Geum.ru

Колебательное движение

Вид материалаУрок
Подобный материал:
Тема урока: Колебательное движение.


Цель урока: Ввести понятия - Свободные колебания. Колебательные системы. Маятник. Величины, характеризующие колебательное движение.

Оборудование урока:

Структура урока:

  1. Организационный момент.
  2. Актуализация знаний.
  3. Изучение новой темы.
  4. Закрепление знаний.
  5. Подведение итогов урока.

1.

Сегодня мы перейдем к изучению следующей главы учебника. Эта глава называется «Механические колебания и волны». Почему же две темы «Колебания» и «Волны» рассматриваются совместно? Как вы думаете? Оказывается, мы потом это увидим, независимо от их природы колебания и волны описываются одними и теми же уравнениями.

Цель перед нами будет такая:
  • Познакомиться с примерами колебаний, выделить общую черту колебаний.
  • Познакомиться с такими понятиями как свободные колебания, колебательные системы, маятник.
  • Познакомиться с величинами, характеризующими колебательное движение.


2.

Для изучения этой новой темы нам придется вспомнить прошлые занятия. Задание на дом вам было повторить некоторые понятия. Проверим, как вы выполнили это задание. Что такое
  • деформация,
  • сила упругости,
  • по какой формуле она определяется,
  • на сколько сантиметров удлиняется пружина жесткостью 40Н/м, если возникающая сила упругости в пружине равна 8Н,
  • по какой формуле определяется сила тяжести вблизи поверхности земли,
  • какая сила тяжести действует на тело массой 300 грамм вблизи поверхности земли, нарисуйте силы, действующие на тело, скрепленное с пружиной в положении равновесия
  • нарисуйте силы, действующие на тело, подвешенное на нити в положении равновесия и в положениях, когда тела выведены из равновесия.

(Задания выходят на слайдах).

Теперь перейдем к новой теме, запишите эту тему: «Колебательное движение».


3.

Рассмотрим тела, которые могут совершать колебания. Выведем из положения равновесия
  • груз на нитке,
  • груз на пружине и
  • струну, зажатую между двумя лапками штатива.

Тела начинают совершать колебательные движения. Найдите в этих колебаниях различия. Вы нашли много различий, а теперь найдите в этих колебаниях общую черту. При всем разнообразии этих движений у них есть важная общая черта: через определенный промежуток времени движение любого тела приблизительно повторяется. Минимальный промежуток времени, через который движение повторяется, имеет название. Найдите в книге, как называется этот промежуток времени? ( Периодом колебаний). Мы выделим основной признак колебательного движения.
  • Отличительный признак колебательного движения: колебательное движение периодично.

В движении этих тел есть еще одна отличительная черта: за период любое тело два раза проходит через положения равновесия. В дальнейшем мы будем изучать только такие колебания. Существует много различных типов колебаний.

Опять вернемся к нашим телам. Выведем из положения равновесия груз на нитке и предоставим самой себе. Почему груз на нитке начинает колебаться? Потому, что мы совершили работу, сообщив этому телу, запас энергии (мы приподняли тело над первоначальным уровнем). За счет этой энергии и происходят колебания. Такие колебания называются свободными. Значит, какое определение можно дать для свободных колебаний?
  • Свободные колебания – колебания, происходящие благодаря начальному запасу энергии.

Свободно колеблющиеся тела всегда взаимодействуют с другими телами и вместе с ними образуют систему. Груз на нитке взаимодействует с ниткой, которая прикреплена к штативу и с землей. Эта система может совершать свободные колебания. Как вы думаете, как можно назвать эти системы тел? (Колебательные системы).
  • Колебательные системы это системы тел, которые способны совершать свободные колебания.

Послушаем, при каких условиях возникают свободные колебания. (Диск «Подготовка к ЕГЭ» Механические колебания и волны). Из этого рассказа мы выделим и запишем.
  • Условия возникновения свободных колебаний: существует положение равновесия, равнодействующая сила не равна нулю и направлена к положению равновесия, силы трения очень малы.

Рассмотренные нами колебательные системы называются маятниками. Груз на нитке – нитяной маятник, груз на пружине – пружинный маятник. Определение маятника найдите в книге и запишите.
  • Маятник – твердое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси.

При изучении механических колебаний важную роль играют общие признаки, характеризующие повторяемость движений. Введем эти понятия. Сравним колебания двух одинаковых маятников. (Первый маятник отводится на малый угол, а второй на больший угол). Чем отличаются колебания этих маятников? Крайние положения маятников находятся на разных расстояниях. Наибольшее отклонение колеблющегося тела от положения равновесия имеет название. Как оно называется, найдите в книге и запишите следующий пункт.
  • Амплитуда – наибольшее по модулю отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.

(Диск «Подготовка к ЕГЭ» Механические колебания и волны).
  • Период колебаний - минимальный промежуток времени, за которое движение повторяется. Т=t/N
  • Частота – число колебаний за единицу времени. v=N/t
  • Циклическая частота – число колебаний за 2 пи секунды. w=2ňv

Выполните практическую работу. У вас на партах имеются маятники и секундомеры. Определите периоды колебаний этих маятников. Указания по выполнению этой работы тоже имеется. По вашим данным мы вместе составим таблицу.

1 ряд
2 ряд
3 ряд

Длина нити, см.
Период колебаний, с.
Масса груза г.
Период колебаний, с.
Жесткость пружины, Н/м
Период колебаний, с.




















После выполнения работы один из группы выходит к доске и записывает полученное значение периода.

По полученным данным сделаем вывод: при увеличении длины период колебаний нитяного маятника увеличивается. При увеличении массы груза период колебаний пружинного маятника увеличивается. При увеличении жесткости пружины период колебаний пружинного маятника уменьшается.

Теперь посмотрим вывод формулы для нитяного маятника. Запишем формулу.
  • Период колебаний нитяного математического маятника.

Посмотрим вывод формулы для пружинного маятника. Запишем формулу.
  • Период колебаний пружинного маятника.

Из этих рассуждений мы делаем вывод: колебательное движение характеризуется амплитудой и периодом или частотой. Но рассмотрим движение двух одинаковых маятников. Эти маятники движутся с одинаковыми амплитудами и частотой, но их колебания нельзя назвать одинаковыми. В чем эта разница? (В любой момент времени скорости маятников направлены противоположно). В этом случае говорят, колебания маятников происходят в противоположных фазах. А когда говорят, что колебания маятников происходят в одинаковых фазах или с разностью фаз? Найдите в книге.
  • Колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой или периодом и фазой.

4.

Демонстрационный эксперимент «Изучение зависимости периода колебаний маятника от длины подвеса и амплитуды колебаний». Используем оборудование L-миро: скамья, транспортир, оптоэлектрический датчик, платформа стартового устройства, измерительный блок, блок питания. Данный эксперимент проводится в два этапа. Сначала демонстрируется зависимость периода колебаний от их амплитуды и вводится понятие малых колебаний. Компьютерная обработка данных на этом этапе не проводится. Далее для колебаний с амплитудой, соответствующей «малым колебаниям», регистрируются данные для построения на экране компьютера зависимости периода колебаний от длины подвеса.

5.

Колебательные движения очень часто встречаются в нашей жизни. Колеблются маятники, ветки деревьев, совершает колебание сила тока в электрической цепи и самый грандиозный колебательный процесс – периодически расширяется и сжимается наша Вселенная, благодаря колебаниям струны мы слышим звук гитары. Как в хорошей пьесе ружье, висевшее на стене, должно выстрелить, так и гитара, которая висит здесь с начала урока должна заиграть. Исполняется песня в сопровождении гитары.