МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА открытого урока: Практическое занятие №29 Расчёт параметров колебаний маятников

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ «ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

открытого урока:

Практическое занятие №29 Расчёт параметров колебаний маятников

Магнитогорск

2020

Методическая разработка открытого урока по теме: Практическое занятие №29 Расчёт параметров колебаний маятников

Автор:

Е. В. Кольцова – преподаватель физики

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Данный урок является вторым в разделе «Колебания и волны», он является логическим продолжением предыдущего урока. На предыдущем уроке разбираются величины, характеризующие колебательное движение, вводятся формулы для расчета периода и частоты колебаний. Полученные знания могут быть успешно использованы при экспериментальной проверке зависимости периода и частоты свободных колебаний математического маятника от длины нити. Это урок закрепления знаний. Экономия времени на выполнение работы осуществляется за счет заранее подготовленных индивидуальных листов. Студенты заполняют лишь некоторые фрагменты и не пишут отчет о выполнении работы полностью. В ходе выполнения работы любой студент может прибегнуть к помощи преподавателя или своих более успешных товарищей. Кроме того, каждый работает в своем темпе, продуманы дополнительные задания.

Анализ результатов работы проводится в заключении урока, а анализ ошибок и их коррекция (включая анализ решения дополнительных задач) делается на следующем уроке.

Работа проводится в кабинете физики с использованием лабораторного и мультимедийного оборудования.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ОТКРЫТОГО УРОКА

Преподаватель: Кольцова Евгения Владимировна

Дисциплина (МДК) с указанием индекса: ОУДП.03 Физика

Учебное занятие № 60

Специальность/Профессия (с указанием кода) 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)

Курс 1 Группа _______ Дата проведения занятия ____________

Тема учебного занятия Практическое занятие №29 Расчёт параметров колебаний маятников

Цели учебного занятия

методическая: методика организации самостоятельной работы студентов

обучающая: обеспечение в ходе учебного занятия закрепления и повторения следующих физических понятий: колебательное движение, колебательные системы, физические характеристики колебаний.
развивающая: развитие умений определять по графику, уравнению и с помощью приборов период, частоту, амплитуду колебаний, развивать практические навыки проведения экспериментальных работ, навыки решения задач, использовать полученные знания для объяснения физических процессов, развивать умение выделять главное, обобщать.
воспитательная: способствовать овладению необходимыми навыками самостоятельной учебной деятельности, аккуратности и внимательности при выполнении эксперимента на уроке.
Тип учебного занятия: урок закрепления знаний

Вид учебного занятия: практическое занятие

Межпредметные связи: тема «Механические колебания»

Педагогическая технология: приёмы, адекватные исследовательскому методу обучения: задание обучающимся на самостоятельное проведение опыта

Используемые методы обучения: методы контроля и самоконтроля, методы организации и осуществления учебных действий и операций

Материально-техническое обеспечение: мультимедийное оборудование, презентация к уроку, нормативно-правовая документация: рабочая программа, КТП, материалы для самостоятельной работы студентов, оборудование: штатив с муфтой и лапкой, шарик с нитью, секундомер.

Ход урока

№ и название этапа

Время

Дидактические задачи этапа

Деятельность преподавателя

Деятельность студентов

1.Организационный этап

2 мин.

Подготовка студентов к работе

Предъявление единых педагогических требований:

-приветствие;

-выявление отсутствующих;

-организация учебного места.

Приветствуют преподавателя. Слушают.

Психологическая установка на восприятие материала

На предыдущем уроке мы изучили тему «Механические колебания», узнали, что такое колебания, познакомились с различными колебательными системами, научились характеризовать колебания с помощью величин, графиков, уравнений. Сегодня на уроке повторяем и закрепляем тему и экспериментально проверяем, зависимость периода и частоты свободных колебаний математического маятника.

2. Вводный этап учебного занятия

12 мин.

Подготовка к основному этапу занятия.

Сообщение темы

Тема нашего занятия Практическое занятие №29 Расчёт параметров колебаний маятников

Записывают в тетрадь тему занятия.

Мотивация

Создание личной заинтересованности в изучении темы.

Ускорение свободного падения изменяется с географической широтой, поскольку плотность земной коры по всей планете не одинакова. Там, где залегают породы с большей плотностью, оно будет несколько выше. Ускорение математического маятника нередко применяют для геологоразведки. С его помощью ищут различные полезные ископаемые. Просто подсчитав количество колебаний маятника, можно обнаружить в недрах Земли каменный уголь или руду. Это связано с тем, что такие ископаемые имеют плотность и массу больше, чем лежащие под ними рыхлые горные породы.

