Технологическая карта урока "Затухающие и вынужденные колебания".

Тема:

Затухающие и вынужденные колебания.

Цель :

объяснить, почему большее значение имеют вынужденные колебания, а не свободные; как устанавливаются вынужденные колебания; когда наступает резкое возрастание амплитуды и возникает резонанс;

Задачи:

• Образовательная – обеспечить знания учащимися понятия свободных и вынужденных колебаний; объяснить, значение вынужденных колебаний; установить происхождение вынужденных колебаний, возникновение резонанса.

• Развивающая – развитие понятие применения и вреда приносимым резонансом в природе; развитие образного мышления колебательных процессов в природе; формировать умение работы с книгой.

• Воспитывающая – воспитание сознательного и серьезного отношения к учебной дисциплине. Формирование взглядов на развитие природы колебательных процессов и связи с окружающим миром. Воспитание интереса к предмету

Планируемый результат

Предметные умения

УДД

Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические цепи рассуждений. Выдвигают и обосновывают гипотезы, предлагают способы их проверки

Основные понятия

Превращения энергии при отсутствии трения. Превращения энергии при наличии трения. Вынужденные колебания

Организация пространства

Межпредметные связи

Формы работы

Ресурсы

Словесный, наглядный, частично-поисковый, проблемный

Учебник, тетрадь, компьютер, мультимедийный проектор и экран,

лабораторное оборудование

Ход урока:

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Познавательная

Коммуникативная

Регулятивная

Осуществляемые

действия

Формируемые

способы

деятельности

Осуществляемые

действия

Формируемые

способы

деятельности

Осуществляемые

действия

Формируемые

способы

деятельности

Организация внимания учащихся

Актуализация ранее изученного

1. Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса.

1. Что называется механическими колебаниями? (Механическими колебаниями называют движения тела, повторяющиеся точно или приблизительно через одинаковые промежутки времени.)

2. Назовите основные характеристики механических колебаний (Основными характеристиками механических колебаний являются: смещение, амплитуда, частота, период.)

3. Что является смещением? (Смещение — это отклонение тела от положения равновесия.)

4. Что называется амплитудой колебаний? (Амплитуда — модуль максимального отклонения от положения равновесия.)

5. Что называется частотой колебания? (Частота — число полных колебаний, совершаемых в единицу времени.)

6. Что называется периодом колебаний? (Период — время одного полного колебания, т. е. минимальный промежуток времени, через который происходит повторение процесса.)

7. Как связаны между собой период и частота колебаний? (Период и частота связаны соотношением: ν = 1/Т)

8. Как происходит преобразование энергии в колебательных системах без трения?

9. Как силы сопротивления действуют на колеблющееся тело?

10. Какие колебания являются затухающими?

Рассматривают

рисунки.

Выдвигают

предположения о

теме урока.

Осуществляют

актуализацию

личного опыта.

Записывают

вопросы в

тетрадь.

Отвечают на вопросы

Выделять

существенную

информацию из

текста вопросов и

ответов.

Взаимодействуют

с учителем и

учащимися во

время опроса во

фронтальном

режиме.

Слушать

собеседника,

строить понятные

для собеседника

высказывания.

Участвовать в

диалоге, отвечать на

вопросы, слушать и

понимать речь

собеседника.

Контролируют

правильность

ответов

обучающихся.

Умение слушать

в соответствии с

целевой

установкой.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачу,

дополнять,

уточнять

высказанные

мнения по

существу

полученного

задания.

Этап постановки целей и задач урока

Учитель подводит учащихся к формулировке темы урока. Просит сформулировать и

записать в тетрадях вопросы по данной теме. Организует беседу по составленным учениками вопросам. Подводит итог беседы.

На что расходуется энергия при колебательном движении?

Рассматривают

рисунки.

Выдвигают

предположения о

теме урока.

Осуществляют

актуализацию

личного опыта.

Записывают

вопросы в

тетрадь.

Отвечают на вопросы

Выделять

существенную

информацию из

текста вопросов и

ответов.

Взаимодействуют

с учителем и

учащимися во

время опроса во

фронтальном

режиме.

