Конспект открытого урока по физике в 11 классе «Механические колебания»

Конспект открытого урока по физике в 11 классе

«Механические колебания»

Цель урока: познакомить учащихся с одним из наиболее распространённых движений в природе и технике – колебательным движением

Задачи урока:

образовательные:

• ввести понятия колебательного движения и колебательной системы

• объяснить, что такое свободные колебания и условия существования свободных колебаний

• рассмотреть величины, характеризующие механические колебания: амплитуда, период, частота

• выяснить от каких величин зависит период нитяного и пружинного маятников

развивающие:

• развивать логическое мышление, познавательный интерес, умение обобщать, сравнивать, сопоставлять, исследовать, анализировать

• знать роль колебаний в жизни человека

воспитывающие:

• продолжить воспитание аккуратности при работе с приборами, умение работать в группах

• формировать коммуникативную компетентность

Планируемые результаты:

• знать/ понимать понятия: свободные механические колебания, условия существования свободных колебаний, колебательная система, величины, характеризующие колебательные движения: период, частота, амплитуда, пружинный и математический маятник, роль колебаний

• уметь: поставить цель, провести исследование, найти зависимость одной величины от другой, анализировать, сравнивать, делать выводы, решать качественные и количественные задачи по теме

Тип урока: открытие новых знаний

Методы обучения:

1. По способу передачи и восприятия информации

- словесные, наглядные, практические;

1. По характеру мыслительных операций

- репродуктивные (активное восприятие и запоминание информации);

- исследовательские (самостоятельная работа, работа в группах).

Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, экран, штатив с муфтой и лапкой, пружинный и математический маятники, набор грузов, две пружины разной жесткости, секундомер, линейка.

Ход урока:

№ этапа	План урока	Время (мин.)
1	Организационный момент (мотивация учебной деятельности)	3
2	Актуализация опорных знаний	7
3	Изучение нового материала	4
4	Работа в группах.	7
5	Отчет группы	14
6	Закрепление знаний, умений и навыков	6
7	Рефлексия	1
8	Итоги урока. Выставление оценок	2
9	Дифференцированное домашнее задание	1

I. Организационный момент (мотивация учебной деятельности).

Учитель: Мир удивителен и многообразен. По СМИ каждый день можно слышать и наблюдать информацию о колебании курса валют, колебаний цен на акции и пр.

Наблюдали ли вы колебания в жизни? Ответы учащихся.

Учитель: Еще с древних времен люди пытались представить мир в воображении, на основании фактов, полученных в результате наблюдения, исследований и опытов. Сегодня мы с вами вслед за учеными сделаем попытку заглянуть в него.

Исторические факты:

• Великий итальянский ученый Галилео Галилей всю жизнь посвятил физике и астрономии, сделав ряд важнейших открытий. Уже в студенческие годы Галилей увлекся изучением колебаний. Он обнаружил, что колебания маятника не зависят от его массы, а определяются длиной подвеса.

• Сохранилось придание о том, как молодой студент медицинского факультета Галилео Галилей в одно из воскресений 1583 года с интересом следил за качанием лампад в церкви. По ударам пульса он определил время, необходимое для полного размаха лампад. С этого времени ему пришлось медицину оставить и сосредоточиться на физике.

• Голландский физик и математик, механик и астроном Христиан Гюйгенс, опираясь на исследования Галилео Галилея, решил ряд задач механики и в 1656 году в возрасте 27 лет сконструировал первые маятниковые часы со спусковым механизмом.

II. Актуализация опорных знаний

Учитель: посмотрите на доску и скажите, в каком случае движение является колебательным, почему.

Вспомните из курса физики 7 класса (выполняют задание «Вспомни и заполни»)

«Вспомни и заполни» (вставьте пропущенные слова в определениях):

Механическое колебание – это движение, которое точно или приблизительно точно повторяется через равные промежутки времени, при котором тело смещается относительно положения равновесия, отклоняясь от него, то в одну, то в другую сторону.

Свободными колебаниями называют колебания, которые совершает система под действием внутренних сил.

