Презентация механические колебания

Механические колебания

• Вопросы:Кто напомнит, что называется механическим движением? Виды механических движений могут быть весьма разнообразными. Посмотрите на представленные объекты(неваляшка,
• качалка, маятник) и скажите: Что их объединяет, с точки зрения характера движения? Есть ли здесь изменение положения одного тела относительно других тел?
• Вывод ?

• стихотворения Н.А.Зоболоцкого «Утро»(звучит музыка):
• Рожденный пустыней,
• Колеблется звук,
• Колеблется синий
• На ветке паук.
• Колеблется воздух,
• Прозрачен и чист,
• В сияющих звездах
• Колеблется лист.

Что такое колебания?

• Механические колебания — периодически повторяющиеся движения.
• Каким образом получить такое движение?
• Как назовем такую систему?

Изучение нового материала начинается с вопроса: ка­кое движение называют механическим? После ответа учитель демонстрирует колебание пружинного маятника и за­дает вопрос: можно ли назвать наблюдаемое явление механическим движением? Почему?

Затем, после первичного определения явления, следует краткий рассказ о распрост­раненности колебательного движения в природе: колеблют­ся деревья, ветки и листья, струна гитары, рука человека при ходьбе и т. п. Вводим понятие МАЯТНИК

Проблемы урока

• Виды колебаний.
• Особенности колебательного движения.
• Где возможны колебания?
• Каковы основные кинематические характеристики механических колебаний?

Обозначение учебных проблем учителем

Особенности колебаний

Свойства колебаний

Характеристики колебаний

1. Ограничены в пространстве

А – амплитуда

Х - координата

2. Повторяются во времени

Т- период,

v- частота

3. Неограниченны во времени

(Свободные колебания)

t - время

4. Движение неравномерно

Изменения

координаты

Скорости

Силы

Ускорения периодичны во времени

На доске запись

Физические характеристики колебательного движения

Физические величины

координата

Обозна-чение

Характер изменения

скорость

сила

формула

Связь с другими величинами

ускорение

период

амплитуда

частота

Циклическая частота

Физические величины известны из кинематики ПРд и РУД. Мы имеем дело с другим видом движения, но характеристики прежние

Физические характеристики колебательного движения

Физические величины

Обозна-чение

координата

Характер изменения

x

скорость

формула

v

сила

ускорение

F

Связь с другими величинами

a

период

T

частота

f

Амплитуда

А

Циклическая частота

ω

график колебания

А, амплитуда – наибольшее отклонение от ПУР.

Т, период – время, в течение которого тело совершает одно колебание,

φ - начальная фаза колебаний

Физические характеристики колебательного движения

Физические величины

Обозна-чение

координата

Характер изменения

x

скорость

формула

периодически

v

сила

ускорение

Связь с другими величинами

периодически

F

a

периодически

период

периодически

T

амплитуда

неизменен

А

частота

неизменна

f

Циклическая частота

неизменна

ω

неизменна

Виды колебаний

Затухающие

Свободные

Колебания под действием внутренних сил при выведении системы из равновесия.

Колебания системы под действием внутренних сил и сил сопротивления.

Вынужденные

• Колебания под действием внешней периодической силы.

Виды колебаний

Каковы виды колебаний и каковы характерные осо­бенности колебательного движения, каковы основные кине­матические характеристики механических колебаний — так формулируются учебные проблемы урока. Обсуждая с детьми тему, приходим к выводу, что свободные колебания – идеальные, в то время как реальные колебания либо затухающие, либо вынужденные

Колебательные системы

• Физические системы, в которых происходят колебания - МАЯТНИКИ.
• Укажите общие признаки систем.

http://sgtnd.narod.ru Обычно маятником называют тело, колеблющееся в поле тяжести Земли. Земля входит в колебательную систему. Показаны системы в которых возможны СВОБОДНЫЕ колебания.

Учащиеся должны увидеть, что в данных системах действуют только ВНУТРЕННИЕ силы.

Общие признаки колебательных систем

1. Наличие положения устойчивого равновесия (ПУР) – возникает возвращающая сила.

2. Отсутствие сил сопротивления движению

(или ими можно пренебречь в данных условиях).

Модели колебательных систем

В курсе школьной физики рассматриваются две модели механических колебательных систем: пружинный и математический маятники

Математический маятник

Материальная точка, прикрепленная к невесомой упругой пружине

Материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити

Уравнение колебательного движения

У

α

R

t

Пример периодического движения: движение по окружности. Покажем, что это тоже колебательное движение. Рассмотрим изменение проекции движения на вертикальную ось. Как будет изменяться координата по горизонтальной оси?

У =R*cos α

Где α = ω t

16

Физические характеристики колебательного движения

Физические величины

Обозна-чение

координата

x

Характер изменения

скорость

v

формула

сила

периодически

R*sin ω t

Связь с другими величинами

периодически

F

ускорение

V*cos ω t

a

период

периодически

частота

T

-F*sin ω t

периодически

-(F/m)*sin ω t

f

неизменен

Циклическая частота

t/N

неизменна

ω

N/t

неизменна

2 π /T

Зависимость периода от массы тела

Вывод формулы надо сделать на доске, можно с помощью учеников

T = 2 π

Математический маятник

х

T = 2 π

Виды маятников и их характеристики

Закрепление материала.

1) Приведите примеры колебательных движений.

2) Как вы понимаете утверждение о том, что колебательное движение периодично?

3) Какие тела входят в колебательную систему, называемую пружинным маятником? Математическим маятником?

4) Перечислите характеристики колебательного движения и дайте объяснение.

Решение задач:

1.Почему на морозе снег начинает скрипеть?

2.Почему, когда вы начинаете рвать ткань быстрее, издаваемый ею звук повышается?

3.Если можно расслышать далекий топот копыт через землю, то почему этот звук не слышен в

воздухе?

4. Почему голос становится высоким, если человек вдохнет гелий?

• Размешивая в чашке растворимый кофе или растворимые сливки, постучите по краю
• чашки ложечкой. Тон звука, который вы при этом слышите, резко меняется при добавлении порошка, а также в процессе размешивания. Почему?

Количественные:

1) Маятник совершил 20 колебаний за 1 мин 20 с. Найти период и частоту колебаний.

(Ответ: 4 с; 0,25 Гц.)

• Математический маятник длиной2,45 м совершил 100 колебаний за 314 с. Определить

ускорение свободного падения для данной местности.

(Ответ: 9,8 м/с2)

Отмечают № ответа в бланке

итоги

• Колебания – это особый вид движения, описываемый уравнением с использованием функций sin или cos .
• Колебательные системы – особые системы взаимодействующих тел.
• Существует 3 вида колебаний.
• Период и частота колебаний зависят от параметров системы.
• Зная соотношение F/x и A всегда можно рассчитать характеристики колебаний.
• Характеристики колебаний всегда можно измерить или определить по графику.

• Урок подходит к концу, прошу вас охарактеризовать своё состояние на конец
• урока, выбрав один из предложенных четверостиший:
• 1. Искрятся глаза,
• Смеется душа,
• И ум мой поет:
• «К знаниям вперед»!
• 2. Не весел я сегодня,
• В тишине взгрустнулось мне,
• Все о колебаниях
• Промчалось вдалеке

Домашнее задание

• §23.
• Знать: определения и формулы
• Уметь: находить характеристики колебаний
• Решить:23.1-23.3
• Ответить на вопросы

Определения выписать из учебника