Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Конспекты / Урок физики «Механические и электромагнитные колебания. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями»
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Физика

Урок физики «Механические и электромагнитные колебания. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями»

библиотека
материалов

Класс 11

Дата 05.09.2016

Тема: «Механические и электромагнитные колебания. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями.»

Цель:

  • провести полную аналогию между механическими и электромагнитными колебаниями, выявив сходство и различие между ними

  • научить обобщению, синтезу, анализу и сравнению теоретического материала

  • воспитание отношения к физике, как к одному из фундаментальных компонентов естествознания.

ХОД УРОКА

Проблемная ситуация: Какое физическое явление мы будем наблюдать, если отклонить шарик от положения равновесия и опустить? (продемонстрировать)

Вопросы классу: Какое движение совершает тело? Сформулируйте определение колебательного процесса.

Колебательный процесс - это процесс, который повторяется через определённые промежутки времени.

1. Сравнительные характеристики колебаний

Фронтальная работа с классом по плану (проверка осуществляется через проектор).

План:

  • Определение

  • Как можно получить? (с помощью чего и что для этого надо сделать)

  • Можно ли увидеть колебания?

  • Сравнение колебательных систем.

  • Превращение энергии

  • Причина затуханий свободных колебаний.

  • Аналогичные величины

  • Уравнение колебательного процесса.

  • Виды колебаний.

  • Применение

Учащиеся в ходе рассуждений приходят к полному ответу на поставленный вопрос и сравнивают его с ответом на экране.

кадр на экране

Механические колебания

Электромагнитные колебания

Сформулируйте определения механических и электромагнитных колебаний

это периодические изменения координаты, скорости и ускорения тела.

это периодические изменения заряда, силы тока и напряжения

Вопрос учащимся: Что общего в определениях механических и электромагнитных колебаний и чем они отличаются!

Общее: в обоих видах колебаний происходит периодическое изменение физических величин.

Отличие: В механических колебаниях - это координата, скорость и ускорение В электромагнитных - заряд, сила тока и напряжение.

Вопрос учащимся

кадр на экране

Механические колебания

Электромагнитные колебания

Как можно получить колебания?


С помощью колебательной системы (маятников)

С помощью колебательной системы (колебательного контура), состоящего из конденсатора и катушки.

hello_html_m2ecaeabe.png


а) пружинного;


hello_html_m61ca0dea.png

б) математического


hello_html_m34e946c1.png

Вопрос учащимся: Что общего в способах получения и чем они отличаются?

Общее: и механические, и электромагнитные колебания можно получить с помощью колебательных систем

Отличие: различные колебательные системы - у механических - это маятники,
а у электромагнитных - колебательный контур.

Демонстрация учителя: показать нитяной, вертикальный пружинный маятники и колебательный контур.

кадр на экране

Механические колебания

Электромагнитные колебания

«Что необходимо сделать, чтобы в колебательной системе возникли колебания?»

Вывести маятник из положения равновесия: отклонить тело от положения равновесия и опустить

hello_html_m6e5e607d.png


вывести контур из положения равновесия: зарядить конденса­тор от источника постоянного напряжения (ключ в положении 1), а затем перевести ключ в положение 2.

hello_html_m53727195.png

Демонстрация учителя: Демонстрации механических и электромагнитных колебаний (можно использовать видеосюжеты)

Вопрос учащимся: « Что общего в показанных демонстрациях и их отличие?»

Общее: колебательная система выводилась из положения равновесия и получала запас энергии.

Отличие: маятники получали запас потенциальной энергии, а колебательная система - запас энергии электрического поля конденсатора.

Вопрос учащимся: Почему электромагнитные колебания нельзя наблюдать также как и механические (визуально)

Ответ: так как мы не можем увидеть, как происходит зарядка и перезарядка конденсатора, как течёт ток в контуре и в каком направлении, как меняется напряжение между пластинами конденсатора

2 Работа с таблицами

Сравнение колебательных систем

Работа учащихся с таблицей № 1 , в которой заполнена верхняя часть (состояние колебательного контура в различные моменты времени), с самопроверкой на экране.

Задание: заполнить среднюю часть таблицы (провести аналогию между состоянием колебательного контура и пружинного маятника в различные моменты времени)

Таблица № 1: Сравнение колебательных систем

hello_html_m4c6e7f48.jpg

После заполнения таблицы на экран проецируется заполненные 2 части таблицы и учащиеся сравнивают свою таблицу с той, что на экране.