Осознают значимость материала в формировании знаний по данной теме.

Обеспечение понимания предстоящей учебной работы

Сегодня мы проведём исследование и выясним, как зависит период и частота свободных колебаний нитяного маятника от его длины.

Слушают

Фронтальный опрос

Актуализация опорных знаний.

Сегодняшнее занятие мы начнем с фронтального опроса.

1. Что такое механические колебания?

2. Приведите примеры механических колебаний?

3. Формула расчёта периода колебаний математического маятника?

4. Формула расчёта частоты колебаний?

5. Определить период и частоту колебаний материальной точки, совершающей 50 полных колебаний за 20 с. (Ответ : T=0,4 сек ν = 2,5 Гц)

6. По графику, приведенному на рисунке, найти амплитуду период, частоту колебаний маятника. (Ответ: Х_m= 20 м, Т = 4 сек, ν = 0,25 Гц)

7. Найти амплитуду период, частоту колебаний маятника по уравнению X= 0,8 cos 4π t (Ответ: Х_m = 0,8м , Т = 0,5 сек, ν = 2 Гц)

Отвечают на вопросы, решают задачи.

Коррекция опорных знаний

Выявление пробелов и внесение исправлений

Организация деятельности над ошибками.

Выполняют

3. Основной этап учебного занятия

28 мин.

Обеспечение основной цели учебного занятия

Величина/№	1	2	3
Длина (см)	5	20	45
Число колебаний	30	30	30
Время (с)
Период (с)
Частота (Гц)

Для выполнения работы нам потребуется таблица. Таблица будет состоять из следующих частей:

Во-первых, нужно определить количество экспериментов. Их 3. По вертикали записаны те самые величины, которые мы будем измерять. В первую очередь, длина самого маятника в сантиметрах. Следующая величина – количество колебаний. Далее – полное время колебаний. Следующие две графы – это период колебаний, который измеряется в секундах, и частота в Гц.

Комментирует ответы студентов. Выдача дополнительного задания тем студентам, которые раньше справились с данной работой.

Слушают, записывают, выполняют.

О братите внимание, что мы заранее записали те величины, которые будем использовать. В первую очередь, это длина нитяного маятника. Начальная длина: 5 см – это очень короткий маятник. Дальше 20, 45. Число колебаний мы будем использовать постоянное. Это 30 колебаний. В каждом эксперименте мы будем использовать по 30 колебаний. Соберем экспериментальную установку. Установка состоит из шарика на нити. Для измерения длины будем использовать линейку и секундомер. Итак, мы отсчитали 30 колебаний, и время, которое мы зарегистрировали. Первый эксперимент с длиной нити 5 см.

Заносим эти данные в таблицу и можем приступать к расчетам периода и частоты колебаний. Следующий шаг: увеличиваем длину маятника до 20 см. И весь эксперимент повторяем сначала. Вновь результаты заносим в таблицу. Итак, проведя наши эксперименты, мы получили конечные результаты и заносим их в таблицу. Делают вывод, что происходит с периодом и частотой колебаний математического маятника с увеличением длины нити.

Коррекция знаний и умений

Организует работу над ошибками

Выполняют работу над ошибками.

Контроль знаний

Выдача теста, привести в соответствие-найти вариант ответа к физическим понятиям

Выполняют в тетради по вариантам, осуществляют самопроверку, сообщают оценки.

4.Заключительный этап

3 мин.

Анализ и оценка успешности достижения цели занятия

Подведение итогов.

Сегодня мы выяснили, как зависит период и частота свободных колебаний нитяного маятника от его длины. Выберите из каждой предложенной пары состояний - состояние, которое наиболее полно соответствует вашему состоянию после проведенного урока:

1. Чувствую вдохновение –   чувствую подавленность

2.   Интересно – не интересно

3.   Появилась уверенность в своих силах – не уверен

4.   Не устал – устал

5. Старался – не старался, безразлично

6.   Доволен собой – недоволен

7.   Научился решать задачи – не научился решать задачи

8. Утвердился в своих знаниях – ничего не знаю по данной теме

9. Не раздражен уроком – раздражен работой на уроке и самим уроком

Самооценка

Домашнее задание

Обеспечение понимания цели, содержания и способов выполнения

Решить задачи по теме: «Механические колебания» [Сборник внеаудиторных работ]

Записывают

Постановка целей следующего занятия

На следующем занятии мы будем решать задачи по теме: «Механические колебания». На этом наше занятие заканчивается.

