Презентация по теме 3.15 Механические колебания. Математический маятник.

ГАПОУ НСО «Барабинский медицинский колледж»

Тема:

« Механические колебания. Математический маятник »

Преподаватель: Вашурина Т. В. Барабинск, 2018

Цели учебного занятия:

• Учебные цели: сформировать представления о роли и месте физики в современной научной картине мира; понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений через изучение понятия механические колебания, математический маятник; способствовать формированию умения владеть основополагающими физическими понятиями, уверенно пользоваться физической терминологией и символикой. Способствовать формированию умения организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения упражнений (ОК 2).

Фронтальный опрос Правило Ленца на примере неподвижного проводящего контура.

Фронтальный опрос Опишите явление самоиндукции.

Фронтальный опрос Индуктивность. Единицы измерения, формула.

Фронтальный опрос В чем заключаются явление ЭДС самоиндукции?

Фронтальный опрос Энергия магнитного поля тока.

Фронтальный опрос Записать о сновные формулы по изученной теме.

Механические колебания

Какое движение называют механическим?

• Механические колебания — частный случай механического движения.
• Как 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

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

Экспериментальный 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

21

Физические характеристики колебательного движения

Физические величины

Обозна-чение

координата

Характер изменения

x

скорость

формула

v

сила

периодически

F

ускорение

R*sin ω t

Связь с другими величинами

периодически

V*cos ω t

a

периодически

период

-F*sin ω t

периодически

T

частота

f

-(F/m)*sin ω t

Циклическая частота

неизменен

неизменна

t/N

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

Существует при вынужденных колебаниях

РЕЗОНАНС резкое возрастание амплитуды колебаний , в результате совпадения собственной частоты с частотой вынуждающей силы

Учет и использование резонанса в быту и промышленности

• Раскачивание тяжелого языка большого колокола при действии небольшой силы с частотой, равной собственной частоте языка.
• Сильное раскачивание железнодорожного вагона при случайном совпадении его собственной частоты колебаний на рессорах с частотой ударов колес на стыках рельсов
• Сильное раскачивание пароходов на волнах.

Явление резонанса может приводить к крупным разрушениям:

1906 год

Россия Санкт-Петербург

Мост через Фонтанку

обрушился от резонанса,

вызванного отрядом

солдат, марширующих

строем

Явление резонанса может приводить к крупным разрушениям: в 1940 году США мост Тэйкома обрушился от автоколебаний, вызванных ветром

Акустический резонанс

Знаменитый певец

Шаляпин мог запеть так,

что лопались плафоны

в люстрах.

Резонанс вызван совпадением частоты собственных колебаний стеклянного сосуда с частотой звука, но петь при этом необходимо так же громко, как Шаляпин.

Акустический резонанс

Широко применяется в музыкальных инструментах.

Пустые полости в них имеют такой объем и форму, что усиливают извлекаемый звук, издаваемый струнами.

Акустический резонанс

Аналогично, для усиления звука проектируются объем и форма внутренних помещений, в которых планируется петь или играть музыку

На явлении резонанса основана работа многих электроизмерительных приборов. Например, резонансный волномер используется для измерения частоты и является основной частью генератора стандартного вида.

Решение задач

• Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы А. Кирик стр. 15 средний уровень №1-6.

Вопросы для закрепления :

• Приведите примеры колебательных движений в окружающем мире.
• Опишите виды колебаний.
• Что называют механическими колебаниями?
• Приведите примеры простых колебательных систем.

Вопросы для закрепления :

• Расскажите кратко об изменении кинетической и потенциальной энергии при механических колебаниях.
• Чему равна полная механическая энергия колебательного движения?
• Какие характеристики гармонических колебаний вы знаете?
• Как выглядит уравнение гармонического колебания?

Вопросы для закрепления :

• Какие еще существуют характеристики колебательного движения?
• Опишите пружинный маятник.
• Дайте определение математического маятника.
• Сформулируйте определение резонанса.

Самостоятельная работа

Время выполнения: 15 минут

Критерии оценки:

• за 5 правильных ответа – «3» балла;
• за 6,7 правильных ответов – «4» балла;
• за 8 правильных ответов – «5» баллов.

Взаимопроверка Критерии оценки: за 5 правильных ответа – «3» балла; за 6,7 правильных ответов – «4» балла; за 8 правильных ответов – «5» баллов.

Номер задания

Ответы

1

2

В

3

В

4

А

Б

5

6

В

А

7

8

В

Б

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г. , с. 53 - 75, параграфы 18 - 26 прочитать, конспект выучить; стр. 78 упр. 3 (1, 2).

Критерии оценки:

• студент выучил конспект – «3» балла;
• студент прочитал параграфы и выучил конспект, решил верно одну задачу по теме – «4» балла;
• студент выучил конспект, владеет информацией из учебника, решил верно две задачи по теме – «5» баллов.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

  Список использованных источников

• Колебания в технике и окружающем нас мире [Электронный ресурс]/ Present 5 // Режим доступа: http://present5.com/kolebaniya-v-texnike-i-okruzhayushhem-nas-mire/
• Лекция «Механические колебания» [Электронный ресурс]/ Infofiz // Режим доступа http://infofiz.ru/index.php/mirfiziki/fizst/lkf/119-lk13f
• Тест по теме «Механические колебания» [Электронный ресурс]/ Infofiz // Режим доступа Лекция «Механические колебания [Электронный ресурс]/ I nfourok // Режим доступа https://infourok.ru/test-po-fizike-na-temu-mehanicheskie-kolebaniya-klass-471833.html
• Физика. 11 класс: Учебник для общеобразоват. учреждений с приложением на электронном носителе: базовый и профильный уровни: [Текст]/ Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий.-20-е изд. - М. : Просвещение, 2011. – 399 с.
• Хостинг документов ученикам и учителям Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока [Электронный ресурс]/ D oc4web // Режим доступа: https://doc4web.ru/fizika/samoindukciya-induktivnost-energiya-magnitnogo-polya-toka.html