19
Номер урока: 13/1
Дата урока: 15.10.18
Цель урока: познакомить учащихся с одним из наиболее распространённых движений в природе и технике – колебательным движением
Задачи урока:
образовательные:
ввести понятия колебательного движения и колебательной системы
объяснить, что такое свободные колебания и условия существования свободных колебаний
рассмотреть величины, характеризующие механические колебания: амплитуда, период, частота
выяснить от каких величин зависит период нитяного и пружинного маятников
развивающие:
развивать логическое мышление, познавательный интерес, умение обобщать, сравнивать, сопоставлять, исследовать, анализировать
знать роль колебаний в жизни человека
воспитывающие:
продолжить воспитание аккуратности при работе с приборами, умение работать в группах
формировать коммуникативную компетентность
Планируемые результаты:
знать/ понимать понятия: свободные механические колебания, условия существования свободных колебаний, колебательная система, величины, характеризующие колебательные движения: период, частота, амплитуда, пружинный и математический маятник, роль колебаний
уметь: поставить цель, провести исследование, найти зависимость одной величины от другой, анализировать, сравнивать, делать выводы, решать качественные и количественные задачи по теме
Тип урока: открытие новых знаний
Методы обучения:
По способу передачи и восприятия информации
- словесные, наглядные, практические;
По характеру мыслительных операций
- репродуктивные (активное восприятие и запоминание информации);
- исследовательские (самостоятельная работа, работа в группах).
Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, экран, штатив с муфтой и лапкой, пружинный и математический маятники, набор грузов, две пружины разной жесткости, секундомер, линейка.
Ход урока:
№ этапа | План урока | Время (мин.) |
1 | Организационный момент (мотивация учебной деятельности) | 3 |
2 | Актуализация опорных знаний | 7 |
3 | Изучение нового материала | 4 |
4 | Работа в группах. | 7 |
5 | Отчет группы | 14 |
6 | Закрепление знаний, умений и навыков | 6 |
7 | Рефлексия | 1 |
8 | Итоги урока. Выставление оценок | 2 |
9 | Дифференцированное домашнее задание | 1 |
I. Организационный момент (мотивация учебной деятельности).
Учитель: Мир удивителен и многообразен. По СМИ каждый день можно слышать и наблюдать информацию о колебании курса валют, колебаний цен на акции и пр.
Наблюдали ли вы колебания в жизни? Ответы учащихся.
Учитель: Еще с древних времен люди пытались представить мир в воображении, на основании фактов, полученных в результате наблюдения, исследований и опытов. Сегодня мы с вами вслед за учеными сделаем попытку заглянуть в него.
Исторические факты:
Великий итальянский ученый Галилео Галилей всю жизнь посвятил физике и астрономии, сделав ряд важнейших открытий. Уже в студенческие годы Галилей увлекся изучением колебаний. Он обнаружил, что колебания маятника не зависят от его массы, а определяются длиной подвеса.
Сохранилось придание о том, как молодой студент медицинского факультета Галилео Галилей в одно из воскресений 1583 года с интересом следил за качанием лампад в церкви. По ударам пульса он определил время, необходимое для полного размаха лампад. С этого времени ему пришлось медицину оставить и сосредоточиться на физике.
Голландский физик и математик, механик и астроном Христиан Гюйгенс, опираясь на исследования Галилео Галилея, решил ряд задач механики и в 1656 году в возрасте 27 лет сконструировал первые маятниковые часы со спусковым механизмом.
II. Актуализация опорных знаний
Учитель: посмотрите на доску и скажите, в каком случае движение является колебательным, почему.
Вспомните из курса физики 7 класса (выполняют задание «Вспомни и заполни»)
«Вспомни и заполни» (вставьте пропущенные слова в определениях):
Механическое колебание – это движение, которое точно или приблизительно точно повторяется через равные промежутки времени, при котором тело смещается относительно положения равновесия, отклоняясь от него, то в одну, то в другую сторону.
Свободными колебаниями называют колебания, которые совершает система под действием внутренних сил.