Систему тел, которая способна совершать свободные колебания, называют колебательной системой

Свободные колебания рано или поздно затухают и прекращаются, т.к. энергия уменьшается с течением времени. Обычно затухание происходит под действием сил сопротивления среды.

Учитель: любое явление требует количественных характеристик. Для механических колебаний вы частично с ними знакомы. Давайте их тоже вспомним.

Заполняют таблицу на слайде:

Величина	Символ	Формула	Единица измерения
Частота	ν		Гц
Период	T		c
Амплитуда		-	м

1. Изучение нового материала

Пружинный маятник – модель колебательной системы; груз, прикрепленный к пружине.

Период свободных колебаний пружинного маятника: Т=2π√m/k

Математический маятник – модель колебательной системы; представляет собой небольшой груз, подвешенный на длинной нити.

Период свободных колебаний математического маятника: Т=2π√l/g

1. Работа в группах

Работа в группе заключается в выполнении 2 заданий: выполнить исследовательское задание, для этого: поставить цель к заданию, выполнить соответствующие измерения и вычисления, сравнить полученные результаты, обобщить и сделать вывод. Вторым заданием группы является решение задачи.

Исследовательское задание для 1 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити

Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

№ опыта	Длина нити, l, м	Число колебаний, n	Время колебаний, t, c	Период колебаний, T= t/n, с
1.
2.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача: Если и длину математического маятника, и массу его увеличить в 4 раза, то период свободных гармонических колебаний маятника

1) увеличится в 2 раза

2) увеличится в 4 раза

3) уменьшится в 4 раза

4) уменьшится в 2 раза

Ответ: _____

Исследовательское задание для 2 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от массы груза

Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

№ опыта	Длина нити, l, м	Масса груза, m, кг	Число колебаний, n	Время колебаний, t, c	Период колебаний, T= t/n, с
1.
2.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача: Массу математического маятника увеличили, оставив неизменной его длину. Как изменился при этом период его колебаний? Выберите вариант ответа:

1. не изменился

2. увеличился

3. уменьшился

4. ответ зависит от длины нити маятника

Ответ: _____

Исследовательское задание для 3 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от массы груза.

Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

№ опыта	Масса груза, m, кг	Число колебаний, n	Время колебаний, t, c	Период колебаний, T= t/n, с
1.
2.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача: За 1 минуту маятник совершает 12 полных колебаний. Какова частота груза на пружине?

Ответ: __________

Исследовательское задание для 4 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от жесткости пружины.

Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

№ опыта	Масса груза, m, кг	Число колебаний, n	Время колебаний, t, c	Период колебаний, T= t/n, с
1.
2.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача: Как изменится период колебаний нитяного маятника (подвешенного на нити груза), если длину нити уменьшить в 4 раза, а массу груза увеличить в 4 раза? Маятник считать математическим. Выбрать вариант ответа:

1) увеличится в 4 раза

2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 4 раза

4) уменьшится в 2 раза

Ответ: _________

1. Отчет групп.

2. Закрепление знаний, умений и навыков. Работа с карточкой.

Обобщение результатов выполнения исследовательских заданий. Учащиеся заполняют пустые строки таблицы.

Математический маятник	Пружинный маятник
При увеличении длины нити период колебаний увеличивается	При увеличении коэффициента жесткости пружины период колебаний уменьшается
Период колебаний не зависит от массы груза	При увеличении массы груза период колебаний увеличивается
Период колебаний не зависит от амплитуды	Период колебаний не зависит от амплитуды
Т=2π√l/g	Т=2π√m/k

Взаимопроверка

Учитель: Если вы согласны с данным утверждением, ставите +, если не согласны, то - .

1. Колебания качелей, раскачиваемых человеком, стоящим на земле являются свободными.

2. Колебания груза, подвешенного к пружине, после однократного выведения его из положения равновесия являются вынужденными.

3. Амплитуда – это наименьшее отклонение от положения равновесия.

4. Период – число всех колебаний.

5. Период – время всех колебаний.

