Маятники

Пояснительная записка.

Урок начинается с того, что ученики в игровой форме, повторяют пройденную тему урока. С помощью наводящих вопросов учителя ребята должны сами сформулировать новую тему урока: «От чего зависит период колебаний маятников?» Перед учениками ставится проблема: от чего и как может зависеть период колебания маятников. Ребята выдвигают гипотезы и для их проверки разбиваются на группы. Каждая группа экспериментально ищет ответы на поставленные вопросы и затем формулирует выводы. Зная, от чего и как зависит период колебания маятников, учитель подводит ребят к тому, где и для чего могут служить маятники. Домашнее задание - творческое, на выбор ученика.

Необходимо сделать изучение физики интересным, пробудить у школьников любознательность, наблюдательность, желание думать, "включить" учеников в активную умственную работу. Этому способствует создание проблемной ситуации на уроке, групповая или парная исследовательская деятельность, творческие домашние задания. Все эти приёмы и методы позволяют повысить интерес к физической науке, сделать её увлекательной, занимательной и полезной и осознать, что физика – это не страшно, физика – это интересно.

Литература:

1. Горлова Л.А. «Нетрадиционные уроки, внеурочные мероприятия по физике» – М.: «ВАКО», 2006.

2. Малафеев Р.В. "Проблемное обучение физике в средней школе", М.: "Просвещение", 1993

3. Мастропас З.П., Синдеев Ю.Г. "Физика: Методика и практика преподавания", Ростов-на-Дону.: "Феникс", 2002

4. Гин А. «Приёмы педагогической техники», М.: издательство «Вита», 2002

5. Браверман Э.М. «Урок физики в современной школе. Творческий поиск учителей», М.: «Просвещение», 1993

6. Ланина И. Я. «Не уроком единым. Развитие интереса к физике», М.: «Просвещение», 1991

Предмет: физика

Класс: 9 класс

Учебник: Физика-9, Учебник для 9-го класса общеобразовательных учебных заведений. А. В. Перышкин, Е.М.Гутник – М.: Дрофа, 2005.

Тема урока: От чего зависит период колебания маятников?

Тип урока: изучение нового материала.

Цели по содержанию:

Образовательные:

• Закрепить знания по предыдущим темам;

• Ввести понятие математического и пружинного маятников, уметь определять период колебаний этих маятников и знать практическое их применение;

• Научить практически применять знания, полученные на уроках физики.

Воспитательные:

• Формировать интерес к предмету, учебе;

• Воспитывать инициативу, творческое отношение к учебной деятельности;

• Способствовать развитию нравственных качеств личности учащихся, ответственность за результаты своего труда.

Развивающие:

• Развивать физическое мышление учащихся, их творческие способности;

• Развивать умение самостоятельно формулировать выводы;

• Расширить познавательный интерес;

• Развивать речевые навыки.

Задачи урока:

• Сформировать представление о том, что такое маятники, от чего зависит период колебаний маятников и где их можно применять на практике;

• Создать условия для развития личности учеников в процессе их деятельности;

• Способствовать развитию практических навыков и умений;

• Научить выделять главное, сравнивать, развить способности к обобщению, систематизации полученных знаний. Формировать умение работать в паре.

Формы организации познавательной деятельности: фронтальная, парная, индивидуальная.

Методы: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, проблемного изложения, исследовательский.

Формы контроля: мягкий контроль со стороны учителя, самоконтроль,

Средства обучения: наглядность, дидактический и раздаточный материал, учебник.

Оборудование:

1) Штативы – 6 штук.

2) Грузы на нити – 4 штук.

3) Пружины с разной жесткостью и грузами разной массы– 4 штук.

4) Электронный секундомер – 1 штука.

5) часы-ходики

Ход урока

1 этап. Актуализация ЗУН, необходимых для творческого применения знаний.

Вступительное слово учителя.

