Разработка урока по теме "Колебания. Гармонические колебания"

Разработка урока по теме "Колебания. Гармонические колебания"

---

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Цели урока:

формирование сведений о колебаниях, как о физических процессах;

выяснение каким образом возникают колебания;

формирование понятия о гармоническом колебании, характеристиках колебательного процесса;

объяснение понятия резонанса, его применение и методы борьбы с ним;

умения работать в группах, парах;

развитие самостоятельности мышления

Оборудование: пружинный и математический маятники, проектор, компьютер, презентация преподавателя, плакат из «Библиотеки наглядных пособий», лист усвоения знаний учащимися, карточки с обозначениями физических величин.

Ход урока

I. Мотивация.

Преподаватель: Сначала прочтем отрывок из стихотворения «Утро» Н.А. Заболоцкого

Рождённый пустыней,
Колеблется звук,
Колеблется синий
На нитке паук.
Колеблется воздух,
Прозрачен и чист,
В сияющих звёздах
Колеблется лист.

Итак, на сегодняшнем уроке мы будем говорить о колебаниях. Давайте подумаем и назовем, где встречаются колебания в природе, в жизни, в технике.

Учащиеся называют свои варианты наблюдения колебаний.

Преподаватель: Что же общего между всеми этими движениями?

Учащиеся: Движения постоянно повторяются

Преподаватель: Подобные движения называются колебаниями. Сегодня мы о них будем говорить. Записывается тема урока.

II. Актуализация знаний и изучение нового материала.

 Колебания — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы около точки равновесия. Определение необходимо записать в тетрадь.

Преподаватель: Колебаний встречается очень много. Попробуем их разобрать. Демонстрируются вынужденные колебания, на пружинном и математическом маятниках – свободные колебания. Учащиеся записывают в тетрадь виды колебаний.

Преподаватель:  Колебания называются автоматическими, если внешняя сила постоянная. Учащиеся в тетрадь записывают определения свободных, вынужденных, автоматических колебаний.

Преподаватель: Ещё колебания бывают затухающие и незатухающие. Затухающие колебания – это колебания, которые, под действием сил трения или сопротивления, со временем уменьшаются.

Незатухающие колебания – это колебания, которые со временем не изменяются; силы трения, сопротивления отсутствуют. Для поддержания незатухающих колебаний необходим источник энергии.

Преподаватель: Среди всех видов колебаний выделяют особый вид колебаний – гармонические.

Преподаватель: Смещением называется любое отклонение физической величины от ее значения в положении равновесия. Определение учащиеся записывают в тетрадь.

Преподаватель: Максимальное смещение называется амплитудой.

Учащиеся на графиках определяют амплитуду затухающих и незатухающих колебаний.

Преподаватель: Прежде чем рассматривать следующую величину, вспомним понятия величин, изученных на 1 курсе. Давайте посчитаем число колебаний на математическом маятнике. Можно ли определить время одного колебания?

Учащиеся: Да.

Преподаватель: Время одного полного колебания называется периодом – Т. Измеряется в секундах. Можно рассчитать период по формуле, если он очень мал. На графике разными цветами отмечены точки.

Учащиеся на графике определяют период, находя его между разными по цвету точками.

Преподаватель на математическом маятнике демонстрирует разную частоту при разной длине маятника. Частота ν – число полных колебаний за единицу времени.

Единица измерения – Гц. Между периодом и частотой существуют формулы связи. ν=1/Т Т=1/ν.

Преподаватель: Функция синуса и косинуса повторяется через 2π. Циклической (круговой) частотой ω (омега) колебаний называется число полных колебаний, которые совершаются за 2π единиц времени. Измеряется в рад/с, ω=2πν.

Преподаватель: Фаза колебания – (ωt+ φ0) – это величина, стоящая под знаком синуса или косинуса. Измеряется в радианах (рад).

Фаза колебания в начальный момент времени (t=0) называется начальной фазой – φ0. Измеряется в радианах (рад).

Преподаватель: Как выталкивают машину, если она застряла?

Учащиеся: Нужно дружно по команде раскачивать машину.

Преподаватель: Правильно. При этом мы используем физическое явление, названное резонансом. Резонанс возникает только в том случае, когда частота собственных колебаний совпадает с частотой вынуждающей силы. Резонанс – это резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний. На пособии «Библиотека наглядных пособий» демонстрируется модель резонанса.

III. Закрепление материала.

IV. Итоги урока.

Преподаватель: Что нового узнали сегодня на уроке?

V. Домашнее задание.

Всем выучить конспект урока. Решить задачу: по уравнению гармонического колебания найти всё, что можно. Желающие находят материал о пользе резонанса и вреде резонанса (можно сделать сообщение, реферат, приготовить презентацию).