Систему тел, которая способна совершать свободные колебания, называют колебательной системой
Свободные колебания рано или поздно затухают и прекращаются, т.к. энергия уменьшается с течением времени. Обычно затухание происходит под действием сил сопротивления среды.
Учитель: любое явление требует количественных характеристик. Для механических колебаний вы частично с ними знакомы. Давайте их тоже вспомним.
Заполняют таблицу на слайде:
Величина | Символ | Формула | Единица измерения |
Частота | ν | | Гц |
Период | T | | c |
Амплитуда | | - | м |
Изучение нового материала
Пружинный маятник – модель колебательной системы; груз, прикрепленный к пружине.
Период свободных колебаний пружинного маятника: Т=2π√m/k
Математический маятник – модель колебательной системы; представляет собой небольшой груз, подвешенный на длинной нити.
Период свободных колебаний математического маятника: Т=2π√l/g
Работа в группах
Работа в группе заключается в выполнении 2 заданий: выполнить исследовательское задание, для этого: поставить цель к заданию, выполнить соответствующие измерения и вычисления, сравнить полученные результаты, обобщить и сделать вывод. Вторым заданием группы является решение задачи.
Исследовательское задание для 1 группы
Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити
Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№ опыта | Длина нити, l, м | Число колебаний, n | Время колебаний, t, c | Период колебаний, T= t/n, с |
1. | | | | |
2. | | | | |
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача: Если и длину математического маятника, и массу его увеличить в 4 раза, то период свободных гармонических колебаний маятника
1) увеличится в 2 раза
2) увеличится в 4 раза
3) уменьшится в 4 раза
4) уменьшится в 2 раза
Ответ: _____
Исследовательское задание для 2 группы
Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от массы груза
Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№ опыта | Длина нити, l, м | Масса груза, m, кг | Число колебаний, n | Время колебаний, t, c | Период колебаний, T= t/n, с |
1. | | | | | |
2. | | | | | |
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача: Массу математического маятника увеличили, оставив неизменной его длину. Как изменился при этом период его колебаний? Выберите вариант ответа:
не изменился
увеличился
уменьшился
ответ зависит от длины нити маятника
Ответ: _____
Исследовательское задание для 3 группы
Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от массы груза.
Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№ опыта | Масса груза, m, кг | Число колебаний, n | Время колебаний, t, c | Период колебаний, T= t/n, с |
1. | | | | |
2. | | | | |
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача: За 1 минуту маятник совершает 12 полных колебаний. Какова частота груза на пружине?
Ответ: __________
Исследовательское задание для 4 группы
Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от жесткости пружины.
Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№ опыта | Масса груза, m, кг | Число колебаний, n | Время колебаний, t, c | Период колебаний, T= t/n, с |
1. | | | | |
2. | | | | |
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача: Как изменится период колебаний нитяного маятника (подвешенного на нити груза), если длину нити уменьшить в 4 раза, а массу груза увеличить в 4 раза? Маятник считать математическим. Выбрать вариант ответа:
1) увеличится в 4 раза
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 4 раза
4) уменьшится в 2 раза
Ответ: _________
Отчет групп.
Закрепление знаний, умений и навыков. Работа с карточкой.
Обобщение результатов выполнения исследовательских заданий. Учащиеся заполняют пустые строки таблицы.
Математический маятник | Пружинный маятник |
При увеличении длины нити период колебаний увеличивается | При увеличении коэффициента жесткости пружины период колебаний уменьшается |
Период колебаний не зависит от массы груза | При увеличении массы груза период колебаний увеличивается |
Период колебаний не зависит от амплитуды | Период колебаний не зависит от амплитуды |
Т=2π√l/g | Т=2π√m/k |
Взаимопроверка
Учитель: Если вы согласны с данным утверждением, ставите +, если не согласны, то - .
Колебания качелей, раскачиваемых человеком, стоящим на земле являются свободными.
Колебания груза, подвешенного к пружине, после однократного выведения его из положения равновесия являются вынужденными.
Амплитуда – это наименьшее отклонение от положения равновесия.
Период – число всех колебаний.
Период – время всех колебаний.