Кадр на экране

hello_html_m2b65bc03.jpg

Вопрос учащимся: посмотрите на эту таблицу и назовите аналогичные величины:

Ответ: заряд - смещение, сила тока - скорость.

Дома: заполнить нижнюю часть таблицы № 1 (провести аналогию между состоянием колебательного контура и математического маятника в различные моменты времени).

Превращение энергии в колебательном процессе

Индивидуальная работа учащихся с таблицей № 2 , в которой заполнена правая часть (превращение энергии в колебательном процессе пружинного маятника) с самопроверкой на экране.

Задание учащимся: заполнить левую часть таблицы, рассмотрев превращение энергии в колебательном контуре в различные моменты времени (можно использовать учебник или тетрадь).


на конденсаторе находится максимальный заряд – qm,

hello_html_31e3b61.gif

смещение тела от положения равновесия максимально – xm,

hello_html_m53d4ecad.gifhello_html_5182a038.gif

hello_html_63533fb5.gif

при замыкании цепи конденсатор начинает разряжаться через катушку; возникает ток и связанное с ним магнитное поле. Вследствие самоиндукции сила тока нарастает постепенно

hello_html_m64c7b424.gif

тело приходит в движение, его скорость возрастает постепенно вследствие инертности тела

hello_html_7c24a73e.gif

hello_html_16ff5a15.gif

конденсатор разрядился, сила тока максимальна – Im,

hello_html_14aa7ae4.gif

при прохождении положения равновесия скорость тела максимальна – vm,

hello_html_m37774ada.gif

hello_html_m4820d27e.gif

вследствие самоиндукции сила тока уменьшается постепенно, в катушке возникает индукционный ток и конденсатор начинает перезаряжаться

hello_html_m76aab857.gif

тело, достигнув положение равновесия, продолжает движение по инерции с постепенно уменьшающейся скоростью

hello_html_m1fac55a3.gif

hello_html_7b15349f.gif

конденсатор перезарядился, знаки заряда на обкладках поменялись

hello_html_58c951b2.gif

пружина максимально растянута, тело сместилось в другую сторону

hello_html_6326da09.gif

hello_html_7beb02e1.gif

разрядка конденсатора возобновляется, ток течёт в другом направлении, сила тока постепенно растёт

hello_html_m64c7b424.gif

тело начинает движение в противоположном направлении, скорость постепенно растёт

hello_html_7c24a73e.gif

hello_html_7f525b34.gif

конденсатор полностью разрядился, сила тока в цепи максимальна - Im

hello_html_14aa7ae4.gif

тело проходит положение равновесия, его скорость максимальна - vm

hello_html_m37774ada.gif

hello_html_m1751d18a.gif

вследствие самоиндукции ток продолжает течь в том же направлении, конденсатор начинает заряжаться

hello_html_m76aab857.gif

по инерции тело продолжает двигаться в том же направлении к крайнему положению

hello_html_1185a542.gif

hello_html_m4e4e7652.gif

конденсатор снова заряжен, ток в цепи отсутствует, состояние контура аналогично первоначальному

hello_html_58c951b2.gif

смещение тела максимально. Его скорость равна 0 и состояние аналогично первоначальному

hello_html_1b1086cb.gif


После индивидуальной работы с таблицей учащиеся анализируют свою работу, сравнивая свою таблицу с той, что на экране.

Вопрос классу: аналогию каких величин вы увидели в этой таблице?

Ответ: кинетическая энергия - энергия магнитного поля,

потенциальная энергия - энергия электрического поля

инерция - самоиндукция

смещение - заряд, скорость - сила тока.

Затухание колебаний:


Вопрос учащимся

кадр на экране

Механические колебания

электромагнитные колебания

Почему свободные колебания затухают?

колебания затухают под действием силы трения (сопротивления воздуха)

колебания затухают, так как контур обладает сопротивлением

Вопрос учащимся: аналогию каких величин вы здесь увидели?

Ответ: коэффициента трения и сопротивления

В результате заполнения таблиц учащиеся пришли к выводу, что существуют аналогичные величины.

Кадр на экране:

Аналогичные величины:

Дополнение учителя: аналогичными так же являются: масса - индуктивность, жёсткость - величина, обратная ёмкости.


