Урок физики. 9 класс. Колебательное движение

Тема урока:

Величины, характеризующие колебательное движение

Цель урока:

• ознакомление с величинами, характеризующими колебательное движение: А, Т, ν, φ;

  • умение пользоваться ими для характеристики этих движений;

  • развитие умения рассуждать и делать выводы

Задачи:

Образовательная: познакомить обучающихся с величинами, характеризующими колебательное движение;

Развивающая: продолжить развивать представления о колебательном движении; развивать общеучебные умения и навыки: сравнивать, анализировать, делать выводы;

Воспитательная: продолжить воспитывать культуру речи, интерес к предмету, умение взаимодействовать в группах и парах.

Тип урока: урок новых знаний

Необходимое оборудование:

• два длинных нитяных маятника, один короткий;

• два пружинных маятника и два груза различной массы.

• презентация к уроку

• Нить

• Грузы различной формы и массы

1. Организационный момент. 2 мин

Организация обучающихся на работу.

Здравствуйте, ребята! Сегодня я хотел бы, чтобы во время нашего урока, мы с вами интересно провели бы время и продуктивно поработали.

Всем, наверное, знакомы эти стихотворные строки:

О, сколько нам открытий чудных

Готовят просвещенья дух

И опыт, сын ошибок трудных.

И гений, парадоксов друг.

И случай, бог изобретатель.

А.С. Пушкин

-Ребята! Кто написал эти строки… Правильно А.С. Пушкин.

Как удивительно точно подметил поэт характер научной деятельности.

Сегодня на уроке, мы попытаемся совершить небольшие, но зато самостоятельные открытия.

(дети включаются в деловой ритм урока, приветствуют учителя, настраиваются на работу).

1. Актуализация знаний учащихся о колебательных движениях. 5 мин Выявление уровня знаний о колебательных движениях и определение типичных недостатков знаний. На уроке мы будем работать с рабочими листами.

Опрос: продолжи фразу: (слайд 2)

1.Движения или процессы, которые точно или приблизительно повторяются называются …(колебаниями)…………

2.Общая черта разнообразных колебаний – их (периодичность)……..

3. Колебания происходящие только благодаря начальному запасу энергии называются (свободными)…………….

4.системы тел, которые способны совершать свободные колебания, называются (колебательными)………

5.твердое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания вокруг неподвижной точки или вокруг оси называется …(маятник)

Выберите правильный ответ: (слайд 3)

1. Какие из перечисленных ниже движений являются механическими колебаниями?

А. Движение качелей.

Б. Движение мяча, падающего на землю.

В. Движение звучащей струны гитары

2. Свободными называют колебания, которые происходят под действием…

А. … силы трения

Б. … внешних сил

В. … внутренних сил

1. Мотивационный момент. 5 мин

Создание ситуации (опыт) из которой обучающиеся самостоятельно формулируют тему урока.

Формулирует задание:

- С помощью данных предметов сделать маятники и заставить их совершать колебательное движение.

Для этого разделимся на группы. Подводим обучающегося к выводу:

Вопросы:

- Чем отличаются ваши маятники?

- В связи с этим, как они колеблются? Почему?

(Обучающиеся демонстрируют маятники (различной длины, различные грузы)

Экспериментируют, качая из стороны в сторону и т. П. Каждая группа демонстрирует свой маятник. Делают выводы.

Ответ: длина различная, разный и вес груза, разные пружины)

- По-разному, потому что все маятники разные.

- А чем именно отличаются их колебания? (одни быстрее совершают колебания, другие медленнее)

- Как вы думаете, о чем мы с вами сегодня будем говорить? Какая будет у нас тема урока?

Подготовка к восприятию нового материала

Помогает сформулировать тему.

- Запишем тему урока «Величины, характеризующие колебательное движение» : (слайд 4)

Изложение нового материала. 15 мин Сегодня на уроке мы должны дать определения физическим величинам: амплитуда, период, частота.

Сегодня вы будете добывать знания через гипотезу и эксперимент, т. Е продолжаем знакомиться с методами научного познания.