Частота – число всех колебаний.
Скорость колебаний – 0 в точке равновесия.
Скорость колебаний – 0 в крайних точках.
Колебания груза на нити, один раз отведенного от положения равновесия и отпущенного совершают вынужденные колебания.
Свободными колебаниями называются колебания, которые происходят под действием внутренних сил.
Амплитуда – это наибольшее отклонение от положения равновесия.
Период – это время одного полного колебания.
Период – число одного колебания.
Код:
–
–
–
–
–
–
–
+
–
+
+
+
–
12-13: 5
9-11: 4
6-10: 3
Рефлексия.
Итоги урока. Выставление оценок
Дифференцированное домашнее задание:
§13, знать понятия, стр. 58 тесты
§13, знать понятия, сообщение «Маятник Фуко», «Маятник Максвелла»
Механическое колебание – это ________________, которое точно или приблизительно точно ________________ через равные промежутки времени, при котором тело смещается относительно положения ______________, отклоняясь от него, то в ___________, то в ______________ сторону.
___________________ колебаниями называют колебания, которые совершает система под действием внутренних сил.
Систему тел, которая способна совершать ______________________ колебания, называют ___________________ системой
Свободные колебания рано или поздно затухают и прекращаются, т.к. ____________________ уменьшается с течением времени. Обычно затухание происходит под действием сил ______________________среды.
Величина | Символ | Формула | Единица измерения |
| ν | | Гц |
| T | | c |
| | - | м |
Математический маятник | Пружинный маятник |
При увеличении длины нити период колебаний _________________________ | При увеличении коэффициента жесткости пружины период колебаний ___________________________ |
Период колебаний __________________ от массы груза | При увеличении массы груза период колебаний ___________________ |
Период колебаний ______________ от амплитуды | Период колебаний _________________ от амплитуды |
Т=2π√l/g | Т=2π√m/k |
Исследовательское задание для 1 группы
Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити
Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№ опыта | Длина нити, l, м | Число колебаний, n | Время колебаний, t, c | Период колебаний, T= t/n, с |
1. | | | | |
2. | | | | |
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача: Если и длину математического маятника, и массу его увеличить в 4 раза, то период свободных гармонических колебаний маятника
1) увеличится в 2 раза
2) увеличится в 4 раза
3) уменьшится в 4 раза
4) уменьшится в 2 раза
Ответ: _____
Исследовательское задание для 2 группы
Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от массы груза
Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№ опыта | Длина нити, l, м | Масса груза, m, кг | Число колебаний, n | Время колебаний, t, c | Период колебаний, T= t/n, с |
1. | | | | | |
2. | | | | | |
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача: Массу математического маятника увеличили, оставив неизменной его длину. Как изменился при этом период его колебаний? Выберите вариант ответа:
не изменился
увеличился
уменьшился
ответ зависит от длины нити маятника
Ответ: _____
Исследовательское задание для 3 группы
Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от массы груза.
Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№ опыта | Масса груза, m, кг | Число колебаний, n | Время колебаний, t, c | Период колебаний, T= t/n, с |
1. | | | | |
2. | | | | |
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача: За 1 минуту маятник совершает 12 полных колебаний. Какова частота груза на пружине?
Ответ: __________
Исследовательское задание для 4 группы
Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от жесткости пружины.
Цель:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№ опыта | Масса груза, m, кг | Число колебаний, n | Время колебаний, t, c | Период колебаний, T= t/n, с |
1. | | | | |
2. | | | | |
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задача: Как изменится период колебаний нитяного маятника (подвешенного на нити груза), если длину нити уменьшить в 4 раза, а массу груза увеличить в 4 раза? Маятник считать математическим. Выбрать вариант ответа:
1) увеличится в 4 раза
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 4 раза
4) уменьшится в 2 раза
Ответ: _________
ввести понятия колебательного движения и колебательной системы
объяснить, что такое свободные колебания и условия существования свободных колебаний
рассмотреть величины, характеризующие механические колебания: амплитуда, период, частота
выяснить от каких величин зависит период нитяного и пружинного маятников