До свидания!

Освоение информации предстоящей учебной деятельности

На предыдущем уроке мы изучили тему «Механические колебания», узнали, что такое колебания, познакомились с различными колебательными системами, научились характеризовать колебания с помощью величин, графиков, уравнений. Сегодня на уроке повторяем и закрепляем тему и экспериментально проверяем, зависимость периода и частоты свободных колебаний математического маятника.

Тема нашего занятия Практическое занятие №29 Расчёт параметров колебаний маятников.

Ускорение свободного падения изменяется с географической широтой, поскольку плотность земной коры по всей планете не одинакова. Там, где залегают породы с большей плотностью, оно будет несколько выше. Ускорение математического маятника нередко применяют для геологоразведки. С его помощью ищут различные полезные ископаемые. Просто подсчитав количество колебаний маятника, можно обнаружить в недрах Земли каменный уголь или руду. Это связано с тем, что такие ископаемые имеют плотность и массу больше, чем лежащие под ними рыхлые горные породы.

Сегодня мы проведём исследование и выясним, как зависит период и частота свободных колебаний нитяного маятника от его длины.

Сегодняшнее занятие мы начнем с фронтального опроса.

1. Что такое механические колебания?

2. Приведите примеры механических колебаний?

3. Формула расчёта периода колебаний математического маятника?

4. Формула расчёта частоты колебаний?

5. Определить период и частоту колебаний материальной точки, совершающей 50 полных колебаний за 20 с. (Ответ: T=0,4 сек , ν = 2,5 Гц)

6. По графику, приведенному на рисунке, найти амплитуду период, частоту колебаний маятника.

(Ответ: Хm= 20 м, Т = 4 сек, ν = 0,25 Гц)

7. Найти амплитуду период, частоту колебаний маятника по уравнению X= 0,8 cos 4π t (Ответ: Хm = 0,8м , Т = 0,5 сек, ν = 2 Гц)

Для выполнения работы нам потребуется таблица. Таблица будет состоять из следующих частей:

Величина/№	1	2	3
Длина (см)	5	20	45
Число колебаний	30	30	30
Время (с)
Период (с)
Частота (Гц)

Во-первых, нужно определить количество экспериментов. Их 3. По вертикали записаны те самые величины, которые мы будем измерять. В первую очередь, длина самого маятника в сантиметрах. Следующая величина – количество колебаний. Далее – полное время колебаний. Следующие две графы – это период колебаний, который измеряется в секундах, и частота в Гц. Обратите внимание, что мы заранее записали те величины, которые будем использовать. В первую очередь, это длина нитяного маятника. Начальная длина: 5 см – это очень короткий маятник. Дальше 20, 45. Число колебаний мы будем использовать постоянное. Это 30 колебаний. В каждом эксперименте мы будем использовать по 30 колебаний. Соберем экспериментальную установку. Установка состоит из шарика на нити.

Для измерения длины будем использовать линейку и секундомер. Итак, мы отсчитали 30 колебаний, и время, которое мы зарегистрировали.

Первый эксперимент с длиной нити 5 см

Заносим эти данные в таблицу и можем приступать к расчетам периода и частоты колебаний. Следующий шаг: увеличиваем длину маятника до 20 см. И весь эксперимент повторяем сначала. Вновь результаты заносим в таблицу. Итак, проведя наши эксперименты, мы получили конечные результаты и заносим их в таблицу.

Величина/№	1	2	3
Длина (см)	5	20	45
Число колебаний	30	30	30
Время (с)	13,2	26,59	40,32
Период (с)	0,44	0,886	1,344
Частота (Гц)	2,27	1,128	0,744

Табл. Значения частоты и периода колебаний математического маятника

Вывод: с увеличением длины маятника увеличивается период колебаний и уменьшается частота.

Выдача дополнительного задания тем студентам, которые раньше справились с данной работой.

Задачи:

1. Какое значение ускорения свободного падения получил ученик при выполнении лабораторной работы, если маятник длиной 80 см совершил за 1 мин 34 колебания? (Ответ. g=10,3м/с²)

2. Определить по графику, приведенному на рисунке, амплитуду, период и частоту колебаний.