(Первичное восприятие и усвоение нового теоретического учебного материала)

- Давайте вспомним, что мы назвали на прошлом уроке - колебанием? (возвращение в исходную точку)

- Одинаково ли все ваши маятники это делали? Чем отличались? Показать колебание

- Таким образом, первой величиной является…(период) .

- Что же такое период?

- Сегодня мы даем точное определение: Период колебаний – промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание.

- Что теперь мы должны узнать о новой физ. величине?

1. Каким способом можно найти период колебаний ? (Измерив, время одного колебания секундомером).

2. А что бы было точнее, лучше отсчитать несколько колебаний и найти время, за которое они совершены. Разделив это время на число колебаний, мы найдем период колебаний

- Как вы думаете, какие единицы измерения у периода?

Молодцы! В системе СИ: 1[Т]=1[с]. (слайд 5)

Опыт:  пробуем и приходим к выводу от чего же зависит колебание. Направляю на формулирование вывода.

Какая зависимость?

А) Длинный и короткий маятники , значит, чем больше длина нити, тем больше Т.

Б) грузы различной массы ,  значит, чем больше масса, тем больше период. 

- А где в живой природе часто встречаются колебания? Мы их наблюдаем ежедневно.

Приводят примеры колебаний крыльев птиц (колибри, орла и т.п.), комара, мухи, стрекозы.

- В чем явная разница этих колебаний?

- Таким образом, есть еще величина , которая характеризует колебание. Это число колебаний за одну секунд.

В физике есть величина:

Частота (ν)- число колебаний за 1с.

В системе СИ какие единицы как вы думаете?

1[ν]=1[Гц]=1[ 1/c]. (слайд 6)

Проверим на опыте: возвратимся к опытам с маятниками, только один с очень короткой нитью, а другой с длинной.

Какой же из них совершит больше колебаний за равное время? (Ответ: короткий)

Значит, у какого маятника частота больше? (Ответ: у короткого)

- Ребята, одинаково ли зависят период и частота маятника от длины нити, массы груза? (Нет)

Какая же зависимость между Т и ν ? (Ответ: обратно-пропорциональная)

Т=1/ ν и ν=1 /Т схема , слайд 7

- Итак, давайте возвратимся к птицам, которые совершают колебания с разным периодом, а значит и с разной частотой.

Число колебаний крыльев птиц и насекомых за 1 секунду:

Аист=2; Колибри=35-50; Шмели=180-240; Мухи=190-330.

Число колебаний голосовых связок за 1 секунду:

Бас=80-350; Дети=260-1050.

А что еще разного во взмахах крыльев птиц, колебаниях маятников? (размах крыльев, отклонение в сторону от положения равновесия. Направляет на выявление разной амплитуды.)

- И мы знакомимся со следующей величиной, характеризующей колебательное движение:

Амплитуда (А) – наибольшее по модулю отклонение тела от положения равновесия.

В системе СИ: 1[А]=1[м]. (слайд 8)

- Продолжим: осталась еще одна величина, характеризующая колебательное движение). Рассмотрим колебания двух одинаковых маятников.

Проводим опыты: 1.синхронно два маятника,

2. в разные стороны, 3. с запазданием.

- Скажите, чем отличаются данные движения?

Формулирует вывод. Вывод:

- Должна существовать физическая величина, характеризующая эти отличия

Фаза – показывает какая часть периода прошла с момента начала колебания (слайд 9)

Значит, колебания могут осуществляться:

- в противофазе;

- с некоторой разностью фаз;

- в одинаковых фазах (синфазно).

(Тела движутся в противоположные стороны , навстречу друг другу)

10 мин Теперь я вам предлагаю на время стать экспериментаторами. Ребята! Работать вы будете в группах. Вам необходимо исследовать зависимость периода колебаний:

1. Исследуйте зависимость периода колебаний маятника от длины нити.

2. Исследуйте зависимость частоты колебаний маятника от длины нити.

3. Исследуйте зависимость периода от амплитуды.

4. Исследуйте зависимость периода от массы груза.

5. А пятая группа будет практиками. Они определят частоту сокращения сердечной мышцы в спокойном состоянии и в активном состоянии и придумают задачу по рисунку.

I группа

Цель: Исследуйте зависимость периода колебаний маятника от длины нити.

