МБОУ «Никологорская средняя
общеобразовательная школа»
Урок -
общественный смотр знаний
по теме
«Механические 
колебания»
Урок в 11 классе.
Учитель:
Морозова Ирина Васильевна
Обобщающий урок по теме «Механические
колебания».
Цель:
На основе формирования диалектико-материалистического мировоззрения показать роль
опыта и моделей в изучении закономерностей колебательного движения.
Задачи
урока:Закрепление умений навыков решать задачи разных типов по теме
«Механические колебания».
Повторить
и закрепить основные понятия и формулы, описывающие гармонические
колебания.
План урока.
1. Организационный
момент.
2.
Разминка - вопросы классу.
3.
Самостоятельная тестовая работа (выполняют все ученики).
4.
Решение экспериментальных задач (работа по группам). (Оглашение и
«защита» решений,
по
одному ученику от группы.)
5.
Индивидуальное решение задач, по выбору. (Дифференцированный подход
к
учащимся)
6.
Решение качественных задач, (работа с классом по группам)
7.
Подведение итогов.
8.
Домашнее задание.
Ход урока.
I Сегодня на уроке мы закрепим вопросы и продолжим
решение задач по теме
«Механические
колебания».
*
II Сначала проведем небольшую разминку - ответим на ряд вопросов.
1. Какие
движения или процессы называются колебаниями? Какие колебания называются
свободными?
Какие условия необходимы, чтобы система могла совершать свободные
колебания?
Приведите примеры.
2.
Какие колебания называются вынужденными? Приведите примеры.
3.
Каков вид функции, которая является решением дифференцированного
уравнения
колебательного
движения.
4.
Какова формула для расчета периода математического маятника? От чего
зависит
период?
(T=2π √l/g)
5.
Какова формула для расчета периода пружинного маятника? От чего зависит
период?
(T=2 π√(m/ k)
6.
Как изменится период колебаний тела на пружине, если увеличить массу
тела в 4 раза?
(Т>в2р.)
7.
Как изменится период колебаний тела на пружине, если заменить пружину
другой, с
вчетверо
большей жесткостью? (< в 2р.)
8.
Как изменится частота колебаний математического маятника, если его
длину увеличить
в 4 раза? (< в 2 р.)
9. Материальная точка совершает незатухающие
гармонические колебания. Какие из величин, характеризующих это движение
(смещение, амплитуда, период, частота, фаза, скорость, ускорение)
являются постоянными, какие переменными? (запишем уравнение Х=Х m sin(co t + φ
). Xm, со , φ -
постоянные, постоянными величинами также являются v и Т (v=co /2л; Т
=2π/со ). Выражение (со t. + φ)
аргумент стоящий под знаком sin или cos - фаза - она со временем
изменяется, тогда и sin(co t + φ
) изменяет свое значение следовательно, меняется только смещение X. Значит
переменными величинами являются фаза и смещение (а также скорость и
ускорение)).
III Выполним
самостоятельную тестовую работу по вариантам, (откроем оранжевые книжки па
стр.155, первый вариант выполняет нечетные номера по 11 включительно, второй
вариант - четные по 12 включительно).
\. На рисунке изображены: груз, подвешенный на
пружине; шар, скатывающийся с наклонной плоскости; груз, находящийся на
вогнутой подставке; камертон. Какая из систем является колебательной?
2. Шарик на пружине совершает
свободные колебания около положения равновесия х=0,
Шарик на пружине совершает свободные колебания около положения
равновесия х=0,
перемещаясь из точки с координатой х=0,1м в точку с координатой х= -0,1м
и обратно. Чему равна амплитуда колебаний шарика?
.
А. 0. Б.
0,1м. В. 0,2м. Г. 0,3м. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.
3. Тело
совершает свободные колебания. На рисунке показаны силы, действующие на тело: F и F -
силы упругости; F - сила тяжести; F -
сила трения. Какая из этих сил всегда направлена к положению
равновесия и периодически изменяется?