Ребята! Я вам сейчас раздам листы с задачами. Решая эти задачи, вы повторите не только пройденный материал, но и сможете отгадать, о каком физическом теле пойдёт речь сегодня на уроке. Вам предстоит решить семь задач, т.е. получить семь числовых ответов, каждой цифре соответствует буква. Таким образом, зашифрованное слово состоит из 7 букв.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28
а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к	л	м	н	о	п	р	с	т	у	ф	х	ц	ч	ш	ь	э	ю	я

1 буква: Определите период колебаний, если за 24 с тело совершает 2 колебания;

2 буква: Определите с какой скоростью тело, подвешенное на нити, будет проходить положение равновесия, если его отклонили на высоту 5 см от земли;

3 буква: Определите по графику период колебаний:

14

Х, см

t, с

0

28

14

4 буква: Определите частоту колебаний, если за 2 с тело совершает 36 колебаний;

5 буква: из уравнения координаты х=0,2 cost найдите период колебаний;

6 буква: из уравнения координаты х=9cоs(πt) найдите амплитуду колебаний;

7 буква: определите частоту колебаний, если период колебаний равен 0,1 с.

Ответ:

маятник 12, 1, 28, 18, 13, 9, 10

Учитель: Итак, речь сегодня пойдёт о маятниках.

Маятником можно назвать любое твердое тело, совершающее колебания вокруг неподвижной точки или вокруг оси.

2 этап. Определение темы урока.

• Ребята, приведите примеры маятников.

Ответы учащихся: качели, маятник в часах, колебания висячих мостов, тело на пружине, тело на нити и другие

• Рассмотрим пример с качелями. Так в парке качели длинные, а во дворах – короткие. Одинаковый ли период колебаний у длинных и коротких качелей?

Ответы учащихся: Нет. У длинных качелей период колебаний будет больше.

• В какой машине трясёт сильнее: в пустой или нагруженной?

Ответы учащихся: Трясёт сильнее в пустой машине, значит, у пустой машины период колебаний будет меньше.

Учитель: из примеров мы видим, что период колебаний маятников может быть различным. Так что же сегодня на уроке мы должны изучить и исследовать? Сформулируйте тему урока.

Ответ учащихся: От чего зависит период колебаний маятников?

Учитель: итак, запишем тему урока:

От чего зависит период колебаний маятников?

Цель нашего урока: выяснить от чего и как зависит период колебания маятников и где наши знания могут использоваться на практике?

3 этап. Подготовительный этап.

Рассмотрим два вида маятников: пружинный и математический.

Пружинный маятник.

Пружинный маятник – груз массой m, подвешенный на абсолютно упругой пружине и совершающий гармонические колебания под действием силы упругости F=-kx,

k-жесткость пружины (Н/м)

Нитяной маятник.

Нитяной(математический) маятник – система, состоящая из материальной точки массой m, подвешенной на нерастяжимой невесомой нити, и колеблющаяся под действием силы тяжести.

МАЯТНИК

Нитяной (математический Ld)

K

L

м период

K, m, А

m

L, m, А

m

Учитель: давайте посчитаем период колебаний математического маятника с помощью электронного секундомера. Засекаем время 10 с и считаем число полных колебаний маятника. (Класс хором подсчитывает колебания)

А теперь рассчитайте по формуле период колебания математического маятника: Т=t/N

• Выдвинете гипотезу: от чего может зависеть период колебаний математического маятника?

Ответы учащихся: От длины нити, массы груза, амплитуды колебаний.

Учитель: посчитаем период колебаний пружинного маятника. Засекаем время 10с и подсчитаем число полных колебаний. Рассчитайте период колебаний пружинного маятника: Т= t/N

• Выдвинете гипотезу: от чего может зависеть период колебания пружинного маятника?

Ответы учащихся: От коэффициента жёсткости, массы груза и амплитуды

Учитель: необходимо провести эксперимент, чтобы доказать зависит ли период колебаний маятников от этих величин и если зависит, то как?

Чтобы быстрее справиться с поставленной задачей, давайте разобьёмся на шесть групп.