Опыт	А, м	l, м	t, c	N	T, c
1	0.1	0,25		30
2	0.1	0,75		30

Вывод: Чем больше ______________, тем меньше____________.
Карточка №1

Задание: исследовать зависимость периода колебаний шарика на нити от длины нити.

Рекомендации к выполнению работы

1. Попытайтесь сформулировать гипотезу, т.е. предположение о том, зависит или нет период колебаний Т шарика на нити от длины нити l.

2. Закрепите шарик на нити к лапке штатива. При этом длина нити l равна 25 cм или 0,25 м.

3. Отклоните шарик от положения равновесия на небольшую амплитуду (2- 5 см).

4. Убрав руку, сосчитайте число N=30 колебаний шарика на нити за время t₁, измеренное секундомером. Определите период свободных колебаний груза по формуле T₁ = t₁ / N.

5. Повторите опыт с шариком при этом увеличив длину нити в 3 раза (75 см), определите период колебаний T ₂= t₂ / N.

6. Найдите отношения Т₁ / Т₂.

Сравните их с отношениями l₁/l₂.

7. Попробуйте установить зависимость между периодом колебаний шарика на нити от длины нити.

8. Подтверждает ли опыт вашу гипотезу?

II группа

Цель: Исследуйте зависимость частоты колебаний маятника от длины нити.

Опыт	А, м	l, м	t, с	N	ν, Гц
1	0,1	25		30
2	0,1	75		30

Вывод: Чем больше ___________ , тем больше ____________.

Карточка №2

Задание: Исследуйте зависимость частоты колебаний маятника от длины нити.

Рекомендации к выполнению работы

1. Попытайтесь сформулировать гипотезу, т.е. предположение о том, зависит или нет период колебаний Т шарика на нити от длины нити l.

2. Закрепите шарик на нити к лапке штатива. При этом длина нити l равна 25 cм или 0,25 м.

3. Отклоните шарик от положения равновесия на небольшую амплитуду (2- 5 см).

4. Убрав руку, сосчитайте число N=30 колебаний шарика на нити за время t₁, измеренное секундомером. Определите частоту колебаний груза по формуле ν ₁ = N/ t₁

5. Повторите опыт с шариком при этом увеличив длину нити в 3 раза (75 см), определите частоту ν ₂ = N/ t₂

6. Найдите отношения ν ₁ / ν ₂.

Сравните их с отношениями l₁/l₂.

7. Попробуйте установить зависимость между частотой колебаний шарика на нити от длины нити.

8. Подтверждает ли опыт вашу гипотезу?

III группа

Цель: Исследуйте зависимость периода от амплитуды

Опыт	А, м	l, м	t, с	N	T, с
1	0,10	50		30
2	0,20	50		30

Вывод: Период колебания _________ от амплитуды колебания.

Карточка №3

Задание: Исследуйте зависимость периода от амплитуды

Рекомендации к выполнению работы

1. Попытайтесь сформулировать гипотезу, т.е. предположение о том, зависит или нет период колебаний Т шарика на ни от амплитуды

2. Закрепите шарик на нити к лапке штатива. При этом длина нити l равна 50 cм или 0,5 м.

3. Отклоните шарик от положения равновесия на небольшую амплитуду ( 10 см).(0,1м)

4. Убрав руку, сосчитайте число N=30 колебаний шарика на нити за время t₁, измеренное секундомером. Определите период колебаний груза по формуле T₁ = t₁ / N.

5. Повторите опыт с шариком при этом увеличив амплитуду в 2 раза (20 см=0,2м), определите частоту T₂ = t₂ / N.

6. Найдите отношения Т ₁ / Т ₂.

Сравните их с отношениями А₁/А₂.

7. Попробуйте установить зависимость между периодом колебаний шарика на нити от амплитуды.

8. Подтверждает ли опыт вашу гипотезу?

IV группа

Цель: Исследуйте зависимость периода от массы груза.

Опыт	А, м	m, кг	t, c	N	T, с
1	0,03	0,1		30
2	0,03	0,2		30

Вывод: Период колебания пружинного маятника _____________ от массы груза.

Карточка №4 Исследуйте зависимость периода от массы груза.