А. F1 Б. F2
В. F3 Г. F4 Д. Среди ответов нет
правильного
4. На рисунке представлен график зависимости
координаты х тела, совершающего
гармонические колебания, от времени t Чему
равен период колебаний?
А.
0,02с. Б. 0,04с. В. 0,08с. Г. 0,01с Д. 0,06с.
5. Период колебаний пружинного
маятника 0,5с. Чему равна частота колебаний?
А. 1Гц. Б.О,5Гц. В.2Гц. Г. 2,5Гц. Д. 4Гц.
6. Груз массой 0,2кг подвешен на
спиральной пружине жесткостью 20 Н/м. Определить
период свободных колебаний груза.
А. = 0,6с. Б. = 1с. В. =0.5с. Г. = 0,4с. Д. Среди ответов А - Г нет правильного.
7. Определите период колебаний
математического маятника, длина которого 9,8м, на
поверхности Земли.
А. = 1с. Б. =2с. . В. = 6,3с. Г. = 7с. Д. = 10с.
8. На рисунке изображены
различные положения колеблющегося маятника. В каком
положении маятник обладает только
кинетической энергией?
*
9. На рисунке изображены графики зависимости координаты колеблющегося тела
от
времени при свободных колебаниях пяти маятников. В каком из них работа силы
трения не равна нулю?
10. На рисунке показана зависимость
амплитуды вынужденного колебания
от частоты вынуждающей силы для
пяти маятников. В каком из них сила
трения больше?
А. I. Б. 2. В. 3.
Г. 4. Д. 4.
11. На маятник действует внешняя сила. Частота вынуждающей силы
10Гц. Какие
колебания установятся в системе и каков их
период?
А. Свободные, 0,1с. Б. Вынужденные, Юс. В. Свободные, 10с.
Г. Вынужденные,
20с. Д. Вынужденные, 0,1с.
12. На рисунке изображен пружинный
маятник. Точка х=0 - положение равновесия
маятника. Чему равны координаты тела, когда ускорение его по модулю
максимально?
Амплитуда колебаний Зсм.
А.
xl= 1,5см,
х2=1,5см. Б. 0. В. х!=2см, х2=-2см.
Г.
х!=3см, х2=-3см. Д. х!=1см, х2=-1см.
ft
v
13. 14. Период колебаний математического маятника равен
Т=0,5с. Т=2с.
Чему
равна циклическая частота колебаний?
А. 0,5с. Б. 2с. В. 4π с.
Г. 
с
Д. Нет правильных ответов.
15. 16. Уравнение гармонических колебаний имеет вид
х=Ю,6со82тг x=2sin(2
+/2)
Чему
равна начальная фаза?
А. π /2 рад. Б. 3/2π. В. π Г. 0. Д. Нет
правильных ответов. 17. 18. Чему равен период колебаний математического
маятника?
А. 0,4с. Б. 0,6с. В. 1,2с. Г.
0,3с. Д. 0,2с. 19. 20. Чему равна частота?
А. 0,8Гц. Б. 1Гц. В. 1,2Гц.
Г. 2Гц. Д. 2,5 Гц
Ученики
меняются карточками и выставляют оценки в соответствии с количеством
правильных ответов, которые сообщает учитель
.
«5» - без ошибок«4» - 1-2 ошибки
«3»- 3-5 ошибок «2»- >5 ошибок
IV Выполнение
экспериментальных задач по группам {определение Т для разных колебательных систем).
1) Определить
период колебаний воды в U - образной трубке.
2) Определить
период колебаний груза, закрепленного на стальной пластине.
3) Определить
период колебаний пружинного маятника.
4) Определить
период колебаний математического маятника.
Задания разноуровневые.
. Решение экспериментальных
задач.
Жидкость находится в равновесии в тот момент,
когда
уровень ее в обоих коленах одинакова. Пусть» „ в данный момент
времени уровень жидкости в левом колене сместится на х вверх, а в
правом -на X
вниз относительно положения равновесия. На жидкость в этот момент
действует сила давления столба жидкости высотой 2х. Так как давление
жидкости p=pg2x, то сила давления
F=pS F=2pgxS. Мы видим,
что эта сила пропорциональна смещению х и направлена в сторону равновесия, а
поэтому жидкость в трубке будет совершать гармонические колебания с периодом Т= 2π √m/(2pgs) (постоянная
k заменена
на 2pgs)
v=l/2π √k/m; F= -kx
P=kx k=mg/x
V=l/2π √/g/X.