Видеосюжеты: 1) возможные видеосюжеты свободных колебаний

Механические колебания


Электромагнитные колебания

шарик на нити, качели, ветка дерева, после того как с неё слетела птица, струна гитары


колебания в колебательном контуре


2) возможные видеосюжеты вынужденных колебаний:

игла швейной машины, качели, когда их раскачивают, ветка дерева на ветру, поршень в двигателе внутреннего cгорания

работа электробытовых приборов, линии электропередач, радио, телевидение, телефонная связь, магнит, который вдвигают в катушку




кадр на экране

Механические колебания

Электромагнитные колебания

Сформулируйте Определения свободных и вынужденных колебаний.

Свободные - это колебания, которые происходят без воздействия внешней силы Вынужденные - это колебания, которые происходят под воздействием внешней периодической силы.

Свободные - это колебания, которые происходят без воздействия переменной ЭДС Вынужденные — это колебания, которые происходят под воздействием переменной ЭДС

Вопрос учащимся: Что общего в этих определениях?

Ответ; свободные колебания происходят без воздействия внешней силы, а вынужденные - под воздействием внешней периодической силы.

Вопрос учащимся: Какие ещё виды колебаний вы знаете? Сформулируйте определение.

Ответ: Гармонические колебания - это колебания, которые происходят по закону синуса или косинуса.

Возможные применения колебаний:

  1. Колебание геомагнитного поля Земли под действием ультрафиолетовых лучей и солнечного ветра (видеосюжет)

  2. Влияние колебаний магнитного поля Земли на живые организмы, движение клеток крови (видеосюжет)

  3. Вредная вибрация ( разрушение мостов при резонансе, разрушение самолётов при вибрации) - видеосюжет

  4. Полезная вибрация (полезный резонанс при уплотнении бетона, вибросортировка - видеосюжет

  5. Электрокардиограмма работы сердца

  6. Колебательные процессы в человеке ( колебание барабанной перепонки, голосовых связок, работа сердца и лёгких, колебания клеток крови)

Дома: 1) заполнить таблицу № 3 (используя аналогию вывести формулы для колебательного процесса математического маятника и колебательного контура),

2) заполнить таблицу № 1 до конца (провести аналогию между состояниями колебательного контура и математического маятника в различные моменты времени.

Выводы по уроку: в ходе урока учащиеся провели сравнительный анализ на основе ранее изученного материала, тем самым систематизировали материал по теме: «Колебания»; рассмотрели применение на примерах из жизни.

Таблица №3. Уравнение колебательного процесса

Выразим h через х из подобия ∆АОЕ и ∆АВС

hello_html_m53d4ecad.gifhello_html_mc7dbfae.gifhello_html_m53d4ecad.gif

hello_html_m5b7153b.jpg

hello_html_m45580908.gifhello_html_m53d4ecad.gif

hello_html_m45580908.gif

hello_html_m45580908.gifhello_html_m53d4ecad.gif

hello_html_m7a306e65.gif

hello_html_mcf1deb2.gif

hello_html_mcf1deb2.gif

hello_html_m9885b6a.gif

hello_html_m25494e1f.gif

hello_html_2d82bf3a.gif


hello_html_m6be528b9.gif


hello_html_m177f714c.gif


hello_html_4f5d116c.gif


hello_html_m1237bbcc.gif


hello_html_7977f31.gif


hello_html_5f617f72.gif


hello_html_2c075d4b.gif


hello_html_2c075d4b.gif


hello_html_21d9987d.gif


hello_html_m2fe7d8a9.gif

hello_html_m682581d7.gif

hello_html_m2b3419c3.gif

hello_html_m1ee8dbaa.gif

hello_html_m3b28ee49.gif

hello_html_me2722a6.gif


hello_html_m7b83caa9.gif


hello_html_m7b83caa9.gif


hello_html_590cee1c.gif

hello_html_131f59ac.gif

hello_html_m2a6062ef.gif

hello_html_322de5b5.gif

hello_html_m5f421d60.gif

hello_html_5bc51265.gif

hello_html_5e997a13.gif

hello_html_m35b5a4af.gif

hello_html_32dc7bf2.gif







hello_html_m7cd4f486.gif


hello_html_32dc7bf2.gif







hello_html_m219471bf.gif


hello_html_m59f03c6b.gif







hello_html_e46d8b0.gif



Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 13.09.2016
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров701
Номер материала ДБ-191374
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

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