например некоторые металлические руды, значение g аномально высоко (Курская магнитная аномалия). Точные измерения g с помощью математического маятника иногда позволяют обнаружить такие месторождения. Вот еще один пример проявления колебаний.

Демонстрация видеоролика

Землетрясения огромной разрушительной силой. Как установили ученые оно возникает в результате случайного совпадения собственных колебаний почвы под зданиями с колебаниями самих зданий.



Практический вывод. При строительстве зданий в сейсмически опасной зоне новых зданий следует неуклонно следить за тем, чтобы собственные колебания зданий не совпадали с колебаниями грунта, - таким пктё удастся значительно смягчить резонансный эффект. А для того чтобы это уметь учитывать, нужно знать от чего зависит частота и период колебаний.

б) Постановка цели и задач урока, формулирование темы урока.

И так, какая тема урока? Учащиеся записывают число и тему урока в тетради.

Ученик: Узнать от чего зависит частота и период колебаний.

Цель урока?



Ученик: Установить от чего зависит Т и ν.

Ваша гипотеза от чего зависит Т и ν колебаний?



Ученик: От [А], [m], [g], [k].

Учитель: Итак целью нашего урока сегодня является установка зависимости периода колебания математического и пружинного маятников от таких физических величин как масса груза, амплитуда колебания, длина нити (для математического маятника), жёсткость пружины (для пружинного маятника).

Практическая работа “Определение периода колебаний математического и пружинного маятников”. (слайд 8) .

Как проверить ваши предположения? Чтобы установить эти зависимости, какими должны быть наши действия? (слайд 9)



Ученик: Мы должны провести эксперимент, по результатам которого можно будет ответить на данный вопрос: зависит или не зависит период колебания маятников от данной физической величины.

Учитель: Хорошо. А можем ли мы по результатам эксперимента сразу ответить на вопрос: как зависит период колебания от данной величины?

Ученик: Не всегда. Для определения вида зависимости нам необходимо построить график этой зависимости. Сделать вывод.

в) Организация деятельности учащихся по созданию знания.

Учитель: Хорошо. Для достижения поставленной цели мы сформулируем следующие действия: (слайд 10)

  1. ВЫДВИНУТЬ ГИПОТЕЗУ;

  2. ПРОВЕСТИ ЭКСПЕРИМЕНТ;

  3. ПРОАНАЛИЗИРОВАТЬ ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ;

  4. ПОСТРОИТЬ ГРАФИКИ ЗАВИСИМОСТИ ПЕРИОДА КОЛЕБАНИЙ ОТ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ;

  5. СДЕЛАТЬ ВЫВОД;

  6. ОБОБЩИТЬ ПОЛУЧЕННЫЕ ВЫВОДЫ.

Учитель: на каждой парте своё конкретное задание, которое записано в виде задачи и плана действий на лежащих у вас на столах листах. Оборудование, необходимое для практического решения задачи, у вас тоже имеется. Миллиметровая бумага для построения графиков зависимости у вас есть, есть и вопросы к вашей работе у каждого на столе (см. приложение 1). Если нет вопросов ко мне, то приступаем к работе, которую выполняем на розданных вам листах. На выполнение работы максимум 15 минут.

 Ребята выполняют задание экспериментально, работая в группах. Учитель, подходя к каждой группе, задаёт вопросы: какие физические величины вы будете оставлять постоянными? Какие физические величины вы будете изменять? Какие – измерять? Какие – вычислять?



в) Обсуждение результатов. (6 мин.)

 Учитель: Закончили выполнение задания, и к доске выходят по одному представителю от группы. Они доложат нам о результатах работы, схематично покажут при помощи графика вид зависимости периода колебания данного маятника от данной физической величины. Одна группа докладывает, а другие группы записывают в тетрадь результаты их работы по данной задаче.

 К доске выходят 6 представителей групп и готовят графики, а остальные ребята подготавливают тетради для ведения записей в них.

 Учитель:  Итак, все готовы, слушаем результаты 1 группы.



Ученик: Задача нашей группы: определить, зависит ли период колебания математического маятника от длины нити? Для ответа на этот вопрос мы проводили эксперимент с моделью математического маятника. Изменяя длину нити, но не меняя другие параметры, мы провели 3 опыта, после чего сделали вывод, что период колебания математического маятника  зависит от длины нити: с уменьшением длины нити период колебания уменьшается, что и подтверждает построенный нами график зависимости периода колебания математического маятника от длины нити. Он представляет собой кривую линию, похожую на ветвь параболы.

Математическая запись зависимости: Т ~ .



Учитель: Результаты работы 2 группы.

Ученик: Задача нашей группы: определить, зависит ли период колебания математического маятника от массы груза? В своей работе мы изменяли массу груза, а остальные параметры мы не меняли. Проведя 3 опыта, мы пришли к выводу, что период колебания математического маятника не зависит от массы груза. Результаты подтверждает график зависимости:

 Учитель: Результаты работы 3 группы.



Ученик: Задача нашей группы: определить, зависит ли период колебания математического маятника от амплитуды колебания? В своей работе мы изменяли амплитуду колебания. В результате после 3 проведённых опытов мы пришли к выводу, что период колебания математического маятника не зависит от амплитуды колебания. Мы получили график этой зависимости:

 Учитель: Переходим к пружинному маятнику. Результаты работы 4 группы.