2. или T=t/n
V Индивидуальное
решение задач по выбору. (Каждый ученик из группы выбирает задачу из предложенных,
указанных на карточке.)
На оценку «3»
1. Маятник совершил 50
колебаний за 1 мин 40 с. Найти период, частоту и циклическую частоту
колебаний.
2. Шарик на нити за 5 с
совершил 10 полных колебаний. Чему равен период и частота
колебаний?
3. Амплитуда колебаний пружинного
маятника 0,1 м, масса груза этого маятника 0,1 кг,
жесткость пружины 10 Н/м. Определите
модуль и направление ускорения колеблющегося
груза в момент его максимального
отклонения от положения равновесия.
4. На пружине жесткостью 100
Н/м подвешен груз массой 0,25 кг. Определите период и частоту
колебаний маятника.
На оценку «4»
1. Вычислите амплитуду гармонических колебаний, если для фазы π/4 рад смещение равно 6 см.
2. Напишите уравнение гармонических колебаний, если за 1 мин совершается
60 колебаний;
амплитуда
равна 8 см, а начальная фаза 3/2 π рад.
3. Пружина под действием
прикрепленного к ней груза массой 5 кг совершает 45 колебаний в
минуту. Найдите коэффициент жесткости пружины.
4. Период колебаний математического 1 с. Определите длину маятника.
На оценку «5»
1 Груз массой 200 г совершает колебания на пружине с
жесткостью 500 Н/м. Найдите частоту
колебаний и наибольшую скорость движения груза, если амплитуда колебаний 8 см.
2 Определите ускорение свободного падения на Луне,
если маятниковые часы идут на ее
поверхности в 2,46 раза медленнее, чем на Земле
3 Пружина под действием груза удлинилась на 1 см.
Определите, с каким периодом начнет
совершать колебания этот груз на
пружине, если его вывести из положения равновесия.
4 Часы с маятником длиной 1 м за сутки отстают на 1
час. Что надо сделать с длиной маятника,
чтобы часы не отстали?
VI Решение
качественных задач по группам (карточки с заданиями ,по степени
сложности, для каждой группы выдаются). Зашита решений у доски (группа
снова выбирает ученика ,который будет объяснять решение.)
1гр. На оценку «5».
а) Трогаясь со станции, поезд некоторое время движется
практически равноускоренно. Укажите способ определения величины ускорения
в этот период с помощью нити, стограммовой гирьки и масштабной линейки.
б ) Как решить задачу, если масштабная линейка заменена
на динамометр - точные пружинные весы?
2гр. На оценку «4»
Имеются два маятника. Период одного из них известен. Как
проще узнать период другого маятника?
Згр. На оценку
«5».
Наблюдая у себя дома по телевизору высадку космонавтов на
Луну, преподаватель одного из колледжей заметил, что у одного из отсеков
корабля свисал рядом с фигурой космонавта, качаясь на чем -то вроде
каната, какой - то тяжелый предмет. Посмотрев на свои часы, преподаватель сумел
определить ускорение силы тяжести на Луне. Как он это сделал?
•ч
4гр На оценку «3»
Если у вас имеется модель автомобиля с колесами на
рессорах, то предложите способ определения жесткости пружины рессор и
период ее колебаний. Определите экспериментально эти величины.
Примечание.
Модель автомобиля можно рассматривать как пружинный маятник, жесткость пружины
которого k .
Нагружая последовательно автомобиль гирьками различной массы (например 50, 100,
200г),определите деформацию Д1 рессор с помощью вертикально расположенной
линейки и по этим данным вычислите k.
VII Подведение
итогов, выставление опенок.
VIII Домашнее
задание: упр№3 до конца.