4 этап. Практическая работа по группам

У вас на столах находятся карточки с заданиями и оборудование. Вы выполняете задание на карточках в течение 5 минут и делаете вывод: зависит ли период колебания маятника от данной величины и если зависит, то как.

Задания по группам:

1. Выяснить, зависит ли период колебаний пружинного маятника от амплитуды колебаний.

2. Выяснить, зависит ли период колебаний пружинного маятника от коэффициента жёсткости пружины.

3. Выяснить, зависит ли период колебания пружинного маятника от массы груза.

4. Выяснить, зависит ли период колебания математического маятника от амплитуды колебаний.

5. Выяснить, зависит ли период колебания математического маятника от длины нити.

6. Выяснить, зависит ли период колебания математического маятника от массы груза.

(После проведения практической работы, каждая группа, выступая перед классом, делает выводы: зависит ли период колебания маятника от данной величины и если зависит, то как).

5 этап. Выводы по результатам эксперимента.

Выводы учащихся: Период колебаний пружинного маятника не зависит от амплитуды и зависит от массы груза (чем больше масса, тем больше период) и коэффициента жёсткости (чем больше жёсткость пружины, тем меньше период). Период колебаний математического маятника не зависит от амплитуды и массы груза, а зависит только от длины нити (чем больше длина нити, тем больше период)

Учитель: зная, от чего и как зависит период колебаний маятников, можем записать формулы периода колебаний пружинного и математического маятников:

Обратите внимание, что не в одной из формул не стоит амплитуда!

6 этап. Обобщение и применение знаний на практике

• Теперь, зная от чего и как зависит период колебаний пружинного маятника, ответьте на вопрос: почему же в пустой машине трясёт сильнее, чем в нагруженной?

Ответы учащихся: чем меньше масса, тем меньше период и больше частота колебаний.

• Зная, от чего зависит период колебаний математического маятника, ответьте на вопрос: почему длинные качели раскачиваются медленнее?

Ответы учащихся: чем длиннее маятник, тем больше период его колебаний.

Учитель показывает часы-ходики, демонстрируя, как можно настроить эти часы: если часы спешат, то увеличивают длину маятника, и наоборот, если отстают, то длину маятника делают короче.

Учитель: что можно вычислить с помощью формул периода колебания маятников? Где же их можно тогда использовать? Для чего они могут служить?

Так, пружинный маятник можно использовать в невесомости для определения массы космонавта: кресло, в которое усаживают космонавта, закрепляют на пружине известной жёсткости. Зная период колебаний космонавта и жёсткость пружины, можно по формуле определить массу.

Математический маятник можно применять для расчёта ускорения свободного падения. Значение ускорения свободного падения зависит от полезных ископаемых под землёй. Поэтому, рассчитав по формуле ускорение свободного падения с помощью математического маятника, можно определять наличие полезных ископаемых. Этот метод можно использовать в геологоразведке.

7 этап. Домашнее задание.

Домашнее задание будет творческим, на выбор.

• Изготовить модели математического и пружинного маятников.

• Подготовить доклад о том, где можно использовать маятники на практике.

• Нарисовать маятники, которые встречаются в повседневной жизни.

8 этап. Подведение итогов. Рефлексия.

• Что вы узнали нового при изучении темы урока?

• Чему вы научились при изучении данной темы?

• Что оказалось для вас самым главным?

• Что вы ещё хотели бы узнать новое в этой теме?

• Какие умения вам удалось развить в ходе выполнения заданий? В чём это проявилось?

Учащиеся определяют уровень достижения результатов, выставляют себе оценку.

Как правило, опыт показывает, что учащиеся, которые «добыли» знания сами, лучше их усваивают и запоминают. У ребенка пробуждается желание применять эти знания на практике, формируется познавательная активность и самостоятельность. Поставленные цели и задачи урока очень хорошо реализуются через исследовательскую деятельность школьников, постановку проблемной ситуации на уроке, групповую работу.