Урок "Механические колебания"

Этапы урока

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

Формируемые УУД

1. Орг. момент

Приветствие, пожелание хорошего настроения, позитивного общения, активной работы

Настрой на работу.

1. Актуализация опорных знаний

В Сибири для защиты диких пчел, которые строят свои ульи в дупле дерева, от медведя, лесники вешают на крепкой бечевке колоду. Ее размещают немного ниже дупла, именно на пути медведя. Медведь, влезая на дерево, отталкивает колоду в сторону.

Вопрос 1. Что происходит дальше?

Действительно, колода возвращается и больно бьёт медведя. Это продолжается многократно, пока обессиленный медведь не падает с дерева.

Вопрос 2. Как одним словом назвать движение, осуществляемое колодой?

Действительно. Это колебание. Оно и будет объектом нашего изучения на уроке. (записываем тему урока)

Работают в тетради.

Формировать умения применять их при решении задач.

1. Изучение нового материала.

Физ. минутка.

Беседа

Колеблются деревья в лесу, пшеница в поле, струны музыкальных инструментов, мембрана телефона, ритмично сокращается наше сердце.

Как заставить шарик на нити осуществлять колебание? (отклонить шарик в сторону от положения равновесия).

Демонстрация 1. Колебание шарика на нити.

Какая особенность у этого вида движения? Как двигается шарик? (Движения шарика периодически повторяются, шарик по очереди смещается в разные стороны от положения равновесия)

Механические колебания - это периодически повторяемые движения, при которых тело по очереди смещается в разные стороны от положения равновесия.

Демонстрация 2. Колебание шарика на нити и поршня.

Вопрос к классу: Чем отличаются эти колебания? (Шарик колеблется сам, без внешнего воздействия, эти колебания являются свободными; поршень колеблется в результате внешнего воздействия, его колебания является вынужденными).

Даем определение свободным колебаниям.

Каждое движение характеризуется своими величинами.

• Какими величинами характеризуется равномерное прямолинейное дви­жение? (Постоянной скоростью, координатой. Существует уравне­ние зависимости координаты от времени х = х₀ + v_xt.)

• Какими величинами характеризуется прямолинейное движение? (По­стоянным ускорением, координатой.)

• Какими же величинами характеризуется колебательное движение?

Проведем опыт: рассмотрим колебания тел.

Амплитуда колебания

Амплитуда - наибольшее смещение от положения равновесия.

А – амплитуда колебаний.

В СИ [А]=м

Период колебаний

На прошлом уроке уже отмечалось, что колебательное движение - периоди­ческое.

Период - время одного полного колебания.

Т= ,

где t - все время движения, N- количество колебаний.

В СИ период колебаний выражается в секундах: [T] = с.

Частота колебаний

Частота v - число полных колебаний за единицу времени:

v = ,

где N - количество колебаний, t - время движения.

В СИ частота выражается в герцах: [v] = с^-1 = Гц. Эта единица названа в честь немецкого ученого Генриха Герца.

Г. Герц в 1926 г. был награжден Нобелевской премией за открытие законов столкновения электрона с атомом.

Если, например, маятник в одну секунду совершает 2 колебания, то частота его колебаний равна 2 Гц (или 2·1/с, а период колебаний (т. е. время одного полного колебания) равен 0,5 с. Чтобы найти пе­риод колебания, необходимо одну секунду разделить на число коле­баний в эту секунду, т. е. на частоту: Т=1/2Гц=1/2·1/с=0,5 с.

Таким образом, период колебания Т и частота колебаний v связа­ны следующей зависимостью:

Т = 1/ν, или ν = 1/Т.

На примере колебаний маятников разной длины приходим к вы­воду: частота и период свободных колебаний нитяного маятника зависят от длины его нити. Чем больше длина нити маятника, тем больше период колебаний и меньше частота.

Не только нитяной маятник, но и любая другая колебательная сис­тема имеет определенную частоту свободных колебаний, зависящую от параметров этой системы. Например, частота свободных колебаний пружинного маятника зависит от массы груза и жесткости пружины.

Теперь рассмотрим колебания двух одинаковых маятников (рис. 56), движущихся следующим образом. В один и тот же момент времени левый маятник из крайнего ле­вого положения начинает движение вправо, а правый маятник из крайнего правого положения движется влево. Оба маятника колеблются с одной и той же частотой (поскольку длины их нитей равны) и с одинаковыми амплитудами. Однако эти колебания отличаются друг от друга: в любой момент времени ско­рости маятников направлены в проти­воположные стороны. В таком случае говорят, что колебания маят­ников происходят в противоположных фазах.

Маятники, изображенные на рисунке 54, тоже колеблются с одинаковыми частотами. Скорости этих маятников в любой момент времени направлены одинаково. В этом случае говорят, что маятни­ки колеблются в одинаковых фазах.

Рассмотрим еще один случай. В момент, изображенный на рисунке 57, а, скорости обоих маятников направлены вправо. Но че­рез некоторое время (рис. 57, б) они будут направлены в разные сто­роны. В таком случае говорят, что колебания происходят с опреде­ленной разностью фаз.

б

Физическая величина, называемая фазой, используется не толь­ко при сравнении колебаний двух или нескольких тел, но и для опи­сания колебаний одного тела.

Существует формула для определения фазы в любой момент вре­мени, но этот вопрос рассматривается в старших классах.

Таким образом, колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой (или периодом) и фазой.

Записывают в тетради.

Работают с учебником.

Познавательные УУД: ценностный смысл данной темы урока для практической деятельности.

Коммуникативные УУД: Выражать свои мысли.

Регулятивные УУД: деятельность целеполагания,

Познавательные УУД: поиск информации

1. Закрепление

Записывают в тетради.

1. Домашнее задание

п. 24-27, записать опр. математического маятника, упр24(2-4)

Записывают домашнее задание.

Познавательные УУД: поиск информации.

1. Подведение итогов. Рефлексия.

Выставление оценок. Рефлексия.

Все ли цели выполнены?

Чему научились?

Регулятивные УУД: Отслеживать цель учебной деятельности