(Ответ. X_m=0,5м, Т=0,8с, ν=1,25Гц)

1. Во сколько раз изменится частота колебаний математического маятника при увеличении длины нити в 3 раза? (Ответ. )

Привести в соответствие:

I. Период измеряется в …	1. время одного колебания
II. Частота измеряется в …	2. наибольшее смещение от положения равновесия
III. Амплитуда измеряется в …	3. колебания, амплитуда которых с течением времени уменьшается
IV. Период-…	4. в секундах
V. Частота-…	5. число колебаний в единицу времени
VI. Амплитуда-…	6. в герцах
VII.Свободные колебания-…	7. колебания, происходящие благодаря только первоначальному запасу энергии
VIII.Вынужденные колебания-…	8. колебания, совершаемые телом под действием внешней периодической силы
IX.Затухающие колебания-…	9. в метрах
X. Резонанс-…	10. явление увеличения амплитуды колебаний при совпадении собственной частоты системы и частоты вынуждающей силы

Ответы: I-4; II-6; III-9; IV-1; V-5; VI-2; VII-7; VIII-8; IX-3; X-10.

5-6в. – «3»

7-8в. – «4»

9-10в. – «5»

Сегодня мы выяснили, как зависит период и частота свободных колебаний нитяного маятника от его длины. Выберите из каждой предложенной пары состояний - состояние, которое наиболее полно соответствует вашему состоянию после проведенного урока:

1. Чувствую вдохновение –   чувствую подавленность

2.   Интересно – не интересно

3.   Появилась уверенность в своих силах – не уверен

4.   Не устал – устал

5.   Старался – не старался, безразлично

6.   Доволен собой – недоволен

7.   Научился решать задачи – не научился решать задачи

8. Утвердился в своих знаниях – ничего не знаю по данной теме

9. Не раздражен уроком – раздражен работой на уроке и самим уроком

Дома решить задачи по теме: «Механические колебания» [Сборник внеаудиторных работ]

На следующем занятии мы будем решать задачи по теме: «Механические колебания». На этом наше занятие заканчивается.

До свидания!

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мякишев, Г. Я. Физика. 11 класс [Текст] : учебник для общеобразовательных организаций с прил. на электрон. носителе. - Москва. : Просвещение, 2014. - 432 с.(+ CD)

2. Рымкевич, А.П. Физика. Задачник. 10-11 кл. [Текст]: пособие для общеобразоват. учреждений [Текст] / А.П. Рымкевич. - М.: Дрофа, 2013. - 188с.

3. Уроки школьной программы [Электронный ресурс] / Лабораторная работа «Исследование колебаний математического маятника» (Ерюткин Е. С.). - © 2010-2019, www.interneturok.ru: [сайт] / https://interneturok.ru/lesson/physics/9-klass/mehanicheskie-kolebaniya-i-volny/laboratornaya-rabota-issledovanie-kolebaniy-matematicheskogo-mayatnika-eryutkin-e-s

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Фамилия Имя студента_____________________________

1. Соберем экспериментальную установку.

2. Длина нити 5 см, определили время, данные занесли в таблицу

3. Увеличили длину нити до 20 см, определили время, данные занесли в таблицу

4. Увеличили длину нити до 45 см, определили время, данные занесли в таблицу

5. Определили период колебаний по формуле в пяти опытах

6. Определили частоту колебаний по формуле в пяти опытах

7. Сделать вывод, что происходит с периодом и частотой колебаний математического маятника с увеличением длины нити.

Величина/№	1	2	3
Длина (см)	5	20	45
Число колебаний	30	30	30
Время (с)
Период (с)
Частота (Гц)

Расчёты:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(оборотная сторона)

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

1. Какое значение ускорения свободного падения получил ученик при выполнении лабораторной работы, если маятник длиной 80 см совершил за 1 мин 34 колебания?

Дано:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Определить по графику, приведенному на рисунке, амплитуду, период и частоту колебаний.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Во сколько раз изменится частота колебаний математического маятника при увеличении длины нити в 3 раза?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Выберите из каждой предложенной пары состояний - состояние, которое наиболее полно соответствует вашему состоянию после проведенного урока:

1. Чувствую вдохновение –   чувствую подавленность

2.   Интересно – не интересно

3.   Появилась уверенность в своих силах – не уверен

4.   Не устал – устал

5.   Старался – не старался, безразлично

6.   Доволен собой – недоволен

7.   Научился решать задачи – не научился решать задачи

8. Утвердился в своих знаниях – ничего не знаю по данной теме

9. Не раздражен уроком – раздражен работой на уроке и самим уроком