План-конспект открытого урока по физике в 9 классе "Величины, характеризующие колебательное движение"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Алгасовская средняя общеобразовательная школа

Моршанского района Тамбовской области

Новотомниковский филиал

План-конспект

открытого урока по физике

на тему: «Величины, характеризующие колебательное движение».

                                                   Подготовила: учитель физики

                       Рыбина Н. В.

Новотомниково 2020 г.

"Величины, характеризующие колебательное движение"

Цели урока:

·     Образовательная – дать определение основных характеристик колебаний, закрепить навыки работы с формулами, навыки оформления задач.

·     Развивающая – развивать представление учащихся  о различных видах движения.

·     Воспитательная – продолжить формирование представлений о взаимосвязи явлений природы и единой физической картины мира, воспитывать умение наблюдать, слушать и делать выводы.

Задачи:

·     Образовательные: сформировать у обучающихся представления о колебательном движении, колебательной системе; изучить свойства и основные характеристики колебаний – амплитуду, период, частоту. Помочь ребятам осмыслить практическую значимость изучаемого материала.

·     Развивающие: продолжить формирование общеучебных способов деятельности, развивать мышление, умения выделять главное в изучаемом материале, сравнивать и обобщать, устанавливать причинно-следственные связи между фактами, явлениями и причинами, их вызывающими. Развивать познавательный интерес обучающихся, используя данные о применении изучаемых явлений в окружающей жизни.

·       Воспитательные: способствовать формированию компетентностей в сфере социально-трудовой деятельности и в бытовой сфере, привитию культуры умственного труда, содействовать в ходе урока созданию обстановки сотрудничества.

Оборудование:

·          математический маятник;

·          компьютер;

·          мультимедиапроектор;

·          экран.

План урока:

1. Организационный момент (1 мин.)
2. Актуализация знаний (10 мин.)
3. Изучение нового материала (15 мин.)
         а) амплитуда колебаний
         б) период колебаний
         с) частота колебаний 

         д) фаза колебаний
4. Закрепление знаний – решение задач (15 мин.)
5. Итог урока (5 мин.)

Тип урока: объяснение нового материала и первичного закрепления.

Ход урока

1.     Организационный момент (1 мин.)

Здравствуйте, садитесь. Сегодня у нас на уроке присутствуют гости, огромная просьба к вам не волноваться и показать свои знания в полном объёме.

2.     Актуализация знаний (10 мин.)

 Для того, чтобы приступить к изучению новой темы нам необходимо вспомнить материал прошлого урока.

Карточка 1 (слайд 2)

1. Какой общей чертой обладают движение тел, изображенных на рисунке? (периодичность; за промежуток времени, равный периоду колебаний, тела дважды проходят  положение равновесия)

2. Как вы понимаете утверждение о том, что колебательное движение периодично? (колебания повторяются через определенный промежуток времени)

3. Что такое период колебаний? (промежуток времени, через который движение повторяется).

Карточка 2 (слайд 3)

1. Посмотрите на рисунок  и скажите, действует ли на шарик сила упругости пружины в точках  В, С, О,  Д, А, если  О – точка положения равновесия? Ответы обоснуйте.

2. Пользуясь рисунком, объясните, почему по мере приближения шарика к точке О с любой стороны его скорость увеличивается, а по мере удаления от точки О в любую сторону скорость шарика уменьшается. (При отклонении шарика от положения равновесия под действием силы упругости, направленной к положению равновесия, возникает ускорение. Они сонаправлены, поэтому тело увеличивает скорость. Дойдя до положения равновесия, тело будет иметь максимальное значение скорости. Тело не остановится и продолжит двигаться по инерции, вектор ускорения и сила упругости  противоположны по направлению, вследствие чего скорость уменьшается. Придя в крайнее положение она будет равна нулю).

3. Почему шарик не останавливается, дойдя до положения равновесия?  (Любое тело имеет свойство сохранять свою скорость, если на него не действуют силы или если равнодействующая равна нулю. Поэтому, дойдя до положения равновесия, где сила упругости равна нулю, шарик не остановится, а будет продолжать двигаться).

Карточка 3 (слайд 4)

1. Движение, которое повторяется через определённый промежуток времени называется… (колебанием)

2. Что такое маятник? (твердое тело, совершающее под действием приложенных сил около неподвижной точки или вокруг оси)

3. Как называются колебания, происходящие в системе без действия внешних сил (свободные колебания).

Карточка 4 (слайд 5)

1. Как называют колебательную систему, состоящую из нити и шарика?

 (нитяной маятник).

2. Укажите положение равновесия шарика на рисунке.

3. Что такое колебательная система? (система тел,

 способная совершать свободные колебания)

Молодцы, справились с заданием!