Слушать

собеседника,

строить понятные

для собеседника

высказывания.

Участвовать в

диалоге, отвечать на

вопросы, слушать и

понимать речь

собеседника.

Контролируют

правильность

ответов

обучающихся.

Умение слушать

в соответствии с

целевой

установкой.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачу,

дополнять,

уточнять

высказанные

мнения по

существу

полученного

задания.

Открытие новых знаний

Рассмотрим еще раз колебания шарика, прикрепленного к пружине (см. рис. 49). Переместим шарик из положения равновесия (точка О) в точку В. При этом мы совершим некоторую работу по преодолению силы упругости пружины. Растянутая пружина обладает запасом потенциальной энергии Е. По мере приближения шарика к точке О деформация пружины будет уменьшаться. Соответственно будет уменьшаться ее потенциальная энергия. При этом будет увеличиваться скорость шарика, а значит, и его кинетическая энергия Е.

допустим, что потери энергии на преодоление сил трения при движении колебательной системы настолько малы, что ими можно пренебречь. Тогда, согласно закону сохранения энергии, кинетическая энергия шарика в момент прохождения им положения равновесия равна потенциальной энергии колебательной системы в начальный момент, когда шарик находится в крайней точке. для любого промежуточного положения на пути ВО сумма потенциальной и кинетической энергии есть постоянная величина, равная первоначальному запасу потенциальной энергии колебательной системы. Эту энергию мы сообщили системе, когда переводили шарик из точки О в точку В, растягивая при этом пружину. Таким образом, если бы при движении не было никаких потерь энергии, то колебания сами собой продолжались бы бесконечно долго с постоянной амплитудой, равной ОВ.

Но реально потери энергии всегда есть. Энергия расходуется, например, на совершение работы по преодолению сил трения и сопротивления воздуха. другими словами, механическая энергия постепенно переходит во внутреннюю энергию, поэтому амплитуда колебаний постепенно уменьшается, и через некоторое время колебания прекращаются. Такие колебания называются затухающими. Чем большее сопротивление испытывает колеблющееся тело, тем быстрее убывает амплитуда и скорее прекращаются колебания. Например, в воздухе колебания могут продолжаться довольно долго, а в воде быстро затухают. До сих пор мы рассматривали свободные колебания, т. е. колебания, происходящие за счет начального запаса энергии. Свободные колебания всегда затухающие, так как весь запас энергии, первоначально сообщенный колебательной системе, в конце концов уходит на совершение работы по преодолению сил трения и сопротивления среды (т. е. механическая энергия переходит во внутреннюю). Поэтому свободные колебания почти не имеют практического применения. Чтобы колебания были незатухающими, необходимо восполнять потери энергии за каждый период колебаний. Это можно осуществить, воздействуя на колеблющееся тело периодически изменяющейся силой. Например, каждый раз подталкивая качели в такт их колебаниям, мы можем добиться того, чтобы колебания не затухали. Колебания, совершаемые телом под действием внешней периодически изменяющейся силы, называются вынужденными колебаниями. Внешняя периодически изменяющаяся сила, вызывающая эти колебания, называется вынуждающей силой. Если на покоящиеся качели начать действовать периодически меняющейся вынуждающей силой, то в течение некоторого времени амплитуда вынужденных колебаний качелей будет возрастать, т. е. амплитуда каждого последующего колебания будет больше, чем предыдущего. Увеличение амплитуды прекратится тогда, когда энергия, теряемая качелями на преодоление силы трения, станет равна энергии, получаемой ими извне (за счет работы вынуждающей силы). В большинстве случаев постоянная частота вынужденных колебаний тоже устанавливается не сразу, а спустя некоторое время после их начала. Когда амплитуда и частота вынужденных колебаний перестают меняться, говорят, что колебания установились. Частота установившихся вынужденных колебаний равна частоте вынуждающей силы. Вынужденные колебания могут совершать даже такие тела, которые не являются колебательными системами, например игла швейной машины, поршни в двигателе внутреннего сгорания и многие другие. Колебания таких тел тоже происходят с частотой вынуждающей силы. Вынужденные колебания — незатухающие. Они происходят до тех пор, пока действует вынуждающая сила.