6. Частота – число всех колебаний.

7. Скорость колебаний – 0 в точке равновесия.

8. Скорость колебаний – 0 в крайних точках.

9. Колебания груза на нити, один раз отведенного от положения равновесия и отпущенного совершают вынужденные колебания.

10. Свободными колебаниями называются колебания, которые происходят под действием внутренних сил.

11. Амплитуда – это наибольшее отклонение от положения равновесия.

12. Период – это время одного полного колебания.

13. Период – число одного колебания.

Код:

1. –

2. –

3. –

4. –

5. –

6. –

7. –

8. +

9. –

10. +

11. +

12. +

13. –

12-13: 5

9-11: 4

6-10: 3

1. Рефлексия.

1. Итоги урока. Выставление оценок

2. Дифференцированное домашнее задание:

§13, знать понятия, стр. 58 тесты

§13, знать понятия, сообщение «Маятник Фуко», «Маятник Максвелла»

Механическое колебание – это ________________, которое точно или приблизительно точно ________________ через равные промежутки времени, при котором тело смещается относительно положения ______________, отклоняясь от него, то в ___________, то в ______________ сторону.

___________________ колебаниями называют колебания, которые совершает система под действием внутренних сил.

Систему тел, которая способна совершать ______________________ колебания, называют ___________________ системой

Свободные колебания рано или поздно затухают и прекращаются, т.к. ____________________ уменьшается с течением времени. Обычно затухание происходит под действием сил ______________________среды.

Величина	Символ	Формула	Единица измерения
	ν		Гц
	T		c
		-	м

Математический маятник	Пружинный маятник
При увеличении длины нити период колебаний _________________________	При увеличении коэффициента жесткости пружины период колебаний ___________________________
Период колебаний __________________ от массы груза	При увеличении массы груза период колебаний ___________________
Период колебаний ______________ от амплитуды	Период колебаний _________________ от амплитуды
Т=2π√l/g	Т=2π√m/k

Исследовательское задание для 1 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити

Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

№ опыта	Длина нити, l, м	Число колебаний, n	Время колебаний, t, c	Период колебаний, T= t/n, с
1.
2.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача: Если и длину математического маятника, и массу его увеличить в 4 раза, то период свободных гармонических колебаний маятника

1) увеличится в 2 раза

2) увеличится в 4 раза

3) уменьшится в 4 раза

4) уменьшится в 2 раза

Ответ: _____

Исследовательское задание для 2 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от массы груза

Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

№ опыта	Длина нити, l, м	Масса груза, m, кг	Число колебаний, n	Время колебаний, t, c	Период колебаний, T= t/n, с
1.
2.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача: Массу математического маятника увеличили, оставив неизменной его длину. Как изменился при этом период его колебаний? Выберите вариант ответа:

1. не изменился

2. увеличился

3. уменьшился

4. ответ зависит от длины нити маятника

Ответ: _____

Исследовательское задание для 3 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от массы груза.

Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

№ опыта	Масса груза, m, кг	Число колебаний, n	Время колебаний, t, c	Период колебаний, T= t/n, с
1.
2.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача: За 1 минуту маятник совершает 12 полных колебаний. Какова частота груза на пружине?

Ответ: __________

Исследовательское задание для 4 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от жесткости пружины.

Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

№ опыта	Масса груза, m, кг	Число колебаний, n	Время колебаний, t, c	Период колебаний, T= t/n, с
1.
2.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача: Как изменится период колебаний нитяного маятника (подвешенного на нити груза), если длину нити уменьшить в 4 раза, а массу груза увеличить в 4 раза? Маятник считать математическим. Выбрать вариант ответа:

1) увеличится в 4 раза

2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 4 раза

4) уменьшится в 2 раза

Ответ: _________

ввести понятия колебательного движения и колебательной системы

объяснить, что такое свободные колебания и условия существования свободных колебаний

рассмотреть величины, характеризующие механические колебания: амплитуда, период, частота

выяснить от каких величин зависит период нитяного и пружинного маятников