Колебания играют большую роль в жизни человека. Без знания законов колебаний нельзя было бы создать часы, радио, телевизор, телефон, компьютер.
Эту тему не оставили без внимания поэты и композиторы. Все вы знаете слова: 
– Голубой вагон бежит, качается, Скорый поезд набирает ход...
Или слова...

–Качает, качает, качает 

           Задира-ветер фонари над головой...

Всюду в нашей жизни мы встречаемся с колебательными движениями: периодическое движение участков сердца и легких, колеблются ветви деревьев при порыве ветра, ноги и руки при ходьбе, пульсируют звезды (будто дышат), а возможно и вся Вселенная, колеблются атомы в узлах кристаллической решетки.

Слайд 6

Демонстрация 1: Качается нитяной маятник. Нам необходимо охарактеризовать эти движения. А вы можете сейчас это сделать? О чем же пойдет речь сегодня на уроке? (о величинах, характеризующих колебательное движение).

Слайд 7

Запишите тему урока «Величины, характеризующие колебательное движение».

Цель нашего урока: изучить эти величины и установить зависимость между ними.

3.     Изучение нового материала (15 мин.)

Демонстрация 2: Показываем колебательную систему – маятник, система находится в равновесии, выведем систему из состояния равновесия, отклоняя нить дважды на разные углы.

 Во время колебаний тело периодически отклоняется от своего положения равновесия. Это отклонение называют смещением, которое можно измерить.

Вопрос к классу: В каких единицах может быть измерено смещение?

Слайд 8

Смещение измеряется в метрах [x]= 1 м, (записывают определение)

Чем отличаются эти движения? В первом случае шарик отклоняется на большее расстояние от положения равновесия, чем во втором.

– Это расстояние и есть амплитуда колебания. Запишем определение.

Слайд 9

Амплитуда – это модуль наибольшего смещения от положения равновесия. 
Амплитуда обозначается  А и выражается в метрах в системе СИ

[A]= 1м,

Амплитуда обозначается  – А

Единицы измерения  – метр

Слайд  10

       Обратим внимание на характер колебаний. Посмотрите, как выглядит полное колебание – движение тела из  крайней точки и обратно в эту крайнюю точку (четыре амплитуды). 

На выполнение одного полного колебания  потребовалось некоторое время. Это время, как вы уже знаете, называется периодом колебаний.

Слайд  11

Период  – это промежуток времени, за которое происходит одно полное колебание.

Период обозначается  – Т

Единицы измерения  – секунда

– Для нахождения периода нам необходимо измерить время  t наблюдения за колебаниями и разделить его на число колебаний N. 

Т =

Слайд 12

Демонстрация 3:  подвесим два одинаковых шарика на нитях разной длины и приведем их в движение. Мы увидим, что за один и тот же промежуток времени короткий маятник совершит больше колебаний, чем длинный. Какой вывод мы можем сделать? Чем длиннее маятник, тем меньше период.

Слайд 13

Следовательно, есть ещё одна характеристика колебаний 

частота – это число колебаний за единицу времени.

Частота обозначается греческой буквой  – ν(ню).

Единицы измерения  – Гц (герц)

Частота определяется по формуле 

                                                        ν =

число колебаний N разделить на время t, за которое произошли эти колебания. 

Слайд 14

Единица измерения названа Герц в честь немецкого ученого Генриха Герца, за его большие заслуги в изучении колебаний. 

Слайд 15

Глядя на формулы частоты и периода мы видим, что частота это величина обратно пропорциональная периоду, следовательно:

ν =         T =

Не только нитяной маятник, но и любая другая колебательная система имеет определенную частоту свободных колебаний, зависящую от параметров этой системы. Например, частота свободных колебаний зависит от массы груза и жесткости пружины.

Рассмотрим еще одну характеристику колебаний – фазу. О том, что такое фаза, более подробно мы будем говорить в старших классах. Сегодня мы должны  рассмотреть, с чем можно эту характеристику сравнить, сопоставить и как ее для себя определить. Удобнее всего фазу колебаний сопоставить со скоростью движения маятника.

Слайд 16

Демонстрация 4: оба нитяных маятника качаются с одинаковой частотой, т.к. длины нитей и амплитуды одинаковы, но  векторы скоростей направлены в противоположные стороны. Значит они колеблются в разных фазах или противофазах.

Слайд 17

Демонстрация 5: оба нитяных маятника качаются с одинаковыми частотами. Скорости направлены в одну сторону, следовательно они движутся в одинаковых фазах.

Слайд 18

 Демонстрация 6: скорости направлены в одну сторону, но в какой-то момент они будут противоположны. В таком случае говорят, что колебания происходят с разностью фаз.

