Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Открытый урок по физике "Динамика свободных колебаний" 10 класс

Открытый урок по физике "Динамика свободных колебаний" 10 класс


  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

Урок по теме: "Динамика свободных колебаний", 10-й класс

Ахметова Айзаря Занифовна, учитель физики Старошешминской СОШ



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” В.А. Касьянова, 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 материалы прошлых занятий.

Фронтальная беседа.

- Что такое механические колебания? (это движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенный интервал времени)

- Какие колебания называют свободными?(это колебания, которые происходят в системе под действием внутренних сил в системе, выведенной из положения равновесия и представленной самой себе).

- Какие условия необходимы для возникновения свободных колебаний?(вывести из положения равновесия)

- 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. Эксперимент.

Демонстрация колебательных систем: пружинный и математические маятники.

- Что общего у этих колебательных систем?

Условия возникновения механических колебаний:

  • наличие положения устойчивого равновесия, при котором равнодействующая равна нулю.

  • Хотя бы одна сила должна зависеть от координат.

  • Наличие в колеблющейся материальной точке избыточной энергии.

  • Если тело вывести из положения равновесия, то равнодействующая не равна нулю.

  • Силы трения в системе малы.

Рассмотрим свободные колебания горизонтального пружинного маятника. Обратимся к рисунку 136 из учебника на стр.170.

Объяснение материала.

Что же увидим?

Увидим линию, т.к. тележка движется ,значит изменяется координата. Линия будет выражать зависимость координаты от времени. Пунктирная линия- косинусоида. Свободные колебания пружинного маятника являются гармоническими.

Зависимость координаты от времени можно записать так:

x= A cos w t

x=Xm cos w t,

где A и Xmамплитуды (максимальное отклонение от положения равновесия).

Т.к. косинус изменяется от -1 до 1 ,то координата лежит в промежутке

-А<=X<=А

Такой величиной может быть не только координата от давления ,но и сила тока, напряжение и т.д.

w- циклическая частота.

Найдем период по IIзакону Ньютона:

Fупр= ma, Fупр= -kx (карточка 1)

-mw2Acos wt= -k A cos w t / -1 и A cos w t

mw2=k

w=hello_html_3bf00e97.gif

Связь периода свободных колебаний с циклической частотой :

T=2π/w

T=2πhello_html_6e8b003a.gif

Период определяется собственными характеристиками колебательной системы, т.е. зависит только лишь от массы груза, которая характеризует инертные свойства маятника и коэффициента жесткости пружины, характеризующая силу взаимодействия.

Устали? Тогда я предлагаю отвлечься на небольшую динамическую паузу:

ХУДОЖНИКИ

Мы глазами поколдуем.

Круг огромный нарисуем!

Нарисуем мы окно

И большущее бревно.

Нарисуем лифта бег:

Глазки вниз, глазки вверх!

Все зажмурились: раз-два!

Закружилась голова.

Мы глазами поморгали,

Вмиг гирлянды засверкали.

Смотрим прямо и вперёд –

Это мчится самолёт…

Раз моргнули, два моргнули –

Наши глазки отдохнули!


Энергия свободных колебаний.

Рассмотрим взаимосвязь энергии и амплитуды собственных колебаний пружинного маятника. В отсутствии сил трения система является консервативной(КОНСЕРВАТИВНАЯ СИСТЕМА(от лат. conservo —сохраняю),  механич. система, для которой имеет место закон сохранения механич.энергии, т. е. сумма кинетич. энергии и потенц. энергии  системы постоянна).

E k+Ep= E k0+Ep0

Согласно уравнению потенциальной энергии для пружинного маятника Ep= kx2/2

Ep= kA2/2

E = Ep0

A=hello_html_m3e9535e6.gif

Из формулы видно, ,что чем жестче пружина тем меньше амплитуда колебаний.



Воспользуемся полученными знаниями для решения задач

5. Закрепление изученного материала

1 и №2 на странице 174 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.

1 вариант

2 вариант

1. Как изменится период колебаний математического маятника, если амплитуду его колебаний уменьшить в 2 раза? Трение отсутствует.

1)Уменьшится в 1,4 раза. 
2) Увеличится в 1,4 раза. 
3) Уменьшится в 2 раза. 
4) Увеличится в 2 раза. 
5) 
Не изменится.

2. Как изменится период колебаний математического маятника, если длину нити увеличить в 1,5 раза? Укажите число наиболее близкое к ответу.

1) Уменьшится в 1,2 раза.
2) 
Увеличится в 1,2 раза.
3) Уменьшится в 1,4 раза.
4) Увеличится в 1,4 раза. 
5) Уменьшится в 1,5 раза.
6) Увеличится в 1,5 раза.

3. Груз, прикреплённый к пружине, совершает гармонические колебания в горизонтальной плоскости. Как изменится период колебаний, если массу груза и жёсткость пружины увеличить в 2 раза?