Задание: Рекомендации к выполнению работы

1. Попытайтесь сформулировать гипотезу, т.е. предположение о том, зависит или нет период колебаний Т шарика на нити от массы груза.

2. Закрепите шарик на нити к лапке штатива. При этом масса груза 0,1 кг

3. Отклоните шарик от положения равновесия на небольшую амплитуду (3 см=0,03м).

4. Убрав руку, сосчитайте число N=30 колебаний шарика на нити за время t₁, измеренное секундомером. Определите период колебаний груза по формуле T₁ = t₁ / N.

5. Повторите опыт с шариком при этом массу груза в 2 раза (0,2 кг), определите период T₂ = t₂ / N.

6. Найдите отношения Т₁ / Т ₂.

Сравните их с отношениями m₁/v₂.

7. Попробуйте установить зависимость между периодом колебаний шарика на нити от массы груза.

8. Подтверждает ли опыт вашу гипотезу?

5 группа

Задание: по пульсу определите частоту сердечного сокращения в одну минуту.

Рекомендации к выполнению задания.

1. Найдите на своей руке пульс.

2. Посчитайте число ударов за одну минуту.

3. Вычислите по формуле частоту сердечных сокращений в спокойном состоянии .

4. Встаньте, сделайте десять приседаний повторите опыт.

5. Сравните частоту сердечных сокращений в спокойном состоянии, и после выполнения физических упражнений.

6. Сделайте вывод

Рис1.

Пульс. Известно, что, прижав пальцем артерию, расположенную под кожей, как это показано на рис. 1 можно ощутить четкие ритмические колебания стенки сосуда. Это артериальный пульс. Как он возникает? Во время сокращения левого желудочка давление в аорте повышается и колебание ее стенки распространяется в виде волны вплоть До мельчайших артерий. Пульс полностью затухает в области капилляров. Следовательно, артериальный пульс — это колебание стенок сосудов, вызванное изменениями давления крови в сосудах в ритме сокращений сердца.

Артериальный пульс соответствует каждому сокращению сердца. Поэтому регистрация пульса используется для определения состояния сердца и сосудов в медицине, спорте, трудовой деятельности. С помощью современных методов можно непрерывно следить с Земли за состоянием сердечно-сосудистой системы у космонавтов в космическом корабле. Для определения способности сердечной деятельности к саморегуляции используют простой прием. У человека, спокойно сидящего на стуле, подсчитывают пульс за 1 мин. Затем ему предлагают выполнить 10—15 приседаний в удобном для него темпе и снова подсчитывают пульс. Сразу же после прекращения приседаний частота пульса увеличивается, а затем постепенно снижается. Чем быстрее произойдет возврат к прежней частоте пульса, тем выше способность к саморегуляции сердечной деятельности у данного человека.

У вас на столе лежат карточки с заданиями

В задании записана технология выполнения эксперимента.

(Работаете в группах 10 минут). Я вам обязательно помогу, если у вас возникнут проблемы. Результаты своей работы вы должны записать, составив отчет о проделанной работе. От группы о

Учащиеся приводят свои выводы.

Результат проведенного эксперимента согласуется с выводами, которые дает теория. А это означает, что опыт и теория подтверждают гипотезу.

Рабочий лист по заданиям группы «Гипотеза»

№ опыта	Гипотеза	Что я делал	Что измерял	Вывод из эксперимента

– Сейчас мы решим несколько задач по пройденной теме в группе: 4 мин

1гр . Маятник совершил 20 колебаний за 80 секунд. Найти период и  частоту колебаний? (4с, 0,25Гц )
2гр. Период колебаний равен 5 с. Чему равна частота? (0,2Гц)
3гр. Частота колебаний равна 25 Гц. Определить период? (0,04с)
4гр. Сколько колебаний совершает маятник за 40 секунд, если известно, что время одного колебания равно 5 секунд.(8 колебаний)

5 гр. Игла швейной машины делает 600 колебаний в минуту. Какова частота колебаний иглы.(10 Гц)

Выйти записать решения. 5 групп.

Проверяем.

Оценки вы получаете в группах.

Итак, ребята: Что нового мы сегодня узнали:

С какими величинами мы познакомились?

Какие зависимости мы установили?

А как мы с вами это установили?

Каким методом?