Ученик: Задача нашей группы: определить, зависит ли период колебания пружинного маятника от жёсткости пружины? В своей работе мы использовали пружины с разным коэффициентом жёсткости. В результате, после 3 проведённых опытов, мы пришли к выводу, что период колебания пружинного маятника зависит от жёсткости пружины: с увеличением коэффициента жёсткости пружины период колебания маятника уменьшается. Наши результаты подтверждает и построенный график:

Это – кривая линия, похожая на ветвь гиперболы, но она не является идеальной. Мы затрудняемся записать вид зависимости в математическом виде.



Учитель: Да, это действительно так, потому что вы в курсе алгебры 9 класса этого ещё не проходили. Давайте вместе запишем эту зависимость:

T ~

 Учитель:  Результаты работы 5 группы.



Ученик: Задача нашей группы: определить, зависит ли период колебания пружинного маятника от массы груза? В своей работе мы изменяли массу груза, а остальные величины оставляли постоянными. После 3 проведённых опытов мы пришли к выводу, что период колебания пружинного маятника зависит от массы груза: с увеличением массы груза на пружине период колебания маятника увеличивается. Наши результаты подтверждает и построенный график:

Математическая запись зависимости: Т ~.



Учитель:   Результаты работы 6 группы.

Ученик: Задача нашей группы: определить, зависит ли период колебания пружинного маятника от амплитуды колебания? В своей работе мы изменяли амплитуду колебания. В

результате, после 3 проведённых опытов, мы пришли к выводу, что период колебания пружинного маятника не зависит от амплитуды колебания. Мы получили график этой зависимости:



Остальные группы делают записи в тетрадях. 

  Учитель: Мы ознакомились с результатами работы всех групп. Какие выводы можно сделать уже сейчас? Начнём с математического маятника.

Ученик:  Период колебания математического маятника зависит от длины нити: с увеличением длины нити период колебания уменьшается, но не зависит от амплитуды колебания и массы груза.

Учитель:  Давайте подумаем с вами над таким вопросом: будет ли одинаков период колебания двух абсолютно одинаковых математических маятников на Земле и на Луне?   Ученик:  Нет, потому что сила тяжести, действующая на одно и тоже тело на Земле и на Луне, будет разная. Масса Луны меньше массы Земли.

Учитель:  Хорошо. Мы ранее говорили о том, что gл  < gз. Оказывается, период колебания математического маятника зависит от ускорения свободного падения, и математическая запись этой зависимости:

T ~ .

В условиях класса это сложно проверить. Объединив две зависимости для математического маятника, мы получаем:



Т ~ ( 1 )

Переходим к пружинному маятнику.



Ученик:  Период колебания пружинного маятника зависит от жёсткости пружины и массы груза: с увеличением жёсткости пружины период колебания уменьшается, а с увеличением массы груза – увеличивается, но не зависит от амплитуды колебания груза. Учитель:  Хорошо. Объединим зависимости  в одну запись:

Т ~ .          ( 2 )

Обратите внимание, что в формулах (1) и (2) мы не поставили знак «равно». И на это есть причины. (учитель вводит коэффициент пропорциональности)

 В итоге получаем формулы для вычисления периода колебания математического и пружинного маятников:

T = 2; T = 2.

4. Итог практической работы учащихся. (слайд 11, 12)

Учитель: Итак, рассмотрев обе колебательные системы, мы экспериментально доказали и получили теоретически две важные зависимости (обращается внимание на доску) Посмотрев на них, мы можем сформулировать общий вывод. Каким он будет? Кто догадался?

Математический маятник

T = 2



Пружинный маятник

T = 2




Вывод: Период колебаний любого маятника всегда зависит только от параметров колебательной системы.

5. Физкультминутка (2 мин)

1. Измерение пульса за 30 с.

2. Встать сделать вдох через нос и выдохнуть через рот (2 раза).

3. Руки вытянуть горизонтально перед собой. Выполнить скрещивание рук («Ножницы»). Повторить увеличив частоту.

4. Руки на поясе выполнит по 4 наклонов в каждую сторону. Повторить увеличив амплитуду движений.

5. Еще раз измерьте пульс за 30 с. И определите Т и частоту сердцебиения.



6. Закрепление нового материала (6 мин).

Задача № 1. Пружинный маятник совершает гармонические колебания с амплитудой 20 см. Как изменится период колебаний этого маятника при уменьшении амплитуды колебаний до 10 см? (слайд 13)

Задача № 2. Тело массой 0,5 кг, прикрепленное к пружине жесткостью 10 Н/м, совершает гармонические колебания в горизонтальной плоскости. Найти период колебаний. Ответ привести с точностью до десятых. (Ответ: Т=1,4с) (слайд 14, 15).

На оставшееся время

Задача № 3. Математический маятник длиной 0,99 м совершает 50 полных колебаний за 1 мин. и 40 с. Чему равно ускорение свободного падения в данном месте на поверхности Земли? (π2 ≈ 9,86) (Ответ: g = 9,76 м/с2) (слайд 16, 17)

7. Контрольный этап (4 мин.) (слайд 18, 19)

Учитель: Теперь, изучив зависимости периодов колебаний маятников, вы легко решите следующие задачи-упражнения: (задачи-упражнения на листах у детей). Вам нужно выбрать № правильного ответа, записать его на листочке и сдать. (Приложение 2)

8. Домашнее задание (1-2 мин): № 875, №874, №871 (В.И. Лукашик, Е.В. Иванова сборник задач по физике 7-9 класс) (слайд 20)

9. Рефлексия (1 мин). (слайд 21, 22)

10. Заключение.

В заключении я хочу сказать что физики видят то, что видят все: предметы, явления и они так же как и все восхищаются красотой мира. Но за этой красотой им открывается ёще одна: красота закономерностей в бесконечном разнообразии вещей и событий. Учите физику и научитесь применять свои знания в жизни….