Урок по физике 11 класс

Тема: «Динамика свободных колебаний»

Класс: 11

Дата проведения: 15.10.18

Количество учащихся:

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цели урока:

Образовательные:

1. Добиться усвоения учащимися вывода уравнения движения пружинного и математического маятников и формул периода колебаний.

2. Продолжить формирование понятия о гармоническом колебании.

3. Познакомить учащихся с причинами и особенностями колебаний пружинного и математического маятников.

4. Продолжить развивать умения сравнивать явления, выделять основное, применять законы механики к анализу колебательного движения.

5. Сформировать умение решать задачи по данной теме.

Развивающие:

1. Развивать мотивацию изучения физики, используя разнообразные приёмы.

Воспитательные:

1. Используя опережающие задания, развивать умение работы с дополнительной литературой.

2. Способствовать развитию умения самостоятельной работы с учебником.

Оборудование: учебник “Физика-11”, тестовые задания, слайды, нитяной и пружинный маятники.

План урока:

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Мотивация.

Рождённый пустыней,

Колеблется звук,

Колеблется синий на нитке паук.

Колеблется воздух,

Прозрачен и чист,

В сияющих звёздах колеблется лист. «Утро» Н.А. Заболоцкого

1. Актуализация знаний.

Фронтальная опрос.

- Что такое механические колебания?

- Какие колебания называют свободными?

- Какие условия необходимы для возникновения свободных колебаний?

- Какие колебания называются гармоническими?

- Перечислите основные кинематические характеристики колебательного движения.

амплитуда колебаний вершины Останкинской башни в Москве (высота 540 м) при сильном ветре около 2.5 м.

- По графику определить основные кинематические характеристики колебательного движения, давая им определения. Получить уравнение зависимости х от

1. Изучение нового материала.

Динамику колебаний рассмотрим на двух классических примерах – на примере колебаний тела, прикреплённого к пружине, и на примере колебаний груза, подвешенного на нити

Анализ этих примеров мы будем проводить по общему плану:

1. определение колебательной системы;

2. формулировка упрощающих предположений;

3. составление уравнения движения;

4. выяснение причин колебаний;

5. определение периода колебания.

Пример 1. Математический маятник

1) Математический маятник – это материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити, находящейся в поле тяжести Земли. Идеальный и реальный маятники.

По второму закону Ньютона произведение массы тела на его ускорение равно сумме всех сил приложенных к телу. Этих сил в данном случае две: сила натяжения нити и сила тяжести. Поэтому уравнение движения маятника примет вид:

ma = T+mg.

Перепишем уравнение в проекциях на ось ОХ. Имеем:

ma_x = -mg sin a.

sin a = x/l.

Разделив левую и правую части этого уравнения на m, получим

a_x = - gx/l

Причинами свободных колебаний математического маятника являются….

- действие на маятник силы натяжения нити и силы тяжести, препятствующей его смещению из положения равновесия и заставляющей его снова опускаться.

- инертность маятника, благодаря которой он, сохраняя свою скорость, не останавливается в положении равновесия, а продолжает движение.

Период свободных колебаний математического маятника:

Т = 2

Пример 2. Пружинный маятник

1) Колебательная система в этом случае представляет собой совокупность некоторого тела и прикрепленной к нему пружины. Вертикальный и горизонтальный маятники.

Уравнение движения пружинного маятника.

- запишем второй закон Ньютона в векторном виде и в проекциях на ось ОХ:

ma = F_(упр)

ma = -kx

a = -kx/m – это уравнение называют уравнением свободных колебаний пружинного маятника.

Формула периода свободных колебаний пружинного маятника

T = 2π√m/k

Работа в группах.

1 группа

Экспериментальное задание: Исследование зависимости периода колебаний маятника от длины нити.

Цель:

Порядок выполнения:

1. Измерить время t, за которое маятник совершает 10 колебаний и вычислить период колебаний Т маятника.

2. Увеличиваем длину маятника и измеряем период колебаний.

Вывод: (чем длиннее нить маятника, тем больше период колебаний.)

2 группа

Экспериментальное задание: Исследование зависимости периода колебаний от массы груза.

Цель:

Порядок выполнения:

1. Измерить время t, за которое маятник совершает 10 колебаний и вычислить период колебаний Т маятника (для одного груза).

2. Вычислить период колебаний Т маятника для двух грузов.

Вывод: (период колебаний маятника не зависит от его массы.)

3 группа

Экспериментальное задание: Исследование зависимости колебаний маятника от амплитуды колебаний.

Порядок выполнения:

1. Измеряем периоды колебаний маятника при амплитуде колебаний 5 и 15 см

Вывод: (период колебаний маятника не зависит от амплитуды колебаний.)

1. Закрепление изученного материала.

Тестовое задание с взаимопроверкой. По количеству правильных ответов поставьте оценку соседу по парте.

1. Рефлексия.

2. Домашнее задание.

§§ 18-20