Мы экспериментировали, мы проводили опыты, мы даже выдвигали гипотезы

Итог урока. Выставление оценок за работу в классе.

Всюду в нашей жизни мы встречаемся с колебательными движениями: периодически движение участков сердца и легких, колеблются ветви деревьев при порыве ветра, ноги и руки при ходьбе, пульсируют звезды (будто дышат), а возможно и вся Вселенная, колеблется атомы в узлах кристаллической решетки. Ученый Л.И. Мандельштам говорил, что если посмотреть историю физики, то можно увидеть, что главные открытия были связаны по существу с колебаниями.

“ Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой тянись
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет”
Фирдоуси (персидский поэт).

       Подведение итога проводится в форме игры «Алфавит». В игре участвуют 5 учеников: по одному представителю от каждой группы. При затруднении игрок может брать помощь группы, но, при условии, что ответ будет показан жестами.

    Например:

А- размах колебаний (амплитуда)

Б – колебание сердца, пульса (биение);

В – два вида колебаний (свободные и вынужденные);

Г – единица измерения частоты (герц);

Д – количество колебаний за 1 секунду, если период равняется 0,5 сек. (два);

Ж – десерт, который колеблется (желе);

З  - свободные колебания называются (затухающими);

И – колеблется в швейной машинке (игла);

К – периодически повторяемые движения (колебания);

Л – осуществляет колебание на ветке дерева (лист);

М – осуществляет колебание в часах (маятник);

Н – название буквы, которая обозночает частоту (ню);

О – еще один периодический вид движения (оборот);

П – время одного полного колебания (период);

Р – амплитуда по существу (размах)

С – единица измерения периода (секунда);

Т – причина угасания колебаний (трение);

У – колеблется с ответом около доски (ученик);

Ф – помогал записывать колебание на уроке (фломастер);

Х- период, амплитуда, частота – одним словом (характеристики);

Ц – возникают в океане в результате колебаний земной коры (цунами);

Ч – количество колебаний за единицу времени (частота);;

Щ – предмет гигиены, который осуществляет колебание утром и вечером (зубная щетка);

. Рефлексия.

Лист самоконтроля

Сегодня на уроке я…
Приводил факты	Делал выводы	Проводил теоретические доказательства	Проводил измерение по алгоритму	Продуктивно взаимодействовал с другими

Домашнее задание. П.24

Польза колебаний	Вред колебаний

Рабочий лист(Ф.И)____________________________________________

Тема урока _______________________________________________________________________

№1

1.Движения или процессы, которые точно или приблизительно повторяются называются ……………

2.Общая черта разнообразных колебаний – их…………………...

3. Колебания происходящие только благодаря начальному запасу энергии называются …………….

4.Системы тел, которые способны совершать свободные колебания, называются ……………….

5.Твердое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания вокруг неподвижной точки или вокруг оси называется …………..

Выберите правильный ответ:

1. Какие из перечисленных ниже движений являются механическими колебаниями?

А. Движение качелей.

Б. Движение мяча, падающего на землю.

В. Движение звучащей струны гитары

2. Свободными называют колебания, которые происходят под действием…

А. … силы трения

Б. … внешних сил

В. … внутренних сил

№2

Период (Т) - ____________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

Частота (ν) - ____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Амплитуда ( А) - _________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

№3. Рабочий лист по заданиям группы «Гипотеза»

№ опыта	Гипотеза	Что я делал	Что измерял	Вывод из эксперимента

№4

1гр . Маятник совершил 20 колебаний за 80 секунд. Найти период и  частоту колебаний? (4с, 0,25Гц )
2гр. Период колебаний равен 5 с. Чему равна частота? (0,2Гц)
3гр. Частота колебаний равна 25 Гц. Определить период? (0,04с)
4гр. Сколько колебаний совершает маятник за 40 секунд, если известно, что время одного колебания равно 5 секунд.(8 колебаний)

5 гр. Игла швейной машины делает 600 колебаний в минуту. Какова частота колебаний иглы.(10 Гц)

Лист самоконтроля

Сегодня на уроке я…
Приводил факты	Делал выводы	Проводил теоретические доказательства	Проводил измерение по алгоритму	Продуктивно взаимодействовал с другими