1) Уменьшится в 4 раза.
2) Увеличится в 4 раза.
3) Уменьшится в 2 раза.
4) Увеличится в 2 раза.
5) 
Не изменится.

4. При гармонических колебаниях пружинного маятника груз проходит путь от правого крайнего положения до положения равновесия за 0,7 с. Каков период колебаний маятника?

1) 0,7 с.
2) 1,4 с.
3) 2,1 с.
4) 
2,8 с.
5) 3,5 с.

5. При гармонических колебаниях пружинного маятника с периодом 1с и амплитудой 12 см тело достигло минимальной скорости. Чему равна в этот момент координата тела?

1) Только 0 см.
2) Только 12 см.
3) Только - 12 см.
4) 
12 см или –12 см.
5) Среди ответов 1-4 нет правильного ответа.

1. Пружинный маятник совершает гармонические колебания с амплитудой 20 см. Как изменится период колебаний этого маятника при уменьшении амплитуды колебаний до 10 см? Трение отсутствует.

1) Увеличится в 2 раза.
2) Уменьшится в 2 раза.
3) Немного увеличится.
4) Немного уменьшится.
5) 
Не изменится.

2. Груз, прикреплённый к пружине, совершает гармонические колебания в горизонтальной плоскости. Как изменится период колебаний груза, если жёсткость пружины увеличить в 2 раза?

1) Уменьшится в 2 раза.
2) Увеличится в 2 раза.
3) 
Уменьшится в 1,4 раза.
4) Увеличится в 1,4 раза.
5) Не изменится.

3. Груз, прикреплённый к пружине, совершает гармонические колебания в горизонтальной плоскости. Как изменится период колебаний груза, если его массу и жёсткость пружины уменьшить в 2 раза?

1) Уменьшится в 4 раза.
2) Увеличится в 4 раза.
3) Уменьшится в 2 раза.
4) 
Увеличится в 2 раза.
5) 
Не изменится.

4. При гармонических колебаниях математического маятника груз проходит путь от правого крайнего положения до положения равновесия за 0,5 с. Каков период колебаний маятника?

1) 0,5 с.
2) 1,0 с. 
3) 1,5 с.
4) 
2,0 с.
5) Среди ответов 1-4 нет правильного ответа.

5. Груз, прикреплённый к невесомой и нерастяжимой нити, совершает гармонические колебания в вертикальной плоскости с периодом 1,5 с и амплитудой 15 см. Чему равна координата груза в момент, когда он достигает минимальной скорости?

1) Только 0 см. 
2) Только15 см. 
3) Только –15 см.
4) 
15 см или –15 см.

6 . Рефлексия. (заполнить анкету, нужное подчеркнуть)

1.На уроке я работал
2.Своей работой на уроке я
3.Урок для меня показался
4.За урок я
5.Мое настроение
6.Материал урока мне был


7.Домашнее задание мне кажется

активно / пассивно
доволен / не доволен
коротким / длинным
не устал / устал
стало лучше / стало хуже
понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
легким / трудным
интересно / не интересно



7. Итоги урока. Оценки за урок.

8. Домашнее задание: §38,задача №3(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.


Краткое описание документа:

   В последние годы интерес к физике и понимание ее роли в нашей повседневной жизни значительно уменьшились. Это явления глобального масштаба.

        Поэтому перед международным физическим сообществом стоит задача предпринять активные действия для того, чтобы довести свое видение современной физики до широкой общественности и политиков. Физика не только играет важную роль в развитии науки и технологий в целом, но и оказывает огромное влияние на общество, являясь по сути мировоззренческой основой современной цивилизации.

        К сожалению, эти очевидные для физиков вещи, совсем не очевидны для многих наших современников. Необходимо помочь им осознать роль современной физики как в создании большинства уже существующих технологий, так и в решении таких важных глобальных проблем, как поиск новых источников энергии, защита окружающей среды и здоровья населения.
Вариант подхода
          В
 1905 году вышли в свет работы Альберта Эйнштейна, которые заложили основы трех фундаментальных областей физики: теории относительности, квантовой теории и теории Броуновского движения. Всемирный год физики дает возможность провести юбилейные торжества в связи со 100-летием этих открытий и в полной мере использовать замечательный юбилей для повышения общественного интереса к физике.
Задачи 
       Главная задача - объединить усилия физического сообщества для того, чтобы:

  аккумулировать идеи различных праздничных акций и мероприятий, направленных на привлечение внимания общества и власти к физике

  реализовать наиболее яркие из этих идей, обеспечив наибольший общественный резонанс

  продемонстрировать, что физики - это дружное сообщество творческих, позитивно мыслящих личностей, которые способны достойно ответить на самые сложные вызовы современности.

Автор
Дата добавления 10.03.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров489
Номер материала 435758
Получить свидетельство о публикации


Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх