| Главная » Файлы » Мои файлы |
| [ Скачать с сервера (2.41 Mb) ] | 14.12.2012, 11:12 |
| Урок по теме: Мир, в котором мы живем, удивительно склонен к колебаниям "Динамика свободных колебаний" 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-11” Г.Я. Мякишев, тестовое задание, слайды, нитяной и пружинный маятники, маятник Максвелла, часы, метроном. Эпиграф: «Мир, в котором мы живем, удивительно склонен к колебаниям» Р. Бишоп 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. Работа по группам. Обобщение. Вывод. 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.. (Слайд 1 с эпиграфом) 2. Мотивация и целеполагание. Мы живем в мире колебаний. Маятник стенных часов, фундамент быстроходной турбины, кузов железнодорожного вагона, струна гитары и т.д. По современным воззрениям, все звуковые, тепловые, световые, электрические и магнитные явления, т.е. важнейшие физические процессы окружающего нас мира, сводятся к различным формам колебания материи. Речь, средство общения людей, музыка, способная вызвать у людей сложные эмоции, - физически определяются так же, как и другие звуковые явления, колебаниями струн, воздуха, пластин и других упругих тел. Колебания играют важную роль в таких ведущих областях техники, как электричество и радио. Выработка, передача и потребление электрической энергии, телефония, радиовещание, телевидение, радиолокация – все эти важные отрасли основаны на использовании электрических и электромагнитных колебаний. С колебаниями мы встречаемся и в живом организме. Биение сердца, сокращение желудка, деятельность кишечника имеют колебательный характер. Строители и механики имеют дело с колебаниями сооружений и машин. Кораблестроители – с качкой и вибрацией корабля и т. д. Трудно назвать такую отрасль, где колебания не играли бы существенной роли. 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 2 с эпиграфом) На прошлом уроке мы познакомились с кинематическими характеристиками колебаний. Любое тело можно ли вынудить совершить колебательное движение? Каким образом? Вывести из состояния равновесия? (Примеры: тела подвешенные на нити и на пружине, маятник Максвелла, метроном, жидкостный манометр) Что заставляет тело совершить колебательное движение? Внутренние силы системы заставляют совершать колебательные движения. Вы помните, что динамика – это наука о том, почему тело движется. Придумана она выдающимся английским ученым Исааком Ньютоном, и вы помните, что главные действующие лица – это три закона Ньютона. Мы коснемся сегодня второго закона Ньютона, без него описать движение точки невозможно. На данном уроке будет рассмотрена тема «Динамика колебательного движения». Запишем ее в тетрадь. Историческая 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. Именно Галилей одним из первых ученных пришел к выводу описания движения тела. Так как вы поняли, что колебание – это сложный процесс, то мы описываем сложный процесс всегда индуктивным способом, от простого к сложному. Самое простое, что есть в физике, – это модели, которые придуманы для облегчения реальных задач. Первая модель, которую мы сегодня будем рассматривать, – математический маятник. 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? - 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. 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 и также на примере движения тела в (Слайд ). 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. Работа по группам: Группа 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 Группа 2. Пружинный маятник (Слайд 8). 1) Колебательная система в этом случае представляет собой совокупность некоторого тела и прикрепленной к нему пружины. Горизонтальный маятник. 2) Прежде, чем приступить к выводу уравнения движения пружинного маятника, примем два упрощающих условия: - силы трения должны быть малы, и потому их можно не учитывать; - деформации пружины в процессе колебаний тела невелики, так что можно их считать упругими и пользоваться законом Гука. Группа 3. Колебание шарика в чашке. (слайд) 1) Колебание шарика в чашке – это материальная точка, движущегося в поле тяжести Земли. Идеальный и реальный маятники. 2) Прежде, чем приступить к выводу уравнения движения математического маятника, примем два упрощающих условия: - в этом случае роль натяжения нити возьмет на себя давление стенок чашки; - силы трения должны быть малы, и потому их можно не учитывать; - будем рассматривать лишь малые колебания с движение тела с небольшой высоты. 