Анализировать, сравнивать и обобщать факты. Выявлять причины.

 Преобразовывать информацию  из одного вида в другой. Составлять различные виды планов.

Информацию анализировать и оценивать её достоверность.

Отстаивая свою точку зрения, приводить аргументы, подтверждая их фактами.

Уметь взглянуть на ситуацию с иной позиции и договариваться с людьми иных позиций.

Понимая позицию другого, различать в его речи: мнение (точку зрения), доказательство (аргументы), факты.

Самостоятельно обнаруживать и формулировать учебную проблему, определять цель учебной деятельности.

Выдвигать версии решения проблемы, осознавать конечный результат, выбирать из предложенных и искать самостоятельно  средства достижения цели.

Сверять свои действия с целью и при необходимости исправлять ошибки самостоятельно.

Первичное закрепление во внешней речи

Задает вопросы по обсуждаемой проблеме.

Учитель анализирует ответы учащихся.

Упр. 25

Отвечают на

вопросы.

Осознанно и

произвольно строить

речевое

высказывание в

устной форме.

Структурировать

знания, выделять

существенную

Взаимодействуют

с учителем и

учащимися во

время опроса во

фронтальном

режиме.

Получать

необходимую

информацию,

отстаивать свою

точку зрения в

диалоге.

Взаимодействовать

с одноклассниками.

Контролируют

правильность

ответов

обучающихся.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачу.

Итог урока

1. При каком условии кинетическая энергия шарика при прохождении им точки О была бы равна его потенциальной энергии в точке В (см. рис. 49, 6, г)?

2. Что можно сказать о сумме кинетической и потенциальной энергии шарика б любой точке его пути (см. рис. 49), если допустить, что потерь энергии нет? Согласно какому закону это можно утверждать?

З. Может ли тело, находясь в реальных условиях, совершать колебательное движение без потерь энергии?

4. Как меняется с течением времени амплитуда затухающих колебаний?

5. Где быстрее прекратятся колебания маятника: в воздухе или в воде? (Начальный запас энергии в обоих случаях одинаков.)

1. Могут ли свободные колебания быть незатухающими? Почему?

2. Что необходимо делать для того, чтобы колебания были незатухающими?

З. Какие колебания называются вынужденными?

4. Что такое вынуждающая сила?

5. В каком случае говорят, что колебания установились?

6. Что можно сказать о частоте установившихся вынужденных колебаний и частоте вынуждающей силы?

7. Могут ли тела, не являющиеся колебательными системами, совершать вынужденные колебания? Приведите примеры.

8. До каких пор происходят вынужденные колебания?

Отвечают на вопросы

Осознанно и произвольно строят речевое высказывание в устной форме.

Участвуют в обсуждении содержания урока во фронтальном режиме

Понимать на слух ответы учащихся, уметь формулировать собственное мнение и позицию.

Контроль правильности ответов учащихся

Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Уточнение и дополнение высказываний учащихся

Домашнее задание

Объясняет домашнее задание.

§28,29

Зрительное ознакомление с содержанием домашнего задания и инструкцией по выполнению.

Определяют область применения полученных знаний

Обсуждают, задают вопросы

Пропедевтика самостоятельной постановки и выполнения коммуникативной задачи.

Самостоятельно определяют степень сложности выполнения задания и необходимой помощи.

Готовность к самостоятельным действиям по воспроизведению и применению полученных знаний.

Рефлексия (целостное осмысление и обобщение полученной информации, выработка собственного отношения к изученному материалу и его повторная проблематизация, анализ всего процесса изучения материала)

Организует обсуждение

достижений. Предлагает

определить уровень

своих достижений,

наметить перспективы работы.

Участвуют в

беседе по

обсуждению

достижений,

отвечая на

вопросы, делают

выводы.

Анализировать

степень усвоения

нового материала

Выслушивают

одноклассников,

озвучивают своё

мнение

Строить понятные

для собеседника

высказывания

Оценивают

уровень личных

достижений,

уточняют

пробелы в

знаниях.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачи,

осуществлять

самоконтроль,

планировать

будущую

деятельность.

Анализ активности учащихся