Таким образом, колебательные движения характеризуются амплитудой, частотой, периодом и фазой.

4.     Закрепление знаний – решение задач (15 мин.)

Слайд 19-20

1. Маятник совершил 20 колебаний за 80 секунд. Найти период и  частоту колебаний? 

Дано:	СИ	Решение
N=20 колебаний		1)      Т = Т= = 4 с 2)      ν =      ν =   = 0,25 Гц
t = 80 c
T-? ν -?
		Ответ: Т=4 с, ν = 0,25 Гц

Слайд 21-22

1.     Сердце — это орган, имеющий массу 300 г. С 15 до 50 лет оно бьется со скоростью 70 ударов в минуту. В период между 60 и 80 годами оно ускоряет свое движение, достигая примерно 79 ударов в минуту. В среднем это составляет 4,5 тысячи пульсаций в час и 108 тысяч в день. В обычном режиме этот орган перекачивает 360 литров крови в час, а за всю жизнь — 224 миллиона литров. Столько же, сколько река Сена за 10 минут!

Чему равен период колебаний работы сердца?

Дано:	СИ	Решение
N1=70 колебаний t1 = 1мин N2=79 колебаний t2 = 1мин	60 с 60 с	Т = Т1 =  = 0,86 с Т2 = = 0,76 с Ответ: Т1 =0,86 с, Т2 =0,76 с
T1-? T2-?

Слайд 23-24

2.     Небольшие размеры колибри и их способность сохранять постоянную температуру тела требуют интенсивного обмена веществ. Ускоряются все важнейшие функции в организме, сердце делает до 1260 ударов в минуту, увеличивается ритм дыхания — до 600 дыхательных движений за одну минуту. Высокий уровень обмена веществ поддерживается интенсивным питанием — колибри почти непрерывно кормятся нектаром цветов.

Определите частоту колебаний сердца колибри.

Дано:	СИ	Решение ν =
N =1260 ударов		ν =  = 21 Гц
t = 1 мин	60 c
ν - ?		Ответ: ν = 21 Гц

Слайд 25-26

3.      Период колебаний равен 5 с. Чему равна частота? 

Дано:	СИ	Решение
Т = 5 с		ν =  =  =0,2 Гц     Ответ:  ν = 0,2 Гц
ν - ?

Слайд 27-28

4.      Частота колебаний равна 25 Гц. Что это значит? Определить период? 

Дано:	СИ	Решение T =
ν = 25 Гц		T =  = 0,04 с Ответ: T = 0,04 с
Т - ?

Слайд 29-30

5.      Сколько колебаний совершает маятник за 40 секунд, если известно, что время одного колебания равно 5 секунд. 

Дано:	СИ	Решение
T = 5 c t=40 c		Т = N=  =  = 8 колебаний Ответ: N = 8 колебаний
N= ?

Слайд 31-33

5.     Итог урока. Выставление оценок за работу в классе (5 мин).

Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно……..

Домашнее задание §26, упр 24 (4, 5, 6)

Карточка 1

1.Какой общей чертой обладают движение тел, изображенных на рисунке?

2. Как вы понимаете утверждение о том, что колебательное движение периодично?

3. Что такое период колебаний?

Карточка 2

1. Посмотрите на рисунок  и скажите, действует ли на шарик сила упругости пружины в точках  В, С, О,  Д, А, если  О – точка положения равновесия? Ответы обоснуйте.

2. Пользуясь рисунком, объясните, почему по мере приближения шарика к точке О с любой стороны  его скорость увеличивается, а по мере удаления от точки О в любую сторону скорость шарика уменьшается.

3. Почему шарик не останавливается, дойдя до положения равновесия? 

Карточка 3

1. Движение, которое повторяется через определённый промежуток времени называется…

2. Что такое маятник?  

3. Как называются колебания, происходящие в системе без действия внешних сил?

Карточка 4

1. Как называют колебательную систему, состоящую из нити и шарика?

2. Укажите положение равновесия шарика на рисунке.

3. Что такое колебательная система?                                       

1.     Период колебаний равен 5 с. Чему равна частота? 

2.     Частота колебаний равна 25 Гц. Что это значит? Определить период? 

3.     Сколько колебаний совершает маятник за 40 секунд, если известно, что время одного колебания равно 5 секунд. 

4.     Маятник совершил 20 колебаний за 80 секунд. Найти период и  частоту колебаний? 

Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно……..

Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно……..

Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно……..

Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно……..

Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно……..

1. Движение, которое повторяется через определённый промежуток времени называется…

2. Что такое маятник?  

3. Как называются колебания, происходящие в системе без действия внешних сил?

4. Что такое период колебаний?

5. Укажите положение равновесия шарика на рисунке.