3) На слайде рисунок Обобщение по работе групп : Математический маятник. (слайд) 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: ax = - g *sinά Отсюда a =- (g/l)*x 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. Пружинный маятник. (слайд) По второму закону Ньютона произведение массы тела на его ускорение равно сумме всех сил приложенных к телу. Этих сил в данном случае две: сила упругости пружины и сила тяжести. Поэтому уравнение движения маятника принимает вид: ma= F(упр) +mg, Запишем 2 закон Ньютона в векторном виде и в проекциях на ось ОХ. maх=F(упр) ; F(упр)= -kx; maх= -kx; a= -(k/m)*x. Это уравнение называют уравнением свободных колебаний пружинного маятника. Колебание шарика в чашке. (слайд) По второму закону Ньютона произведение массы тела на его ускорение равно сумме всех сил приложенных к телу. Этих сил в данном случае две: сила давления на стенки чашки и сила тяжести. Поэтому уравнение движения маятника принимает вид: ma=N+mg, Перепишем уравнение в проекциях на ось ОХ. Имеем: max = - mg *sinά; sinά=h/l Таким образом: ax = - g *sinά Отсюда a =- (g/l)*h Причинами свободных колебаний шарика в чашке являются: - действие на шарик силы тяжести и силы давления на стенки чашки, препятствующей его смещению из положения равновесия и заставляющей его снова опускаться; - инертность шарика, благодаря которой он, сохраняя свою скорость, не останавливается в положении равновесия, а продолжает движение. Вывод: Задание классу: прочитать: §21 с последнего абзаца на стр 62. Таким образом, колебания во всех случаях имеют следующие причины: -действие на тело равнодействующей силы, 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. Устали? Тогда я предлагаю отвлечься на небольшую 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 1. По какой траектории будет двигаться шарик математического маятника, если нить маятника пережечь в тот момент, когда шарик проходит положение равновесия? 2. Найти ускорение шарика (см. рис.) при смещениях 2,0 и 0,5 см, если масса шарика 100г и жесткость пружины 400 Н/м. В какой точке шарик движется с ускорением 10 м/с2. (-80 м/с2; 0; 20 м/с2; - 0,25 см) 3. Маленький шарик, подвешенный на нити длиной 0,5 м, совершает колебания с амплитудой, много меньшей длины нити. Написать уравнение , считая движения прямолинейным. Каково ускорения шарика при смещениях 0,5 и -1см? ( ). 6. Первичная проверка усвоения материала. Вариант I 1. Маятник совершает колебания с частотой 10Гц. Определите циклическую частоту. А. 6,26Гц. Б. 0,5ПГц. В. 62,8Гц 2. Груз на пружине совершает колебания математического маятника, если его длину увеличить в 9 раз? А. Увеличится в 9 раз. Б. Увеличится в 3 раза. В. Уменьшится в 3 раза. 3. Сохранится ли частота колебаний шарика, закрепленного на пружине, если вся система окажется в состоянии невесомости? А. Сохранится. Б. Увеличится. В. Уменьшится. 4. какими часами следует измерять время в условиях невесомости? А. Маятниковыми. Б. Песочными. В. Пружинными. 5. В каком положении шарика нить испытывает наибольшее натяжение А. 1. Б. 2. В. 3. Вариант II 1. Маятник совершает колебания с периодом 2 с. Определите циклическую частоту. А. 3,14 с1. Б.4Пс -1. В. 12.56 с-1. 2. Как изменится модуль ускорения груза, колеблющегося на пружине, если смещение увеличился в 4 раза? А. Уменьшится в 4 раза. Б. Увеличится в 2 раза. В. Уве¬личится в 4 раза. 3. Как изменится частота колебаний железного шарика, под¬вешенного на нити, если под ним поместить электромагнит? А. Не изменится. Б. Увеличится. В. Уменьшится. 4. В условиях невесомости было использовано устройство для измерения массы космонавта – массометр, представляющий собой небольшую платформу на пружинах. Действие такого массометра основано на принципе измерения: А. Амплитуды. Б. Скорости или ускорения. В. Периода или частоты. 5. С помощью какого маятника: а) математического; б) пру¬жинного - можно практически осуществить разведку полезных ис¬копаемых? А. а. Б. б. В. а и б. 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 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. | |
| Просмотров: 3033 | Загрузок: 164 | | |
| Всего комментариев: 0 | |
Категории раздела | |
|---|---|
|
Вход на сайт |
|---|
Поиск |
|---|
Друзья сайта |
|---|
Статистика |
|---|
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |